Elektroantrieb für Motorsegler

[ChrisHH]

Ich habe mir vor 2 Wochen gerade einen interessanten Vortrag von Blauwasser.de hierzu angehört. Wenn Dich das Thema wirklich interessiert, geh da mal hin, dann kannst Du Robert auch mit Fragen Löchern. Das Thema Elektroantrieb auf Booten, insbesondere Segelbooten findet anscheinend immer mehr Aufmerksamkeit.

Entscheidend für die Frage ob der Elektroantrieb sinnvoll ist, ist Dein Fahrprofil und Dein Fahrgebiet.

Für die Ostsee ist es zum Beispiel auf Segelbooten ohne weiteres möglich ohne sich in den Finanziellen Ruin zu stürzen.

Wie Du auf einen 70KW Motor und 300KW Batteriekapazität kommst will sich mir nicht recht erschliessen.

Du wirst keinen 70KW Motor brauchen, ich würde bei der Rasmus z.B. mit 15KW auskommen, das ist weniger als die Hälfte von dem was ich jetzt an Diesel verbaut habe. Ich würde bei 6t Bootsgewicht und 10.50m Länge mit 30KW Batteriekapazität schon gut durch den NOK kommen wenn ich es nicht eilig habe. Was danach kommt ist für mich unwichtig weil ich da eh den Lappen hochziehe.

Wieviel Batteriekapazität Du brauchst hängt davon ab wie schnell Du fahren willst. 300KW ist aber wirklich arg übertrieben.

[Libertad]

Ich würde mal drauf achten, die Leistung des Motors in kW und die Kapazität der Batterie in kWh anzugeben. Es liest sich dann einfacher und Verwechslungen werden vermieden.
Und was der Hafenmeister zu einem gewunschten 64A - Anschluß sagt? Erstmal nichts. Dann wird er den Elektroinstallateur fragen, ob genügend Kapazität für einen 63 A - Anschluß zur Verfügung steht.
Nix für ungut, aber wenn man die richtigen Normwerte angibt, guggelt es sich auch leichter nach gesuchten Ergebnissen.

[segelnderfriese]

Mein Boot wiegt 15 Tonnen, da komme ich mit 15kw nicht weit. Zwar fahre ich die meiste Zeit mit vielleicht 25% Leistung, aber wenn es mal ruppig wird, stoppen die steilen Ostseewellen das Schiff schnell auf 1Kn auf. Daher brauch ich für solche Fälle mehr Leistung.

Auf 300KWh komme ich, weil größere E-Autos bereits locker auf 100kwh kommen, und ich Platz für mehrere Packs habe. Ich bin es gewohnt, mit viel Diesel-Reserve zu fahren, da ich als schwerer Motorsegler kein guter Segler bin und auch mal längere Zeit unter Maschine fahren muss, wenn der Wind ausbleibt. Ist natürlich alles eine Frage des Geldes, und ob die Preise für gebrauchte Akkus ausreichend sinken werden.

[ChrisHH]

Bei 15 Tonnen Gewicht und ohne guten Segelvortrieb wird ein Elektroantrieb nicht das richtige für Dich sein. Bleib beim Diesel.

Wenn mein Diesel nicht mehr sinnvoll am Leben zu erhalten ist, rüste ich um auf Elektroantrieb, mein Boot segelt sehr gut und ich brauche den Motor nur selten, bei Dir macht das aber kaum Sinn.

[segelnderfriese]

Nee, so schnell gebe ich nicht auf. Denn im Gegensatz zu reinen Seglern machen mir Gewicht und Platz nichts aus, ist also nur eine Frage von Akku-Preis und derzeit noch ungewisser Ladeinfrastruktur.

[segelnderfriese]

Meine Kurz-Rechnung ist folgende:
Wenn ich 300KWh habe, und nur 25 kw in der Stunde rausnehme, könnte ich 12 Stunden reine Marschfahrt machen. Damit lässt sich in der Ostsee praktisch jeder Hafen erreichen. Mit entspr. Stromaggregat käme sogar noch was dazu. 300KWh sind sogar noch zu viel, wie ja ChrisHH schon anmerkte. Oder ist das zu einfach gedacht?

[ChrisHH]

25KW in der Stunde ist viel zu viel, selbst bei Deiner Bootsgröße.

Kontaktiere doch mal Robert von Blauwasser.de, der hat Zahlen an der Hand, ich glaube Deine Vorstellungen sind nicht realistisch.

[Desertbyte]

Die Leistungsentnahme ist bei Booten völlig anders als auf der Straße, ich meine um auf die richtigen Auslegungs-Zahlen zu kommen brauchst du Werte von Booten/Schiffen zum Vergleich.

Das betrifft nicht nur die Batterie sondern auch die Leistungsregelung, die in einem Boot viel länger für Belastung mit Nennlast ausgelegt sein muss als in z.B. einem PKW.

[Brummer]

Zitat von segelnderfriese

Mein Boot wiegt 15 Tonnen, da komme ich mit 15kw nicht weit. Zwar fahre ich die meiste Zeit mit vielleicht 25% Leistung,

Moin,

ist das von der Kennlinie des Diesels abgeleitet,
oder nur geschätzt ?
So "Gashebel auf 1/4"...

Wenn du das genauer bestimmen kannst hilft das sehr bei der neu Bestimmung für den E-Antrieb.


Torsten

[Succes_Falcon]

https://greenboatsolutions.de/inputs

Hallo,

um mal eine Vorstellung zu möglichen Lösungen zu bekommen, ist die angehängte Homepage von "greenboatsolutions" nicht schlecht.

Unter Produktfinder gibt man seine Wunschdaten ein und man bekommt mögliche Lösungen vorgeschlagen.

Für 11m Segler mit 15t Gewicht und einer Fahrzeit von 12h werden 20 - 50 kW als Motor und ca. 90 kWh Batteriekapazität vorgeschlagen.

Für eine Lösung mit einem Vetus E-Line 22 kW Motor und 9 x 48V 200Ah LiFePO4 ist man mit 36 k€ dabei.

[greyman]

Geht damit mal zum Hafenmeister, dann kommt Freude auf.
125A, einphasig.

[Libertad]

Einphasig wird schon mal garnicht gehen, macht auch keinen Sinn. 3 pasig 32A dürfte in größeren Anlagen machbar sein, erfordert für ein Boot aber sicherlich eine neue Leitung vom Verteiler zum Liegeplatz, einschließlich eigenem Zähler. Und der Hafenbetreiber muß mitspielen, aber billig wird das auch nicht.

[vnf]

Werft doch bitte mal einen Blick in #12. Baffe hat schön vorgerechnet, was am normalen Wechselstromanschluss geht.

Zur Motorleistung: zur Zeit ist ein Diesel mit 100 PS verbaut. Rund 74 kW also. Ich weiß nicht, wie alt und wie gut der ist, aber lasst uns doch einfach mal 40% Wirkungsgrad annehmen (bei meinem eigenen rechne ich mit 33 %, rechnet sich so schön). 40 % von 74 kW sind weniger als 30 kW. Der TE fährt mit max. 25 % Leistung, schreibt er. Angenommen, das stimmt, dann sind das 7,4 kW. Ich würde bei 20-25 kW gucken.

[Brummer]

Ähm....

die 100PS sind bei einem Diesel die Abgabeleistung !
Wieso dann noch den Wirkungsgrad einrechnen ?

Ob die 100PS jemals in dieser Anwendung abgerufen wurden, sei dahin gestellt.
Wäre ja nur der Fall wenn der Motor seine Nenndrehzahl unter Volllast gerade so erreicht.


Torsten

[Libertad]

Interessante Rechnung, aber falsch! Der Wirkungsgrad eines Motors bezieht sich auf das Verhältnis: zugeführte Energie zu abgegebener Energie. Wenn der Motor eine Nennleistung von 74 kW hat, dann gibt er diese Leistung an der Kurbelwelle ab. Das Getriebe hat einen Wirkungsgrad von rund 95%, somit kommen an der Welle/Schraube 70 kW an. Ob man diese Leistung wirklich benötigt, ist eine andere Sache, der Dieselverbrauch des Motors bemißt sich nach der aktuell abgegebenen Leistung.
Ich würde im vorliegenden Fall mal den tatsächlichen Verbrauch des Motors pro Stunde bei Marschfahrt ermitteln und durch 5 dividieren (alte Faustformel). Das ergibt ungefähr die tatsächlich erzeugte bzw. benötigte Leistung in PS. In dieser Größenordnung würde ich den E-Motor auch auslegen. Eine Reserve ergibt sich durch die kurzzeitige Überlastbarkeit eines E-Motors. Durch den günstigeren Drehmomentverlauf des E-Motors gegenüber einem Diesel kann man eher noch knapper kalkulieren.
Hierauf aufbauend kann man dann aufgrund der gewünschten Reichweite die Batteriekapazität festlegen.
Zum Thema laden: In den meisten Häfen wird man nur Wechselstrom mit 10A oder max. 16A vorfinden. Da wäre es eine Überlegung, 2 einphasige Ladegeräte vorzusehen, womit man zumindest über 2 Steckdosen die doppelte Ladeleistung hätte.

[Stephan-HB]

Nach meinen bisherigen Erfahrungen bist du vermutlich mit einem 30kw-motor gut motorisiert: 2kw/Tonne Gewicht. Es bleibt eigentlich nur die Frage, in welche Richtung dein System gehen soll, mit Glück bekommt man das noch mit 96V realisiert. Falls dir da ein 40 kW Motor über die Füße läuft, nimm den. In dem Bereich, wo du den Motor hauptsächlich betreibst, also 15kw wird er den besseren Wirkungsgrad haben. Mit 300 kW/h hast du also rund 20 Stunden marschfahrt. Nachladen über Nacht reicht dann auch mit einem kleinen Landanschluss, ohne dass du größere Probleme bekommst. Außerdem würde ich mir nach etwas Gedanken zu solar machen.

[Stinnes]

Moin,
gibt zu dem Thema eine schöne Vid Reihe bei youtube "sailing uma"
Die haben gleich am Anfang den Diesel rausgehauen und nen Stapler E-Motor reingebaut.
Später dann nochmal auf rekup. umgerüstet. Zahlen zum Vergleichen gibts in engl. Sprache ne Menge.
In der Boote Zeitschrift vom Febr. oder März wurde das Thema in Sachen E-Motor auch aufgegriffen.

[vnf]

Ja, irgendwie habt ihr Recht und ich Unrecht... Einerseits. Andererseits - weshalb sagen alle Empfehlungen bei einem Umbau von Verbrenner auf Elektro etwa ein Drittel der Motorleistung? Das mal als ernst gemeinte Frage. Weshalb kann ich einen 100 PS/74 kW Motor durch einen 25 kW Elektromotor ersetzen? Sind die Verbrenner alle so brutal überdimensioniert?

[vnf]

Interessante Rechnung

Zitat von Libertad

Ich würde im vorliegenden Fall mal den tatsächlichen Verbrauch des Motors pro Stunde bei Marschfahrt ermitteln und durch 5 dividieren (alte Faustformel). Das ergibt ungefähr die tatsächlich erzeugte bzw. benötigte Leistung in PS.

Ich verbrauche 4,3 l/h. Dividiert durch 5 ist 0,86 PS. Ich rechne das anders - und glaube, dass daher mein obiger Irrtum kommt: 4,3 l * 10 kWh/l = 43 kWh. Das mit meinem Wirkungsgrad von geschätzt 33 % multipliziert macht gut 14 kW, mit 40 % wären es gut 17 kW. Danach nutze ich von den theoretisch vorhandenen 74 kW (ich habe auch einen 100 PS Diesel) im Schnitt nur 14-17 kW.
Kannst du da mitgehen?

Die 5er-Faustformel kenne ich für den maximalen Spritverbrauch: PS/5 ~l/h

[Taxman]

Zitat von Stephan-HB

. Nachladen über Nacht reicht dann auch mit einem kleinen Landanschluss, ohne dass du größere Probleme bekommst. .

Meine Elektrotechnik ist länger her. Aber bei 250V und 16A komme ich auf max . 4kW. Bei 12 Stunden laden ( unter allerbesten Bedingungen), somit 48kWh.
Oder liege ich da falsch?

[baffe]

Auch bei Verbrenner gibt es harte Auslegungsgrenzen.

(Folgendes gilt ohne Hydraulikkupplung o.Ä.)

So kann die Schraube nur so groß gewählt werden daß der Motor in Leerlaufdrehzahl beim Einlegen eines Gangs sicher nicht ausgeht. (Auch im gestörten Betrieb, in der Warmlaufphase usw) Auch wenn das noch nicht die Große ist die man für kräftigen Schubbetrieb gerne hätte.

Also das Lastmoment darf nie größer werden als das Drehmoment des Motors ()gilt auch für E-Antrieb) aber das Drehmoment eines Verbrenners bei Leerlaufdrehzahl ist nicht groẞ.

Andererseits muß das Boot auch handhabbar sein, also darf der Schub bei Leerlaufdrehzahl nicht zu hoch sein sonst wird schnell das Hafenbecken zu klein oder man kommt aus dem Ein-Auskuppeln nicht raus.

Beim E-Motor überhaupt kein Thema... Drehzahl nahe null ist normaler Betriebsfall.

[Libertad]

Zitat von vnf

Interessante RechnungIch verbrauche 4,3 l/h. Dividiert durch 5 ist 0,86 PS. Ich rechne das anders - und glaube, dass daher mein obiger Irrtum kommt: 4,3 l * 10 kWh/l = 43 kWh. Das mit meinem Wirkungsgrad von geschätzt 33 % multipliziert macht gut 14 kW, mit 40 % wären es gut 17 kW. Danach nutze ich von den theoretisch vorhandenen 74 kW (ich habe auch einen 100 PS Diesel) im Schnitt nur 14-17 kW.
Kannst du da mitgehen?

Die 5er-Faustformel kenne ich für den maximalen Spritverbrauch: PS/5 ~l/h

Sorry, Schreibfehler von mir. Verbrauch in l/h multipliziert mit 5 ergibt die eingesetzte Leistung. Deckt sich bei meinen Motoren auch so laut Diagramm. 4 l/h Verbrauch bei meinem Motor ergibt rund 20 erzeugte PS bzw. 15 kW.
Wenn du nun den Energieinhalt des verbrauchten Kraftstoffes nimmst und den Wirkungsgrad des Motors einsetzt, kommst du natürlich auf sehr ähnliche Werte.
Die alte Faustformel basiert ja auch auf diesen Daten. Ein Liter Diesel macht 5 PS, ein Liter Benzin im Viertakter 4 PS und beim alten Zweitakter 3 PS. Für Überschlagsrechnungen immer ausreichend - ansonsten siete Datenblatt des Motors.

[Stephan-HB]

Zitat von Taxman

Meine Elektrotechnik ist länger her. Aber bei 250V und 16A komme ich auf max . 4kW. Bei 12 Stunden laden ( unter allerbesten Bedingungen), somit 48kWh.
Oder liege ich da falsch?

Deine Rechnung stimmt schon. Leider habe ich bei meinem Beitrag wichtige Hinweise vergessen. Im Allgemeinen ist man ja täglich 8-10 Stunden unterwegs. In diesem Fall ein Motorsegler. Also fährt man wenigstens nicht die ganze Zeit unter Motor oder unterstützt diesen mit den Segeln. Da kommt man mit 48kwh schon rum. Ob das alles zum persönlichen Nutzungsverhalten passt, kann nur der TE selbst beantworten. Im Bereich Ostsee sehe ich da wenig Probleme, in Tidengewässern kann das schon anders aussehen. Auf jeden Fall spielt die Zeit dem TE in die Karten, in 2 Jahren kann das im Bereich Akkutechnik schon wieder viel positiver aussehen.

[peterchen66]

Zitat von jogie

Genau so ist es, jede menge Schrott und Sondermüll gibt es dann.

Wenn die nur noch 80% Leistung bringen, dann sind die in 2 weiteren Jahren Sondermüll.

https://www.isi.fraunhofer.de/de/blo...date-2024.html

https://kunststoffxtra.com/durchbruc...gfk-abfaellen/

[xiam8992]

Wir haben unser Segelboot 2022 auf einen Elektroantrieb samt Dieselgenerator umgerüstet und sind mit dem entstanden "Hybridantrieb" bis jetzt sehr zufrieden. Gerne teile ich unsere Erfahrungen. U.a. eine kurze Zusammenfassung des Projekts.

"... wir haben eine Sirius 38DS aus 2009. Gewicht beladen ca. 9to. Wir haben das Boot 2020 gekauft und von Mallorca in die Adria überstellt. Wir wollten explizit eine Decksalonyacht und schätzen deren Eigenschaften. Andererseits war uns rasch klar, dass wir für den Betrieb in der Adria eine Klimaanlage benötigen. Um eine solche nicht nur über eine 230V-Landstromleitung im Hafen betreiben zu können, kamen rasch leistungsfähige LiFePo4 Akkus und ein Generator ins Spiel. Die engen Platzverhältnisse eines 12m Bootes führten dann zur Entscheidung einer Gesamtlösung mit dem Wechsel zu einem Elektroantrieb. Es sollte ein Hybridantrieb werden. Ein Elektromotor, welcher im Akkubetrieb Tagesstrecken von zumindest 20-25Nm schafft und für längere Strecken von einem Generator versorgt wird. Ergänzend wollten wir noch ausreichend Solarpaneele, um vor Anker den Betrieb von Kühlschrank und sonstigen kleinen Verbrauchern unabhängig vom Generator sicherstellen zu können.

Für den Umbau ließ ich mich von Hendrik Heimer, Viatormarine und Michael Körner, Sailectron GmbH beraten. Von ihnen stammen das Anlagenlayout und die groben Elektropläne, sowie im Fall von Hendrik Heimer viele praktische Tipps. Von Victron kam die gesamte Ladeelektronik. Die Batterien samt BMS und zentralem Verteilersystem stammen von MG Energysystems, Niederlande. Die Systemspannung ist 48V, die Gesamtkapazität der 4 Stück LiFePo4-Akkus beträgt ca. 28kWh. Der Antrieb besteht aus einem flüßiggekühltem 48V/15kW Elektromotor und zugehörigem Regler von Bellmarine, NL. Oceanvolt wäre eine gute Alternative gewesen, aber deren rekuperationsfähiger Antrieb war damals gerade in den Kinderschuhen.

Der Umbau fand in Griechenland statt und war, nicht zuletzt aufgrund der beengten Platzverhältnisse, herausfordernd und lehrreich. Für einige Problemstellungen mussten kreative Lösungen gefunden werden. Beispielsweise passte der Yanmar Saildrive des Bellmarine Antriebs nicht ohne weiteres auf die im Rumpf vorhandenen Aufnahmen für den ursprünglichen Motor von Volvo-Penta. Dieses Problem konnte nach einiger Recherche ohne aufwändige GFK-Arbeiten durch einen speziellen Ring des kleinen, aber innovativen dänischen Unternehmens K.K.E. gelöst werden. Auch der Einbau des großen MASE 10.5VS Generators war erst nach einer Umgestaltung der Serviceklappen des Generators möglich. Insgesamt würde ich einen Umbau in dieser Dimension nicht mehr so weit entfernt vom Heimathafen machen, das habe ich gelernt. Einiges ging auch schief, wie ein zusätzlich beauftragter Coppercoatschutz oder das Erneuern der Teakdeckfugen.

Mit dem Ergebnis sind wir sehr zufrieden. Der Antrieb ist kaum zu hören und völlig vibrationsfrei. Das ermöglicht das stressfreie Zuschalten des Antriebs bei wenig Wind. Mit dem Dieselantrieb konnten wir das so nicht machen. Der 15kW Motor hat am Papier viel weniger Leistung und Drehmoment als der Dieselmotor. Für unsere Bedürfnisse ist das bis jetzt völlig ausreichend. Selbst bei 25kn Wind und entsprechender Welle kommen wir gegenan noch gut vorwärts. Marschgeschindigkeit ist 5kn, aber auch 7,5kn sind rasch erreichbar. Mehr benötigen wir nicht. Erstaunt hat uns der geringe Verbrauch und die damit verbundene große Reichweite. Für unsere Kombination aus Schiff und Antrieb sind 5kn die vernünftigste Marschgeschwindigkeit im Elektrobetrieb. Dafür benötigen wir ca. 4,5kW Leistung. Ich verwende den Begriff vernünftig, weil Geschwindigkeiten von mehr als 5kn überproportional viel Leistung benötigen. Für 6kn benötigen wir beispielsweise etwa 8,5kW. Hierzu gibt es auch eine von uns erstellte Grafik. Zur Reichweite: Wenn wir von den 28kWh Kapazität 70% oder 19,6kWh für den Antrieb verwenden wollen, können wir bei einer Geschwindigkeit von 5kn etwa 20Nm weit fahren. Bei längeren Strecken schalten wir den Generator dazu, welcher mit einer Spitzenleistung von 10kW mehr als ausreichend dimensioniert ist. Nach zweieinhalb Jahren Betrieb können wir sagen, dass wir den Generator zum Vortrieb nur sehr selten benötigen. Das letzte Mal habe ich vor zwei Jahren getankt, das illustriert es glaube ich ganz gut. Ad Wartung: Der Elektromotor ist gänzlich wartungsfrei, lediglich das Öl im Yanmar Saildrive muss jährlich getauscht werden. Der Generator hingegen ist zu warten wie jeder andere Dieselmotor auch.

Die Klimaanlage von Webasto, eine C27 Chillereinheit mit drei eigenständigen Air-Handler-Einheiten in den beiden Kajuten und dem Decksalon ist großzügig dimensioniert. Fein ist, dass wir mit der Anlage im Umkehrbetrieb auch heizen können.

Praktisch ist, dass wir ohne Landstrom über den Wandler ständig 230V zur Verfügung haben. Natürlich ist auf einem Segelboot die ständig verfügbare Kaffeemaschine nicht das wichtigste Kriterium, aber angenehm ist es allemal..."

Fair Winds
Stefan