Elektrokonzept für Segelboot mit E-Motor

Am Mon, 08 Nov 2004 13:36:29 +0100 schrieb Martin Lenz:

Handgebastelte Solarmodule auf dem Segelboot halte ich nicht unbedingt für den großen Bringer.

Nein - gerade bei dem sind die Verluste ziemlich irrelevant. Ob ich nun die Batterien mit 100 A lade oder mit 120 A, ist mir ziemlich wurscht, wenn der Generator sowieso schon mal läuft. Wenn die Batterien dann relativ voll sind, dann können die sowieso nur noch wenig Ladestrom annehmen, da ist der

2kW Generator hoffnungslos überdimensioniert.

Wie viel sie beisteuern, habe ich doch schon vorgerechnet. Im Normalfall wird der Generator gar nicht benötigt.

Den setzt man ja auch kaum unter Motorfahrt ein :-)

Nein. Ein Verdrängerboot kommt prinzipiell nicht über seine durch die Länge definierte Rumpfgeschwindigkeit. Bei gutem Wind kann man dann problemlos ein paar bremsende Wassergeneratoren betreiben, ohne dass die Geschwindigkeit sinkt. Aber auch bei weniger guten Windverhältnissen ist so eine Fahrtensegelyacht ja kein Rennboot - wenn die Rumpfgeschwindigkeit bei

8 kn liegt, dann gibt man gerne 1 kn ab, wenn man dafür 5 oder 10 A Ladestrom in die Batterien kriegt. Dazu kommt noch, dass es sich hier speziell um ein Mehrrumpfboot handelt - das ist kein Bleitransporter wie eine (Einrumpf-)Kielyacht, sondern ist sehr leicht gebaut und kommt so auch bei leichten Winden schnell auf die Rumfgeschwindigkeit.

Der Windgenerator bringt beim Segeln weniger als vor Anker, weil er bestenfalls den resultierenden scheinbaren Wind aus echtem Wind und Fahrtwind abbekommt, aber oft auch zusätzlich durch die Segel abgedeckt wird.

Gruß Tom Berger

Am Mon, 08 Nov 2004 12:26:55 +0100 schrieb Uwe Hercksen:

Aus dem Grund ist das System ja auch so dimensioniert, dass der Elektromotor im Extremfall sogar 2 bis 3 Stunden volle Leistung bringen kann. Und der Elektroantrieb bringt immer mehr Schub als ein sogar sehr viel größer dimensionierter Dieselantrieb.

Wenn so eine sowieso prinzipiell zu vermeidende Notsituation eintritt, dann hat man mit dem System also durchaus gute und mindestens so gute Chancen wie mit Dieselmotor, da auch heil wieder heraus zu kommen.

Nimm's mir nicht krumm, aber die Diskussionen, wie sie hier über den Sinn des Systems geführt werden, wären bei de.rec.sport.segeln sehr viel besser aufgehoben. Sicher, ich weiss, dass man im Usenet nie mit den Antworten rechnen sollte, die man sich wünscht, aber dass hier ausnahmslos segelunkundige Bedenkenträger sich zum Sinn von etwas äußern, was sie nicht kennen, ist schon auffällig.

Ich hab' das System sowohl im Prinzip und in der Auslegung schon einigermaßen entsprechend den Anforderungen ausgelegt. Ich stelle meine Fragen hier nicht, weil mich die Fragen der Auslegung noch sonderlich beschäftigen, sondern die elektrotechnischen Fragen. Was wäre beispielsweise von einem DC-Motor (wie beispeilsweise diesem für 48V ausgelegten Motor:

zu halten statt des Drehstrommotors? Was wäre aus Sicht der Nutzung des E-Motors als Generator am sinnvollsten? Und wie regelt man so ein System zweckmäßig?

Tom Berger

Am Mon, 08 Nov 2004 13:46:47 +0100 schrieb Thomas Mager:

Nicht bei Gel- oder AGM Akkus.

Leute, bitte diskutiert diese Fragen doch woanders - es geht mir hier nicht um die Sinnhaftigkeit eines solchen Systems, sondern um die elektrotechnischen Aspekte. Davon abgesehen: jede Segelyacht schleppt eine größere Batteriebank mit sich herum, und 500 Ah sind da ganz und gar nichts ungewöhnliches.

[] Du hast noch nie in in abgelegenen Orten Deine gute TÜV-geprüfte Gasflasche gegen eine völlig ungeprüfte völlig zweifelhafter Herkunft getauscht. [] Du hast noch nie vor unüberwindbaren Adapterproblemen mit Deiner Gasflasche gestanden [x] Propangas an Bord ist prinzipiell gefährlicher als elektrischer Strom

Die Diesel-Herde sind nicht sehr verbreitet, weil sie außerordentlich unzuverlässig sind. Petroleum wird immer schwerer zu beschaffen, weil die Verbreitung der Geräte massiv sinkt.

Warum liest Du nicht einfach mal die Links, die ich bezgl der Auslegung von Antrieben für verdrängerboote angegeben habe? Ich will mich doch auch nicht ständig wiederholen!

Ein 4kW-Elektromotor ist durchaus ausreichend für ein 4-Tonnen-Boot. Die Länge der Boote ist hier kein brauchbarer Vergleichsmaßstab, sondern hauptsächlich ihre Verdrängung und im geringeren Maße der Windwiderstand, und da ist ein 11-Meter-Mehrrumpfboot ungefähr einem 9-Meter Kielboot vergleichbar. Dennoch aber können die Leistungen von E-Motoren und Dieselmotoren nicht unmittelbar verglichen werden.

Tom Berger

Am Mon, 8 Nov 2004 14:36:53 +0100 hat Tom Berger geschrieben:

Dann ersetzte "Zellen" durch "Module", aber da Module aus Zellen bestehen, schaltest du mit den Modulen im Endeffekt auch Zellen in Serie, damit erhöht sich die Spannung. Den Selbstbau der Module hatte ich nicht vorschlagen wollen. Vielleicht gibt es aber Firmen, die im Rahmen von vorhandenen Zellentypen Module nach Kundenwunsch fertigen.

War in diesem Falle auch nicht ernst gemeint.

Naja Bleitransporter wird das schon - oder hättest du an LiIon Batterien gedacht? Gut, leicht, aber teuer. Verhält sich das Mehrrumpfboot in Bezug auf die Zusammenhänge rund um die Rumpfgeschwindigkeit/Verdränger gleich wie die Kielyacht?

Stimmt, vorm Wind am allerwenigsten, beim Segeln hart am Wind sollte er schon ordentlich Leistung bringen.

Am Mon, 8 Nov 2004 15:13:49 +0100 hat Tom Berger geschrieben:

Im Normalfall nicht, aber die Dinger heißen auch "valve-regulated-lead-acid" weil sie ein Sicherheitsventil haben. Die Probleme sind aber sicher beherrschbar.

Gibt es keine zuverlässigen, oder ist die Lebensdauer/Zuverlässigkeit über diesselbe, also Verschleiß das Problem?

Liegt das an der Drehmomentkurve, oder an der kurzfristigen Überlastbarkeit eines E-Motors?

Am Mon, 08 Nov 2004 14:34:31 +0100 schrieb Martin Lenz:

Das ist so nur vordergründig der Fall - Du vergleichst Heizwerte und übersiehst dabei, dass bei einer Gasflamme sehr deutlich weniger als die Hälfte der Energie an den Topfboden kommt. Die Wärme der Flamme wird auf zwei Wegen übertragen: Strahlung und Konvektion. Die Strahlungswärme geht von der Flamme nach allen Seiten gleichmäßig aus, da kommen also vielleicht

40% am Topfboden an. Bei der Konvektion ist das nicht anders, da dient ein Großteil der Wärme dazu, die Kajüte aufzuheizen. Und das ist etwas, was Du bei 45 Grad und 80% Luftfeuchtigkeit garantiert nicht haben willst.

Wichtiger aber sind eben die Sicherheitsaspekte und die der bequemeren Beschaffung. Einen großen Dieseltank hab' ich sowieso an Bord, Diesel nachtanken kann ich einfach und billig selbst auf der abgelegensten Insel. Aber um Gas zu beschaffen, muss ich im Taxi mit 'ner leeren Flasche erst mal 'ne Stunde durch die Stadt heizen um dann festzustellen, dass meine Anschlüsse inkompatibel sind und ich noch nicht mal 'ne Tauschflasche kriege. Oder ich kriege eine Tauschflasche, die mehr Rost als Farbe hat, und die garantiert noch nie 'nen TÜV gesehen hat. Lass das alles mal in Deinen vergleich einfliessen und dann reden wir nochmals darüber :-) Gas IST problematisch.

Die kurzen Einschaltzeiten der Mikrowelle machen sich tatsächlich in der Energiebilanz auf dem Boot kaum bemerkbar - Kühlschrank und Navigationslichter machen da den ganz weit überwiegenden Verbrauch aus.

Da Dir und den anderen Mitdiskutierenden die Energieprobleme auf einem Fahrtensegelboot ziemlich wenig vertraut sind, empfiehlt sich vielleicht dieser Link hier:

Tom Berger

Tom Berger schrieb in :

Ist jetzt ein bisschen an der Diskussion vorbeigeschossen; aber trotzdem. Bei neu gebauten Schiffen nutzen den dieselelektrischen Antrieb AFAIK größtenteils nur Kreuzfahrer, dann allerdings wegen der auf einem solchen Touri Schiff unerwünschten Vibrationen.

Am Mon, 08 Nov 2004 15:26:10 +0100 schrieb Martin Lenz:

Das Hauptproblem sind wohl die Brenner, und oft wird auch der hohe Stromverbrauch für's Aufheizen (muss sein) bemängelt. Ich kenne nur noch zwei Hersteller von Dieselherden:

Aber wenn Du ein wenig googelst, dann findest Du auch jede Menge Berichte von Leuten, die damit Probleme haben.

Das liegt wohl am Drehmoment. Lies' doch einfach mal die Links, die ich angegeben habe, wenn es Dich interessiert.

Tom Berger

Am Mon, 08 Nov 2004 15:19:18 +0100 schrieb Martin Lenz:

Das ist ein kleines Segelboot! Klar, das bietet als Mehrrümpfer schon mal ein wenig mehr Platz für Solarmodule als ein Kielboot, aber es hat bestimmt nicht Platz für 28 Solarmodule, um 330V Spannung liefern zu können. Und dann würden von den 28 Modulen immer ein paar abgeschattet sein ...

Und vergiss das mit der Sonderanfertigung - ich will für mein Solarmodul doch nicht mehr ausgeben als für mein ganzes Boot.

Nochmals: Fahrtensegelboote haben IMMER Bleiakkus für die Stromspeicherung an Bord. 500 Ah sind nicht ungewöhnlich, auch nicht für ein ganz normales Segelboot mit ganz normalem Antrieb.

Ja, es ist kein Gleiter.

... da wird er von den Segeln abgeschattet, bringt aber auch weniger als vor Anker. Aber darum geht's ja nicht - der Windgenerator läuft da natürlich auch mit. Man nimmt als Fahrtensegler halt alles mit, was man an elektrischem Strom kriegen kann, und für einen Mehrrümpfer bietet sich der Wassergenerator ja auch an. Beachte aber auch, dass der Propeller sich beim Segeln sowieso mitdreht.

Tom Berger

Am Mon, 8 Nov 2004 15:30:42 +0100 hat Tom Berger geschrieben:

Kommt mir vom Campingwochenende (Pkw +Zelt) etwas bekannt vor, wo im allgemeinen auch keine Steckdose vorhanden ist, und ich aber auf kühles Bier und frische Milch im Kaffee nicht verzichten will. Ich verwende daher eine effiziente Kompressorkühlbox (würde schätzen ca. 24Ah/Tag), koche aber mit einem kleinen Butangaskocher. Über ein Solarpaneel habe ich schon mal nachgedacht, aber das zahlt sich für einige Sommerwochenenden nicht aus. Ich schätze ich würde mindestens 50Wp benötigen und für die 300,- kann ich lange Benzin kaufen, wenn ich da den Motor halt für 1/2 Stunde am Tag extra starten muß. Bei einer Woche wirds aber dann schon etwas lästig, scheinbar wird die Batterie in 1/2h doch nicht wieder voll (Wegen Batterieschutz jeweils nur etwa halb entladene 66Ah Starterbatterie).

Am Mon, 8 Nov 2004 15:46:53 +0100 hat Tom Berger geschrieben:

Natürlich keine 28 Module zu 50Wp oder mehr, da könntest du ja bald dieret mit dem Solarstrom fahren :-) Prinzipiell ist die Fläche eine Frage der installierten Leistung und weniger der Spannung (OK, niemand wird 300V bei

300mA installieren). Wahrscheinlich ist ja ein 12V/24V oder 48V Spannungsniveau in deinem Fall wirklich besser, als mit 300V zu arbeiten.

Das habe ich schon verstanden, wollte es auch nicht infrage stellen - obwohl du ganz am Anfang des Threads Gewichtseinsparung als oberstes Ziel genannt hast. LiIons wären wahrscheinlich soviel teurer, daß sie kein Mensch hier anstelle der bewährten Bleibatterien einsetzen wollte. Ich fand im Zusammenhang mit einer 500Ah Pb-Batteriebank bloß den Ausdruck "kein Bleitransporter" witzig.

Wäre es möglich, ihn an der Mastspitze zu montieren?

Auch bei einem konventionellen Dieselantrieb? Ist da eine Kupplung/ein Freilauf eingebaut?

Am Mon, 08 Nov 2004 16:15:19 +0100 schrieb Martin Lenz:

Nun, das hängt für mich als Elektrolaien davon ab, welche Regler es zu kaufen gibt. 12V udn 24V ist kein Problem, und 48V auch nicht so sehr. Aber bei 330V, wie vorgeschlagen wurde, wird's eng :-)

Bei allen Lösungen muss auf das Gewicht geachtet werden. Das Konzept mit

500 Ah Batteriebank, E-Motor und kleinem Generator ist insgesamt deutlich leichter als das herkömmliche System mit Dieselmotor, Getriebe und 200 Ah Batterie (für die Langfahrt müsste ich das auf 300 Ah aufstocken).

Nun, es kommt immer drauf an, aus welcher Perspektive man das betrachtet. Ein 11-Meter Kielboot fährt so an die 3 Tonnen Blei im Kiel spazieren und hat dann immer noch Bleibatterien für 300 Ah.

LiIons kommen wohl schon aus Preisgründen nicht in Betracht, davon abgesehen fackeln die Dinger ja auch ab und zu ab. Aber es gibt Leute, die fahren mit NiCd Akkus - meistens stammen die wohl aus elektrischen Rollstühlen oder aus Golfwägelchen. Bei denen würde ich mir v.a. Sorgen machen wegen des Memory-Effekts - denen könnte eventuell das ständige Laden mit wenig Strom schlecht bekommen.

Nein, auf keinen Fall, dafür ist das Ding zu schwer und die Leitung wäre zu lang. Meistens werden die Windgeneratoren an einem kleinen Mast oder Geräteträger am Heck des Boots aufgestellt - gerade so hoch, dass man mit ausgestrecktem Arm nicht mehr in den laufenden Rotor greifen kann.

Ja, es gibt einen Leergang. Wenn der Propeller nicht mitdrehen würde, dann würde er sehr stark bremsen. Es gibt aber auch Faltpropeller, die sich beim Segeln zusammen klappen bzw bei Motorfahrt durch die Fliehkraft aufspreizen, aber die sind für die Motorfahrt nicht sehr effektiv (Propellergeometrie ist ein wichtiger Aspekt, bei dem der E-Motor deutliche Vorteile hat)

Gruß Tom Berger

Am Mon, 8 Nov 2004 18:48:37 +0100 hat Tom Berger geschrieben:

Gut, daß sind andere Dimensionen, wußte ich nicht.

Das tritt in der Praxis wohl doch nicht so häufig auf und sollte beherrschbar sein (Laderegler, Sicherheitssschaltungen, geeignetes Gehäuse). Ein gewisses Gefahrenpotential bringt wohl jede Energiequelle.

Wenn du nicht ständig exakt gleiche Ladezyklen fährst, dann sollte der ME kein Problem sein. Die meisten NiCds sterben durch Überladung mit Billigstladern irgendwelcher Akkugeräte Marke "Geiz ist geil". Bei solchen Batteriekapazitäten fällt ein guter, bilanzierender Laderegeler wohl finanziell auch nicht mehr sosehr ins Gewicht. Zumindest von einigen Militärfliegern weis ich, daß sie NiCd Starterbatterien verwenden/verwendet haben, wohl aus Gewichtsgründen, Preis war wahrscheinlich nicht so wichtig.

Warum hat ein E-Motor Vorteile bei der Propellergeometrie? Die sollte doch an den jeweiligen Motor angepasst sein und bei der Verbreitung von Dieselantrieben kann ich mir nicht vorstellen, daß nicht geeignete/optimierte Propeller angeboten werden.

Am Mon, 08 Nov 2004 19:15:40 +0100 schrieb Martin Lenz:

Der Grund dafür ist der, dass so ein Bootsdiesel kein richtiges Getriebe hat - den Grund dafür kann ich auch nur raten. Im Ergebniss kann man nicht mit eingekuppeltem Motor langsam manövrieren, weil der prop schon bei Leerlaufdrehzahl (so ca 1.500 Upm) zu schnell läuft - man muss also beim langsamen Manövrieren immer ein- und auskuppeln, und wenn der Prop ausgekuppelt ist, dann strömt er das Ruder nicht an, so dass man dann nicht "lenken" kann. Die Geschwindigkeit erhöht man dann einfach durch Erhöhung der Drehzahl, und da kommt man bei der üblichen Drehzahl von 3.000 Upm an die Obergrenze dessen, was der Propeller ab kann - das Stichwort heisst "Kavitation" (bitte googeln). Der Propeller an einem Dieselmotor kann also nur als Kompromiss ausgelegt werden.

Beim E-Motor ist das anders - den kann ich beliebig langsam drehen lassen, wobei er auch bei sehr langsamer Fahrt das Ruder anströmt, so dass Ruderwirkung da ist. Und den Prop kann ich auch so auslegen, dass er das Drehmoment am wirkungsvollsten in Vorschub umsetzt, ohne dass dafür sehr hohe Drehzahlen nötig sind (also hohe Steigung) - typisch nimmt man als Obergrenze die 1.500 Upm des E-Motors, wo noch lange keine Kavitation stattfindet. Der Prop am E-Motor arbeitet also immer optimal.

Gruß Tom Berger

[...]

Wenn man dann bedenkt dass ein popeliger 27PS-Motor mit Einbau 8KEUR kosten soll (wie Du in einem anderen Prosting schriebst) dann fragt man sich schon, ob da nicht jemand eine goldene Nase dran verdient!

Fuer 9.5KEUR bekommt man ein *komplettes neues Auto* mit

4KW-Dieselmotor und (natuerlich) mit Getriebe (sihe und da ist der Antriebsblock ja wohl nicht der alleinige Posten!

Am Mon, 08 Nov 2004 21:07:42 +0100 schrieb Juergen Hannappel:

Nun, prinzipiell kostet alles, was mit der Vorsilbe "Yacht" verkauft wird, mindestens das doppelte von dem gleichen Produkt, wenn es ohne diese Vorsilbe verkauft wird. Man nimmt halt an, dass es sich ein Yacht-Eigner leisten kann.

Die Motoren müssen "marinisiert" sein, und das bedingt mindestens einige Änderungen am Kühlsystem und am Auspuff. Ob die Änderungen den höheren Preis rechtfertigen, kann ich nicht sagen.

Es gibt beispielsweise den Dieselmotor aus dem VW Golf in einer marinisierten Version. Der kostet dann mehr als der komplette VW Golf.

Gruß Tom Berger

"Kerngeschäft ist der Verkauf von Fahrzeugen die mit dem Mopedschein, ausgestellt vor dem 1.1.1889, gefahren werden können und Zubehör. Verkauf von Ersatzteilen." (s. Unternehmen - Profil)

Hände hoch, wer von uns ist über 115 Jahre?

Andreas

Lass dich mal von einem Anwendungs-Ingenieur der Batteriehersteller beraten. Wir haben das gemacht und uns wurden Dickplatten-Batterien empfohlen. Gel-Akkus aben keinen Nennenswerten Vorteil gegenueber moderen, wartungsfreien Dickplatten-Akkus. Sie sind nur teuere und haben eine geringere Lebensdauer, was die Hersteller erfreut.

Nur schau dir mal an wie und wo sie in den Yachten montiert sind. Man koennte glauben, dass einige Yachthersteller sich keine Gedanken darueber machen. Sowas wuerde bei Flurfahrzeugen sofort zur Stillegung fuehren.

In Deutschland gebe ich dir recht. Schau dich mal in England um, dort gibt es sehr gute Produkte und stinken tuen die Guten auch nicht mehr.

Weil wir schon einige Segelboote mit E-Motoren ausgeruestet haben und daher gut einschaetzen koennen welche Leistung ein E-Motor in der Praxis haben muss. Wir haben die Antrieben auch bei Starkwind getestet und da braucht man schon etwas "Dampf" um sicher in seine Box zu gelangen oder gegen eine steile Welle anzufahren.

Ich will dich ja nur ungern kritisieren, aber bist du schon mal bei Starwind gesegelt oder hast Du mal vesucht deinen 11m Tri bei Starkwind sicher im engen Hafen zu manovrieren. Da merkt man erst das ein Segelschiff auch ohne Segel maechtig in Fahrt kommt, da der Widerstand von Rig und Rumpf sehr wohl eine Wirkung hat.

Bei glatter See und Windstille gebe ich dir recht, aber ein starker Motor ist ein Sicherheitsaspekt und das ist eine Frage "guter Seemannschaft" genauso wie die Rettungswesten an Bord.

Am Fri, 12 Nov 2004 09:59:48 +0100 schrieb Thomas Mager:

Ja, das hat sich in Seglerkreisen inzwischen auch herum gesprochen. Ich erwähnte das ja nur wegen der überdimensional dargestellten Gefahr der Ausgasung aus der Batterie.

Gewichtsbedingt müssen die an möglichst tiefer Stelle montiert werden, da hat man nicht viel Auswahl.

Ich habe das ganz und gar auf die internationalen Verhältnisse bezogen, und leider scheinen sich diese seit jüngster Zeit doch recht deutlich zu ändern. Die deutsche Segler-Ikone Bobby Schenk war seit jeher ein eifriger Verfechter von Petroleum-Herden, aber lies mal, was er da schreibt:

Aha, endlich jemand mit Praxiserfahrung, was E-Motoren auf Segelbooten angeht :-) Wer ist "wir"? Welche Boote habt Ihr ausgerüstet? Und kann man über Eure Erfahrungen irgend wo was erfahren?

Selbstverständlich hat der Wind eine Wirkung auf den Windwiderstand. Wer weiss das besser als ein Segler?

Ja, ein *ausreichend* starker Motor. Aber seien wir mal ehrlich: die allerwenigsten Segelboote kommen mit ihrem Dieselantrieb auf Rumpfgeschwindigkeit - meistens ist schon 20% darunter Schluss.

Gruß Tom Berger