Elektrisches Boot
Während eine bedeutende Mehrheit der Wasserfahrzeuge mit Dieselmotoren angetrieben wird, sind Segelmotore und Benzinmotoren ebenfalls beliebt. Seit mehr als 120 Jahren werden Boote mit Strom betrieben. Elektroboote waren von den 1880ern bis in die 1920er Jahre sehr populär, als der Verbrennungsmotor die Vorherrschaft erlangte. Seit den Energiekrisen der 1970er Jahre steigt das Interesse an dieser stillen und potentiell erneuerbaren Meeresenergiequelle stetig, insbesondere seit die Solarzellen verfügbar sind, was erstmals Motorboote mit einer unendlichen Reichweite wie Segelboote ermöglicht. Das erste praktische Solarboot wurde wahrscheinlich 1975 in England gebaut. Das erste elektrische Segelboot, das eine Rundreise durch die Welt machte, einschließlich des Panamakanals, mit nur grünen Technologien, ist EcoSailingProject.
Geschichte
Früh
Ein frühes Elektroboot wurde 1839 vom deutschen Erfinder Moritz von Jacobi in St. Petersburg in Russland entwickelt. Es war ein 24-Fuß (7,3 m) Boot, das 14 Passagiere bei 3 Meilen pro Stunde (4,8 km / h) beförderte. Es wurde erfolgreich Kaiser Nikolaus I. von Russland an der Newa demonstriert.
Goldenes Zeitalter
Es dauerte mehr als 30 Jahre Batterie- und Motorentwicklung, bevor das elektrische Boot ein praktischer Vorschlag wurde. Diese Art des Vortriebs erlebte eine Blütezeit von etwa 1880 bis 1920, als benzinbetriebene Außenbordmotoren die dominierende Methode wurden.
Gustave Trouvé, französischer Elektroingenieur, patentierte einen kleinen Elektromotor im Jahr 1880. Er schlug zunächst vor, dass der Motor einen Satz von Schaufelrädern antreiben könnte, um Boote auf dem Wasser anzutreiben, und später stattdessen für den Gebrauch eines Propellers plädierte.
Ein österreichischer Emigrant nach Großbritannien, Anthony Reckenzaun, war maßgeblich an der Entwicklung der ersten praktischen Elektroboote beteiligt. Während seiner Tätigkeit als Ingenieur bei der Electric Power Storage Company unternahm er viele originelle und bahnbrechende Arbeiten zu verschiedenen Formen der elektrischen Traktion. 1882 entwarf er den ersten bedeutenden elektrischen Antrieb, der von Akkumulatoren angetrieben wurde, und nannte das Boot Elektrizität. Das Boot hatte einen Stahlrumpf und war über 7 Meter lang. Die Batterien und die elektrische Ausrüstung waren unter dem Sitzbereich verborgen und erhöhten die Passagierunterbringung. Die Boote wurden für Freizeitausflüge auf der Themse genutzt und sorgten für eine sehr ruhige, saubere und ruhige Reise. Das Boot konnte sechs Stunden laufen und mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 8 Meilen pro Stunde fahren.
Moritz Immisch gründete seine Firma 1882 in Zusammenarbeit mit William Keppel, 7. Earl of Albemarle, der sich auf den Einsatz von Elektromotoren im Transportwesen spezialisierte. Das Unternehmen beschäftigte Magnus Volk als Manager bei der Entwicklung seiner elektrischen Startabteilung. Nach 12 Monaten experimenteller Arbeit, die 1888 mit einem Randan-Skiff begann, beauftragte die Firma den Bau von Rümpfen, die sie mit elektrischen Geräten ausstatteten. Die erste elektrische Elektroflotte der Welt mit einer Kette von Stromtankstellen wurde in den 1880er Jahren entlang der Themse errichtet. Eine 1893 vergnügte Karte der Themse zeigt 8 „Ladestationen für elektrische Starts“ zwischen Kew (Strand-on-the-Green) und Reading (Caversham). Das Unternehmen hat sein Hauptquartier auf der Insel Platt’s Eyot gegründet.
Von 1889 bis kurz vor dem Ersten Weltkrieg sahen die Bootssaison und Regatten die stillen Elektroboote, die ihren Weg flussaufwärts und stromabwärts machten.
Die elektrischen Starts des Unternehmens wurden von den Reichen häufig als Transportmittel entlang des Flusses genutzt. Große Schiffe wurden aus Teak oder Mahagoni gebaut und luxuriös mit Buntglasfenstern, Seidenvorhängen und Samtkissen ausgestattet. William Sargeant wurde von Immischs Firma beauftragt, die Mary Gordon 1898 für den Leeds City Council für den Roundhay Park Lake zu bauen – das Boot ist noch erhalten und wird gerade restauriert. Dieses 70 Fuß lange Luxus-Sportboot kann bis zu 75 Passagiere bequem transportieren. Starts wurden anderswo exportiert – sie wurden im Lake District und auf der ganzen Welt verwendet.
Auf der Weltausstellung in Chicago im Jahr 1893 beförderten 55 Starts, die aus der Arbeit von Anthony Reckenzaun hervorgingen, mehr als eine Million Passagiere. Elektroboote hatten eine frühe Popularität zwischen 1890 und 1920, bevor die Entstehung des Verbrennungsmotors sie aus den meisten Anwendungen verdrängte.
Die meisten Elektroboote dieser Ära waren kleine Passagierschiffe auf nicht-Gezeitenwasser zu einer Zeit, als die einzige Energiealternative Dampf war.
Ablehnen
Mit dem Aufkommen des benzinbetriebenen Außenbordmotors nahm die Verwendung von elektrischem Strom auf Booten ab den 1920er Jahren ab. In einigen Situationen hat der Gebrauch von elektrischen Booten jedoch vom Anfang des 20. Jahrhunderts bis heute bestanden. Einer davon befindet sich am Königssee bei Berchtesgaden im Südosten Deutschlands. Hier gilt der See als so umweltsensibel, dass Dampf- und Motorboote seit 1909 verboten sind. Stattdessen haben die Bayerische Seenschifffahrt und ihre Vorgänger eine Flotte von Elektro-Starts betrieben, um einen öffentlichen Personenverkehr auf dem See anzubieten.
Die ersten elektrisch betriebenen U-Boote wurden in den 1890er Jahren gebaut, wie das spanische Peral-U-Boot, das 1888 ins Leben gerufen wurde. Seither wird Strom fast ausschließlich für den Unterwasserantrieb von U-Booten (traditionell mit Batterien) verwendet, obwohl Diesel direkt verwendet wurde Antrieb der Propeller während der Fahrt bis zur Entwicklung des dieselelektrischen Getriebes durch die US Navy im Jahre 1928, bei dem der Propeller immer von einem Elektromotor angetrieben wurde, wobei die Energie von Batterien während des Tauchens oder Dieselgenerators während des Auftauchens kam.
Die Verwendung von kombiniertem Brennstoff- und Elektroantrieb (kombiniert diesel-elektrisch oder gasbetrieben, oder CODLOG) wurde im Laufe der Jahre schrittweise dahingehend erweitert, dass einige moderne Auskleidungen wie die Queen Mary 2 nur Elektromotoren für den eigentlichen Antrieb verwenden, angetrieben durch Diesel- und Gasturbinenmotoren. Die Vorteile schließen ein, die Brennstoffmotoren zu jeder Zeit mit einer optimalen Geschwindigkeit laufen zu lassen und den Elektromotor in einer Gondel montieren zu können, die für eine erhöhte Manövrierbarkeit um 360 ° gedreht werden kann. Beachten Sie, dass es sich hierbei nicht um ein elektrisches Boot handelt, sondern um eine Variante eines dieselelektrischen oder turbinenelektrischen Antriebs, ähnlich dem Diesel- oder Elektroantrieb, der seit dem Ersten Weltkrieg auf U-Booten eingesetzt wird.
Renaissance
Die Verwendung von Elektrizität allein zum Antrieb von Booten stagnierte abgesehen von ihrer Verwendung als Trolling-Motoren, bis die Duffy Electric Boat Company von Kalifornien im Jahr 1968 mit der Massenproduktion von kleinen elektrischen Fahrzeugen begann. Erst 1982 wurde der Electric Boat Association gegründet und solarbetrieben Boote begannen zu entstehen.
Komponenten
Die Hauptkomponenten des Antriebssystems eines jeden elektrisch betriebenen Bootes sind in allen Fällen ähnlich und ähneln den Möglichkeiten, die für irgendein elektrisches Fahrzeug verfügbar sind.
Ladegerät
Für die Batteriebank muss aus einer Quelle elektrische Energie gewonnen werden.
Ein Netzladegerät ermöglicht es, das Boot von Land aus zu laden, wenn es verfügbar ist. Landkraftwerke unterliegen strengeren Umweltkontrollen als der durchschnittliche Schiffsdiesel oder Außenbordmotor. Durch den Kauf von Ökostrom ist es möglich, Elektroboote mit nachhaltiger oder erneuerbarer Energie zu betreiben.
Sonnenkollektoren können in vernünftigen Bereichen im Deck, Kabinendach oder als Markisen in das Boot eingebaut werden. Einige Solarpanels oder Photovoltaik-Arrays können flexibel genug sein, um auf leicht gekrümmte Oberflächen zu passen, und können in ungewöhnlichen Formen und Größen bestellt werden. Nichtsdestoweniger sind die schwereren, starren monokristallinen Typen hinsichtlich der Energieabgabe pro Quadratmeter effizienter. Die Effizienz von Solarmodulen nimmt schnell ab, wenn sie nicht direkt auf die Sonne gerichtet sind. Daher ist eine Art der Neigung der Arrays während der Fahrt sehr vorteilhaft.
Geschleppte Generatoren sind auf Langstrecken-Yachten üblich und können bei Segelfahrten viel Kraft erzeugen. Wenn ein Elektroboot auch Segel hat und in tiefem Wasser (tiefer als etwa 15 m oder 50 ft) eingesetzt wird, kann ein geschleppter Generator helfen, die Batterieladung während des Segelns aufzubauen (es hat keinen Sinn, währenddessen einen solchen Generator zu ziehen) unter dem elektrischen Antrieb, weil der zusätzliche Widerstand vom Generator mehr Elektrizität verschwenden würde, als es erzeugt). Einige elektrische Antriebssysteme verwenden den freilaufenden Antriebspropeller, um Ladung durch den Antriebsmotor beim Segeln zu erzeugen, aber dieses System, einschließlich der Konstruktion des Propellers und jeglicher Verzahnung, kann nicht für beide Funktionen optimiert werden. Es kann besser abgesperrt oder gefiedert werden, während die effizientere Turbine des Schleppgenerators Energie aufnimmt.
Windturbinen sind auf Fahrtenyachten üblich und können sehr gut für Elektroboote geeignet sein. Vor allem bei starkem Wind gibt es Sicherheitsüberlegungen bezüglich der rotierenden Blätter. Es ist wichtig, dass das Boot groß genug ist, dass die Turbine allen Passagieren und Besatzungsmitgliedern unter allen Umständen aus dem Weg geräumt werden kann, auch wenn sie sich neben einem Dock, einer Bank oder einem Pier befinden. Es ist auch wichtig, dass das Boot groß genug und stabil genug ist, dass der obere Korb, der von der Turbine an seinem Mast oder Mast erzeugt wird, seine Stabilität bei starkem Wind oder Sturm nicht beeinträchtigt. Groß genug Windgeneratoren könnten ein komplett windbetriebenes Elektroboot produzieren. Es sind noch keine derartigen Boote bekannt, obwohl einige mechanische Windturbinen betriebene Boote existieren.
Wenn ein Boot in Hybridelektrobooten ohnehin einen Verbrennungsmotor hat, dann wird seine Lichtmaschine beim Laufen erhebliche Ladung liefern. Es werden zwei Schemata verwendet: Der Verbrennungsmotor und der Elektromotor sind beide an den Antrieb gekoppelt (Parallelhybrid), oder der Verbrennungsmotor treibt einen Generator nur zum Laden der Akkumulatoren an (Reihenhybrid).
In allen Fällen wird ein Laderegler benötigt. Dies stellt sicher, dass die Batterien bei verfügbarer Stromversorgung mit ihrer maximalen sicheren Rate geladen werden, ohne Überhitzung oder interne Beschädigung, und dass sie nicht überladen werden, wenn sie sich der vollen Ladung nähern.
Batteriebank
In den letzten Jahren gab es bedeutende technische Fortschritte in der Batterietechnologie, und in der Zukunft sind weitere zu erwarten.
Bleiakkumulatoren waren bis zum Aufkommen größerer Lithium-Ionen-Batterien, die ab etwa 2012 in Serie für Elektroautos hergestellt werden, noch immer die gangbarste Lösung. Tiefzieh-, Traktionsbatterien sind die offensichtliche Wahl. Sie sind schwer und sperrig, aber nicht viel mehr als der Dieselmotor, Tanks und Armaturen, die sie ersetzen können. Sie müssen sicher montiert werden, niedrig und zentral im Boot. Es ist wichtig, dass sie sich unter keinen Umständen bewegen können. Es ist darauf zu achten, dass bei einem Kentern die starke Säure nicht verschüttet wird, da dies sehr gefährlich sein kann. Die Entlüftung von explosiven Wasserstoff- und Sauerstoffgasen ist ebenfalls notwendig. Typische Bleibatterien müssen mit destilliertem Wasser aufgefüllt werden.
Ventileregulierte Blei-Säure-Batterien (VRLA), die normalerweise als Blei-Säure-, Gel- oder AGM-Batterien bezeichnet werden, minimieren das Risiko von Verschüttungen, und Gase werden nur entlüftet, wenn die Batterien überladen sind. Diese Batterien benötigen nur minimale Wartung, da sie nicht und in der Regel nicht mit Wasser nachgefüllt werden müssen.
Nickel-Metallhydrid-, Lithium-Ionen- und andere Batterietypen werden verfügbar, sind aber immer noch teuer. Dies sind die Arten von Batterien, die derzeit in wiederaufladbaren Handwerkzeugen wie Bohrern und Schraubendrehern üblich sind, aber sie sind relativ neu in dieser Umgebung. Sie erfordern andere Laderegler als diejenigen, die für Blei-Säure-Typen geeignet sind.
Lithium-Ionen bedeutet in diesem Fall in der Regel Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien, die zwar schwerer als andere Lithium-Ionen-Batterien sind, aber sicherer für den Einsatz auf See sind. Sie sind teuer, aber in Anwendungen, die Zuverlässigkeit und Robustheit benötigen, wie Fähren, die den größten Teil des Tages (10-12 Stunden / Tag) fahren, ist dies die beste Option. Es hat ein viel längeres Leben – 5 bis 7 Jahre Lebenszyklus.
Brennstoffzellen oder Durchflussbatterien können in den kommenden Jahren signifikante Vorteile bieten. Heute (2017) sind sie jedoch immer noch teuer und erfordern spezielle Ausrüstung und Kenntnisse.
Die Größe der Batteriebank bestimmt die Reichweite des Bootes unter elektrischer Leistung. Die Geschwindigkeit, mit der das Boot motorisiert wird, wirkt sich auch auf die Reichweite aus – eine niedrigere Geschwindigkeit kann einen großen Unterschied zur Energie machen, die erforderlich ist, um einen Rumpf zu bewegen. Andere Faktoren, die die Reichweite beeinflussen, sind Seegang, Strömungen, Luftströmungen und jegliche Ladung, die während der Fahrt zurückgewonnen werden kann, zum Beispiel durch Sonnenkollektoren in voller Sonne. Eine Windturbine bei gutem Wind wird helfen, und Motorsegeln bei jedem Wind könnte noch mehr tun.
Geschwindigkeitskontrolle
Um das Boot benutzbar und manövrierfähig zu machen, wird ein einfach zu bedienender Vorwärts / Stop / Rückwärts-Geschwindigkeitsregler benötigt. Dies muss effizient sein, d.h. es darf nicht heiß werden und bei jeder Geschwindigkeit Energie verschwenden – und es muss in der Lage sein, den vollen Strom zu ertragen, der unter allen Volllastbedingungen fließen könnte. Eine der gebräuchlichsten Arten von Drehzahlreglern verwendet Pulsbreitenmodulation (PWM). PWM-Controller senden hochfrequente Leistungsimpulse an den / die Motor (en). Wenn mehr Leistung benötigt wird, werden die Impulse länger.
Elektromotor
Eine Vielzahl von Elektromotortechnologien sind im Einsatz. Traditionelle feldgewickelte Gleichstrommotoren wurden und werden verwendet. Heute verwenden viele Boote leichte Permanentmagnet-DC-Motoren. Der Vorteil beider Typen ist, dass die Geschwindigkeit zwar elektronisch gesteuert werden kann, dies aber keine Voraussetzung ist. Einige Boote verwenden AC-Motoren oder bürstenlose Permanentmagnetmotoren. Die Vorteile von diesen sind das Fehlen von Kommutatoren, die verschleißen können oder versagen, und die oft niedrigeren Ströme, die dünnere Kabel erlauben; Die Nachteile sind die totale Abhängigkeit von den erforderlichen elektronischen Steuerungen und die normalerweise hohen Spannungen, die einen hohen Isolierungsstandard erfordern.
Antriebsstrang
Traditionelle Boote verwenden einen Innenbordmotor, der einen Propeller durch eine Gelenkwelle mit Lagern und Dichtungen treibt. Oft wird eine Getriebeuntersetzung eingebaut, um einen größeren, effizienteren Propeller verwenden zu können. Dies kann ein traditionelles Getriebe, koaxiale Planetengetriebe oder ein Getriebe mit Riemen oder Ketten sein. Wegen der unvermeidlichen Verluste, die mit dem Getriebe verbunden sind, eliminieren viele Antriebe dies, indem sie langsame Motoren mit hohem Drehmoment verwenden. Der Elektromotor kann in eine Gondel mit dem Propeller eingekapselt und außerhalb des Rumpfes (Saildrive) oder an einer Außenbordhalterung (Außenbordmotor) befestigt werden.
Typen
Es gibt so viele Arten von Elektrobooten wie Boote mit jeder anderen Art von Antrieb, aber einige Arten sind aus verschiedenen Gründen wichtig.
Historische und restaurierte Elektroboote, wie das Mary Gordon Electric Boat, existieren und sind oft wichtige Projekte für die Beteiligten.
Kanal-, Fluss- und Seeboote. Elektroboote mit ihrer begrenzten Reichweite und Leistung wurden hauptsächlich auf Binnenwasserstraßen eingesetzt, wo ihr völliger Mangel an lokaler Verschmutzung ein bedeutender Vorteil ist. Elektrische Antriebe sind auch als Hilfsantrieb für Segelyachten in Binnengewässern erhältlich.
Seit einigen Jahren sind elektrische Außenbordmotoren und Trolling-Motoren zu Preisen von etwa 100 US-Dollar bis zu mehreren Tausend erhältlich. Diese benötigen externe Batterien im Boden des Bootes, sind aber ansonsten praktische Einteiler. Die meisten verfügbaren elektrischen Außenbordmotoren sind nicht so effizient wie kundenspezifische Laufwerke, sind jedoch für ihre beabsichtigte Verwendung optimiert, z. für Binnenschiffer. Sie sind leise und verschmutzen nicht das Wasser oder die Luft, also verscheuchen sie weder Fische noch Vögel und andere Wildtiere. Kombiniert mit modernen wasserdichten Batteriepacks sind elektrische Außenbordmotoren auch ideal für Yachttender und andere küstennahe Vergnügungsboote.
Cruising-Yachten haben normalerweise einen Hilfsmotor, und es gibt zwei Hauptnutzungen: Erstens, um bei schwachem Wind oder aus der falschen Richtung auf See zu fahren oder mit dem Motor zu segeln. Der andere ist, die letzten 10 Minuten des Vortriebs bereitzustellen, wenn das Boot im Hafen ist und in einer engen Marina in einem überfüllten und engen Hafen manövriert werden muss. Der elektrische Antrieb ist nicht geeignet für längeres Fahren bei voller Leistung, obwohl die Leistung, die erforderlich ist, um in leichten Lüften und ruhigen Meeren langsam zu fahren, klein ist. In Bezug auf den zweiten Fall sind elektrische Antriebe ideal geeignet, da sie fein gesteuert werden können und für kurze Zeit beträchtliche Leistung bereitstellen können.
Handelsfähren:
Norwegens erste batterieelektrische Fähre ist das Ampere mit einer Kapazität von 120 Autos und 12 Lastwagen. Seit November 2016 hat es für 106.000 km betrieben. Seine Batterie hält 1 MWh Energie, aber die Ladezeit von 9 Minuten ist manchmal nicht genug, und es muss mehr Batteriekapazität installiert werden. Norwegen hat mehrere andere elektrische Fährprojekte geplant. Auf der Grundlage von Betriebsdaten schließt Siemens in einer Lebenszyklusanalyse, dass 61 der 112 Dieselfährenrouten Norwegens durch elektrische Fähren mit einer Amortisationszeit von 5 Jahren ersetzt werden könnten. Die Analyse enthält Zusatzkosten wie Ladegeräte, Netz usw.
In Finnland wurde Föri, die historische Fähre der Stadt Turku über den Fluss Aura nach Abo, im April 2017 zu einem rein elektrischen Antrieb umgebaut. Das Schiff wurde 1904 als holzbefeuerte Dampffähre eingeführt, 1955 zum Dieselbetrieb umgerüstet und stellt nun zur Verfügung ein kontinuierlicher täglicher Service von 06:15 bis spätabends für Fuß- und Fahrradpassagiere im Batteriebetrieb. Der Ladevorgang findet nachts statt.
Andere Projekte werden in Kanada, Schweden und Dänemark berücksichtigt.
Indiens First Solar Ferry, ein 75-Personen-Boot, das mit Sonnen- und Gitterladung mit Lithiumbatterien betrieben wird, befindet sich im Bau und wird voraussichtlich im Juli 2016 in Betrieb sein. Basierend auf den Vorhersagen des Verbrauchs beträgt die Amortisationszeit 3 Jahre.
Auf der anderen Seite können Fähren, manchmal kostenlos, Ladepunkte für die von den Passagieren transportierten Elektrofahrräder, Elektromotorräder und Elektroautos enthalten.
Dieselelektrischer Hybrid: Es gibt ein drittes potentielles Einsatzgebiet für ein Dieselhilfsfahrzeug, und zwar zum Aufladen der Batterien, wenn sie mitten in der Nacht plötzlich weit vom Ufer abfallen oder nach einigen Tagen an Bord vor Anker liegen. In diesem Fall, wo diese Art von Verwendung zu erwarten ist, vielleicht auf einer größeren Kreuzfahrtyacht, kann eine kombinierte dieselelektrische Lösung von Anfang an entworfen werden. Der Dieselmotor wird mit dem Hauptzweck des Ladens der Batteriebänke und der Elektromotor mit dem Antrieb installiert. Es gibt eine Verringerung der Effizienz beim Fahren für lange Strecken, da die Leistung des Diesels zuerst in Elektrizität und dann in Bewegung umgewandelt wird, aber es gibt eine Ausgleichseinsparung jedes Mal, wenn die wind-, segel- und solar geladenen Batterien zum Manövrieren und für verwendet werden kurze Fahrten ohne den Diesel zu starten. Es gibt die Flexibilität, den Diesel jederzeit als reinen Generator starten zu können. Die Hauptverluste sind das Gewicht und die Installationskosten, aber auf den größeren Kreuzfahrtschiffen, die jeden Tag stundenlang vor Anker stehen und große Dieselmotoren betreiben, sind diese nicht zu groß, verglichen mit den Einsparungen, die zu anderen Zeiten gemacht werden können. Ein Beispiel ist das Fischerboot Selfa El-Max 1099, mit 135 kWh Batterie und 80 kW Dieselgenerator. Ein LNG-betriebenes Versorgungsschiff nahm 2016 seinen Betrieb auf, mit einer 653 kWh / 1600 kW Batterie, die während der dynamischen Positionierung als rotierende Reserve fungiert und 15-30% Kraftstoff spart.
Solarbetrieben: Ein Boot, das von direkter Solarenergie angetrieben wird, ist ein Marine-Solarfahrzeug. Das vorhandene Sonnenlicht wird fast immer durch Solarzellen in Strom umgewandelt, in Akkumulatoren zwischengespeichert und über einen Elektromotor zum Antrieb eines Propellers genutzt. Die Leistungspegel liegen normalerweise in der Größenordnung von einigen hundert Watt bis einigen Kilowatt. Solarbetriebene Boote wurden um 1985 herum bekannt und 1995 erschienen die ersten kommerziellen Solar-Passagierschiffe. Solarbetriebene Boote wurden erfolgreich auf See eingesetzt. Die erste Atlantiküberquerung wurde im Winter 2006/2007 durch den Solarkatamaran Sun21 erreicht. (siehe auch Liste der solarbetriebenen Boote)
Wired Elektroboote
Eine besondere Kategorie von Elektrobooten sind die Schiffe, die ihre elektrische Energie über Kabel erhalten. Dies kann Überkopfdrähte sein, bei denen ein oder zwei Drähte über dem Wasser befestigt sind und das Boot mit ihnen in Kontakt treten kann, um elektrischen Strom zu ziehen, oder ein wasserfestes Halteseil kann verwendet werden, um das Boot mit dem Ufer zu verbinden. Im Fall einer einzelnen Oberleitung muss der Stromkreis durch das Wasser selbst geschlossen werden, was zu einem größeren Widerstand und Korrosion der Elektroden führt. Im Fall von zwei Drähten muss kein elektrischer Strom durch das Wasser geschickt werden, aber die Zwillingsdrähte, die einen Kurzschluss verursachen, wenn sie miteinander in Kontakt kommen, erschweren die Konstruktion.
Natürlich muss das Boot in der Nähe des Drahts oder seiner Haltepunkt bleiben, und daher ist es in seiner Manövrierbarkeit begrenzt. Für Fähren und enge Kanäle ist das kein Problem. Die Straussee Fähre in Strausberg, Deutschland ist ein Beispiel. Er überquert einen See auf einer 370 m langen Flugbahn und wird von einer einzigen Oberleitung mit 170 V angetrieben. Die Fähre von Kastellet überquert einen 200 Meter breiten Schiffskanal in Schweden und nutzt ein versenkbares Kabel, das in den Meeresboden abgesenkt wird, wenn die Fähre am gegenüberliegenden Terminal an ihrem Befestigungspunkt angedockt ist.
Im Mauvages-Tunnel (fr) am Marne-Rhein-Kanal versorgt eine bipolare Freileitung einen elektrischen Schlepper mit 600 V DC, zieht sich selbst und mehrere Schiffe durch den 4877 m langen Tunnel entlang einer Unterwasserkette. Dies verhindert den Aufbau von Dieselabgasen im Tunnel. Ein anderes Beispiel war der experimentelle Elektroschlepper Teltow (de) am Kleinmachnower See, 17 km südwestlich von Berlin. Es wurde von 1903 bis 1910 benutzt und hatte Stromabnehmerstangen, die auf denen der Trolleybusse basierten.
Verschmutzung und graue Energie
Alle Bestandteile eines Bootes müssen hergestellt werden und müssen schließlich entsorgt werden. Einige Verschmutzungen und die Nutzung anderer Energiequellen sind während dieser Phasen des Bootslebens unvermeidlich und elektrische Boote sind keine Ausnahme. Die Vorteile für die globale Umwelt, die durch den Einsatz von Elektroantrieb erreicht werden, zeigen sich während der Nutzungsdauer des Bootes, die viele Jahre betragen kann. Diese Vorteile sind auch direkt in den sensiblen und sehr schönen Umgebungen spürbar, in denen ein solches Boot verwendet wird.
Die Ausgabe Mai 2010 des Classic Boat Magazins trug einen Pro-und-Contra-Artikel mit dem Titel „Electric debate“. Jamie Campbell argumentierte in vier Hauptpunkten gegen Elektro-Bootfahren, die von Kevin Desmond und Ian Rutter von der Electric Boat Association zurückgewiesen wurden. Jamie Campbell behauptete, dass elektrische Antriebe nicht mehr über Wasser als ein Seagull-Außenbordmotor gerechtfertigt werden können und schlägt hölzerne Segelboote und Ruderboote als „mit Abstand umweltfreundlichste und erneuerbare Optionen für Sportboote vor“.
Stromerzeugung
Campbell behauptet, dass der Mangel an Verschmutzung von einem Elektroboot „nach Nimbismus riecht“, da „die Entladung alles in einem fremden Hinterhof ist“ und dass die Bereitstellung von Ladepunkten das Aufgraben von kilometerlangen Lebensräumen beinhalten kann. Desmond erwidert, dass, während es keinen Zweifel gibt, dass wiederaufladbare Batterien ihre Energie von Kraftwerken beziehen (wenn sie nicht an Bord durch Sonnen- und Windgeneration aufgeladen werden), geräuschvollere Boote mit Verbrennungsmotor holen ihren Treibstoff von noch weiter weg und das, sobald er installiert ist Stromkabel ist weniger umweltschädlich als eine Tankstelle. Rutter bemerkt, dass Elektroboote dazu neigen, sich über Nacht aufzuladen, wobei sie die Grundlast verwenden.
Effizienz
Während es im Lade- / Entladezyklus und bei der Umwandlung von Elektrizität in Antriebsenergie zu Verlusten kommt, weist Rutter darauf hin, dass die meisten Elektroboote nur etwa 1,5 kW oder 2 PS benötigen, um mit 5 Meilen pro Stunde zu fahren, eine gemeinsame maximale Flussgeschwindigkeit und eine 30 Ein PS- oder Dieselmotor, der nur 2 PS leistet, ist wesentlich ineffizienter. Während Campbell sich auf schwere Batterien bezieht, die einen „lasttragenden Rumpf“ und „verschrobene, sogar seeuntaugliche Schiffe“ erfordern, weist Desmond darauf hin, dass Elektrotauchboote eher effiziente, wasserarme Rumpfformen bevorzugen, die freundlicher gegenüber Flussufern sind.
Verschmutzung
Campbell bespricht die Verschmutzung, die „traditionelle“ Batterien in das Wasser setzen, wenn ein Boot sinkt, aber Desmond sagt, dass elektrische Boote nicht mehr sinken als andere Arten und listet das Austreten von Kraftstoff, Motoröl und Kühlmittelzusätzen als unvermeidlich auf, wenn ein interner -Bunker mit Verbrennungsmotor. Rutter weist auf den „sehr scheußlichen Cocktail von Schadstoffen“ hin, der bei normalem Gebrauch aus einem Diesel-Nassabgas kommt.
Batterieherstellung
Campbell erwähnt „alle Arten schädlicher Chemikalien … die bei der Batterieherstellung eine Rolle spielen“, aber Rutter beschreibt sie als „Blei und Schwefelsäure mit ein paar zusätzlichen Spurenmetallen in einer bescheidenen Plastikbox“ mit einer potenziellen Lebensdauer von 10-12 Jahren. Desmond sagt, dass die USA eine Recyclingquote von 98% für Bleibatterien hat und dass die Batterie- und Bleischmelzindustrie einige der strengsten Umweltschutznormen der Welt einhalten.
Der Artikel erwähnt 25% und 30% Rabatt, den die britische Umweltbehörde und die Broads Authority den Elektrofahrern anbieten, und dass batteriebetriebene Fahrzeuge 3/5 der CO2-Bilanz ihrer Benzin-Äquivalente haben. Es wird behauptet, dass eine typische Wiederaufladung nach einem Kreuzfahrttag £ 1,50 kostet, ohne die Nutzung von Solar- oder Windenergie.
Eine 2016 durchgeführte Lebenszyklusstudie in Norwegen besagt, dass elektrische Fähren und hybride Offshore-Versorgungsschiffe die Umweltauswirkungen der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien in weniger als zwei Monaten kompensieren.
Solare Schiffe
Im Jahr 2010 wurde die Tûranor PlanetSolar, eine 35 Meter lange, 26 Meter breite Katamaran-Yacht mit 537 Quadratmetern Sonnenkollektoren, enthüllt. Am 4. Mai 2012 absolvierte er eine 60.023 Kilometer lange Weltumsegelung in Monaco nach 585 Tagen und besuchte 28 verschiedene Länder ohne fossile Brennstoffe. Es ist das bisher größte solarbetriebene Boot aller Zeiten.
Indiens erste Solarfähre, ein 75-Personen-Boot, das vollständig von der Sonne angetrieben wird, ist im Bau. Es wird voraussichtlich Mitte 2016 fertiggestellt sein.
Japans größte Reederei, Nippon Yusen und die Nippon Oil Corporation, erklärten, dass Sonnenkollektoren, die 40 Kilowatt Strom erzeugen könnten, auf einem 60.000 Tonnen schweren Autotransportschiff platziert würden, das von der Toyota Motor Corporation verwendet werden würde.
Die Monaco-Yachtfirma Wally hat eine „Gigayacht“ angekündigt, die für Milliardäre gedacht ist, die zwischen dem Kauf einer Villa und einer Superyacht hin- und hergerissen sind. Die Why 58 x 38 ist so konzipiert, dass sie eine autonome Reichweite von 12.000 Meilen bei 12 Knoten hat, und zwar durch 900 m2 Sonnenkollektoren, die 150 kW erzeugen, um die dieselelektrischen Motoren und optionalen Skysails zu unterstützen.