Ein Beitrag von
Roman Bolt segelt seit seiner Kindheit. Er liebt das komfortable Segeln mit seiner Familie im Mittelmeer.
Die Herausforderung mit Verbrauchern
„Hier spricht die Stimme der Energie, ich bin Ihr Diener und Herr zugleich“ sang einst die visionäre deutsche Band Kraftwerk und brachte damit das Dilemma mit dem Strom perfekt auf den Punkt.
Während heutzutage Solarmodule und Windgeneratoren den Verbrauch von 12- oder 24-Volt-Verbrauchern, wie dem Kühlschrank, der Beleuchtung, den Navigationsgeräten, dem Autopilot und vielen Verbrauchern mehr, auf seegängigen Yachten weitgehend decken, sieht die Sache bei leistungshungrigen 230-Volt-Verbrauchern meistens anders aus.
Ohne entsprechende Generatoren an Bord lassen sich beispielsweise Waschmaschinen, Klimaanlagen oder Tauchkompressoren kaum auf einer Yacht betreiben, weil die Batteriekapazitäten und/oder Inverter-Leistungen selten ausreichen. Außerdem muss die verbrauchte Energie danach auch wieder zurück in die Batterie, was ohne Motoren nur mit einer sehr großen Solaranlage möglich wäre.
Größere Yachten haben aus diesem Grund nahezu alle einen Generator eingebaut, der schallisoliert und komfortabel Strom auf Abruf liefert. Diese Geräte sind allerdings kostspielig in der Anschaffung und benötigen nicht wenig Einbauplatz. Und nicht zuletzt kommt mit ihnen ein weiterer Motor an Bord, der wie die Hauptmaschine auch einen gewissen Wartungsaufwand mit sich bringt.
Eigner kleinerer Yachten verzichten daher meistens entweder auf den Einbau entsprechender Verbraucher und damit auf deren Komfort oder benutzen kleine tragbare Benzingeneratoren, die meist auf- und abgebaut werden müssen und das zusätzliche Bunkern von Benzin nötig machen. Außerdem erzeugen diese mobilen Geräte in der Regel nicht allzu viel Leistung und sind pflegebedürftig.
Der 230-Volt-Generator als Lösung
Ich möchte hier eine platzsparende Möglichkeit vorstellen, große Mengen Energie ohne zusätzlichen Motor komfortabel herzustellen. Die Lösung ist ein 230-Volt-Generator, der direkt an der Hauptmaschine angeschlossen wird und für alle Schiffe, die ein bisschen Platz im Motorraum übrighaben, geeignet ist.
Die Funktionsweise des 230-Volt-Generators
Die hinter dem 230-Volt-Generator steckende Technik wurde für spezielle Fahrzeuge, wie beispielsweise Einsatzfahrzeuge der Feuerwehr, entwickelt, um vor Ort 230-Volt-Geräte einsetzen zu können.
Konkret erzeugt dabei ein Alternator drei Phasen Wechselstrom in der Frequenz, die der Drehzahl des Generators entspricht. Diese drei Phasen werden gleichgerichtet, sodass daraus Gleichstrom erzeugt werden kann. Aus diesem Gleichstrom wird dann ein einphasiger 230-Volt-Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hertz gemacht. Und das bei einer Dauerleistung von bis zu 7,5 Kilowatt.
Zusammengefasst lässt sich sagen: Das System besteht aus einem Generator in der Form einer üblichen Lichtmaschine, einer Elektronikeinheit, die die Umformung der Stromes bewerkstelligt, und einer Kontrolleinheit zur Steuerung und Überwachung des Ganzen.
Der Einbau des 230-Volt-Generators
Wichtig ist für Yachten der Platzbedarf im Motorraum, um den Alternator unterzubringen. Alles andere, wie die Elektronikeinheit und der Kontroller, kann irgendwo anders im Schiff, wo Platz vorhanden ist, eingebaut werden.
Der Generator benötigt eine hohe Drehzahl, um Energie zu erzeugen. Mindestens 4.500 Umdrehungen pro Minute. Das bedeutet im Umkehrschluss, dass ich am Motor eine möglichst große Drehscheibe und am Generator eine entsprechend kleine Drehscheibe benötige, um eine möglichst hohe Übersetzung zu erreichen, respektive im Standgas schon Energie zu erzeugen.
Bei einem Auto ergeben sich durch das Schalten dauernd große Unterschiede in der Drehzahl des Motors. Diesen Nachteil gibt es beim Schiff praktischerweise nicht. Dennoch gilt es auch hier die passende Drehzahl zu ermitteln. Erfahrungsgemäß verhalten sich Schiffsmotoren am ruhigsten, wenn die Drehzahl etwas über dem Standgas liegt. Das bedeutet für die Planung der Riemenscheibe folgendes: den Motor anwerfen, Gas geben, bis die Drehzahl den Motor ruhig auf den Fundamenten stehen lässt, und dann eine Übersetzung wählen, die am Generator etwa 6.000 Umdrehungen pro Minute erzeugt.
Mit anderen Worten: Liegt die Drehzahl der Hauptmaschine in einem ruhigen Zustand beispielsweise bei 1.500 Umdrehungen pro Minute, brauche ich eine Übersetzung von 4:1, um auf 6.000 Umdrehungen pro Minute zu kommen. Der Umfang der Riemenscheibe muss dann viermal so groß sein, wie der von der Scheibe am Alternator. Nach oben hin ist die Drehzahl des Generators nicht limitiert. Auch mit 20.000 Umdrehungen pro Minute nehmen die Alternatoren keinen Schaden.
Die Herstellung der Riemenscheibe ist natürlich von Motor zu Motor und je nach Platz im Motorraum unterschiedlich. Ich persönlich würde sie in Aluminium von einem Fachmann drehen lassen.
Hinweis für Besitzer von Volvo-Penta-D2-Motoren, die keinen Dreipunkt-Innenmikrometer besitzen: Passung 97,99 Millimeter, Lochkreis 74 Millimeter und Tiefe von der inneren zur äußeren Auflage: 5 Millimeter.
Der Generator sollte am Motor montiert werden. Wenn das nicht praktikabel ist, kann der Generator auch problemlos an der Wand des Motoraums angeschraubt werden. Der Rippenriemen gleicht die Vibrationen vom Motor zur Wand hin aus.
Abschließend müssen noch die elektrischen Komponenten verbunden werden, also der Alternator mit der Elektronikeinheit und dem Kontroller. Manche Systeme benötigen zusätzlich für den Kontroller noch eine Stromversorgung.
Wichtig: Die gesamte Installation führt hohe Spannungen und muss unbedingt fachgerecht durchgeführt werden. Alles andere ist lebensgefährlich!
Die gewonnenen 230 Volt Wechselstrom können unterschiedlich genutzt werden. Erstens kann der Strom zu einer simplen Steckdose geführt werden. Zweitens – und das ist etwas eleganter – könnte der Strom über einen automatischen Umschalter an das Landstrom-Batterie-Ladegerät abgegeben werden. Je nach Gerät wird er dann auch gleich in das 230-Volt-Bordnetz eingeleitet.
Hinweis: Einige Generatoren verfügen über eine interne Isolationsüberwachung, die bei einem defekten Gerät oder einem Installationsfehler Alarm schlägt. Andere Generatoren sind auch zum Schweißen ausgelegt, was eventuell für Stahlschiffbesitzer interessant sein könnte.
Gängige Hersteller für solche Generatoren sind beispielsweise: Dynawatt (Schweiz), MobiE (Deutschland) oder Whisperpower (Niederlande)
Der 230-Volt-Wechselstromgenerator im laufenden Betrieb
Wird nun der Motor gestartet, ist eigentlich alles beim Alten, der 230-Volt-Generator wird zwar mitgedreht, erzeugt aber noch keine Energie. Erst wenn das System am Kontroller eingeschaltet wird und die Verbraucher beginnen, Strom zu ziehen, wird die Leistung der Maschine beeinträchtigt.
Angezeigt werden am Kontroller die erzeugte Spannung sowie die Auslastung des Systems. Da moderne Segelschiffe normalerweise übermotorisiert sind, lässt sich die Zusatzlast des Generators locker stemmen, wandelt doch ein 4-Kilowatt-Generator bei einem 55-PS-Motor nur etwa zehn Prozent der angebotenen Leistung in Strom um, der Rest steht immer noch für den Antrieb der Yacht zur Verfügung.
Und noch ein Tipp: Da der Warmwasserboiler auf einer Yacht normalerweise bereits durch das Kühlwassers des Motors erwärmt wird, kann der Boiler mit einem Relais so gesteuert werden, dass er nicht zusätzlich auch noch die 230-Volt-Leitung nutzt. Das verringert die Last für den Generator.
Kosten der Installation eines 230-Volt-Generators
Auf dem Gebrauchtmarkt sind selten, aber doch immer mal wieder Systeme erhältlich. Ich habe mein 4-Kilowatt-System für 750 Euro ersteigert und bei der sehr hilfsbereiten und empfehlenswerten Firma MobiE überholen (Lager, Kohlen, Elektrischer Anschluss) sowie die passende Riemenscheibe drehen lassen. In Summe habe ich so etwa 1.000 Euro investiert; die eigenen Arbeitsstunden nicht mitgerechnet …
Neue Geräte sind ab rund 4.000 Euro erhältlich. Das ist deutlich mehr, aber immer noch preiswerter als ein eigenständiger Profigenerator aus dem Yachthandel.
Fazit
Ich bin mit der Lösung sehr zufrieden. Der Nachteil gegenüber eines gekapselten Generators ist allerdings, dass dieser bei Bedarf selbständig anspringt und deutlich leiser ist. Im Gegenzug benötige ich für meine Installation deutlich weniger Platz und habe die Reisekasse entlastet.
Strom produzieren beide Systeme mehr als genug. Und wenn ich mal ehrlich bin, dann läuft der Motor an Bord ja doch mehr als eigentlich gewünscht …
In diesem Sinne wünsch ich schöne Zeiten an Bord, vielleicht sogar mit Tauchkompressor, Waschmaschine, Geschirrspüler und Solarium unter Deck 😉
Seminar zum Thema
Online-Anwenderkurs: Grundlagen der Yachtelektrik (live)
Landstromanschluss Yacht (230 Volt): Absicherung und Verkabelung
Ich habe mich ausgiebig mit dem Thema beschäftigt. Früher hatte ich einen 2-Zyl. Vetus 4,5 KW (3000 rpm konstant) Generator an Bord. Die ständigen Probleme mit verstopfter Ansaugung, dem Unterhalt (höher als ein Innenbord-Diesel) mit 2 Filter, alle 1000 h die Kohlebürsten kontollieren oder ersetzen haben mich genervt. Mit dem W-BD 3,5 W von Whisperpower konnte ich diesen Aufwand sparen. Zudem kostet das Ding ca. 30 % eines autonomen Generators. Der Aufwand für Wartung ist absolut vergleichbar mit dem für die Lichtmaschine. Das ist alles. Allerdings empfielt Whisperpower den Generator AM MOTOR anzuflanschen. Damit hat er den gleichen Winkel wie… Mehr lesen »
Lieber Roman Bolt, vielen Dank für diesen tollen Beitrag, der mich auch deshalb interessiert, weil ich auf meinem (gebraucht gekauften ) Boot ein Ungetüm eines Gen-Sets habe, das mir dauernd Probleme bereitet. Zu Deinem Hinweis: “Wenn das nicht praktikabel ist, kann der Generator auch problemlos an der Wand des Motorraums angeschraubt werden. Der Rippenriemen gleicht die Vibrationen vom Motor zur Wand hin aus.” habe ich jedoch eine Anmerkung. Ich war mehr als 25 Jahren mit Bootsdieselmotoren tätig und habe des öfteren Anfragen / Vorschläge von Kunden bekommen betreffend der Montage von Alternatoren oder anderen Nebenaggregaten “abseits” vom Antriebsmotor. Wir waren… Mehr lesen »
Hallo Rudolf & Thomas Ich versteh Deinen Punkt und hätte den Generator auch lieber solide am Motor befestigt. Leider kostet die Volvo Befestigung rund einen Tausender und sieht nicht stabil aus, ausserdem hab ich einen vernichtenden Praxistest in einem Blog gelesen (Der Mann hat dann alles sehr aufwändig selber nachgebaut, leider ohne Bestellmöglichkeit). Ein erfahrener deutscher Berufsschiffer (Schiffsingenieur) hat mir dann sein OK. gegeben, darum hab ich den einfachen aber stabilen Weg gewählt. Ich nehme an, das Du allfällige Lagerschäden meinst oder denkst Du die Welle kann sich krümmen und exzentrisch werden? Thomas stösst ja in gleiche Horn, ich denke… Mehr lesen »
Hi Roman, ich schrieb schon “Inzwischen liefert Whisperpower auch die Flanschbügel für mehrer Motoren als Zusatz.” Ich würde, insbesondere da Du offenbar einen VP hast mal mit Whisperpower Kontakt aufnehmen. Entweder können sie Dir einen Träger liefern, oder die Zeichnung, oder gar eine Mech. Werkstätte, die das erledigt. Es scheint mir unwahrscheinlich, dass dafür 1000 EUR ausgegeben werden müssen. WP Leute sind sehr offen, pragmatisch und kommunikativ, einfach versuchen.
Fair winds
Thomas
Hallo, habe da ein Problem mit der Beschreibung. Warum so0llte ich aus eine 3 Phasige Wechselspannung gleichrichten und dann wieder eine Wechselspannung herstellen? Wenn ich schon 3x 230 Volt habe, kann ich doch jede Phase einzeln verwendden. Es muss nur darauf geachtet werden, dass jede Phase ungefähr gleich belastet wird.
weil die Frequenz Drehzahlabhängig ist , das heisst derMotor müsste immer mit der selben Drehzahl laufen um die 50Hz im 220V Netz zu haben .Der Umformer stellt die Frequenz (50Hz) drehzahlunabhängig bereit .
Ich wollte das System installieren lassen, aber angeblich rät Whisperpower mittlerweile von der Verwendung in Booten ab, da es im Motorraum zu heiß wird.
Den Elektronikteil würde ich auch nicht im Motorraum installieren, ein gelüfteter Motorraum ist natürlich immer gut. Es gibt ja nicht DIE Motorraumtemperatur und die normale Lichtmaschiene ist ja auch problemlos da drin.
Bei mir habe ich zusätzlich einen einfachen Motorraum-Ventilator auf das Ansaugrohr geschraubt und auf den Generator gerichtet. Elektrisch verbunden mit der Generator 12 V Versorgungsleitung für die Generatorensteuerung . Hat noch den Nebeneffekt dass eine Redundanz da ist und die Motorraumentlüftung stärker wird.
Danke
das Detail mit dem zusätzlichen Lüfter tönt zwar interessant,
ist aber das Gegenteil der generellen Empfehlung im Motorenraum einen leichten UNTER-Druck zu halten.
Dazu müsste das Frischluftrohr (oder ein zusätzliches) direkt auf den Generator gerichtet werden und der Motorraum-Ventilator (oder 2 als Redundanz) auf der ENTLÜFTUNGS-Seite installiert sein.
Das hast Du falsch verstanden. Alle Lüfter ziehen Luft ab und erhöhen den “Unterdruck”. Die Leerrohre bringen dann die Frischluft (Zum Alternator).
Lieber Roman, herzlichen Dank für deinen ausführlichen Bericht, plane einen Wassermacher auf 230 V Basis einzubauen und habe nun, dank Dir, endlich eine Platzsparende und günstige Alternative für den Strom gefunden.
Freut mich zu hören.