Optimale Energieversorgung an Bord für die Langfahrt

Nachdem wir uns entschieden haben, einen preiswerten Wassermacher anzuschaffen, der sehr viel Strom verbraucht, beschäftigen wir uns jetzt mit der Frage, wo wir die Energie dafür her bekommen. Ach ja, und eine zusätzliche Kühlbox wäre auch ganz nett. Nicht nur die Wasserversorgung ist im Pazifik eingeschränkt, sondern ebenso die Lebensmittelversorgung. Es wäre auch schön, wenn wir unsere geangelten Fische etwas länger frisch halten könnten. Von daher steht auch noch eine stromfressende Kompressor-Kühlbox auf dem Wunschzettel.

In diesem Beitrag geht es also um die Fragen:

1. Welcher zusätzliche Energiebedarf muss abgedeckt werden?
2. Welche Energiequellen mit welcher Leistung sind auf der Amazone notwendig?
3. Welche Energiespeicher sind nötig und geeignet?

1. Welcher zusätzliche Energiebedarf muss abgedeckt werden?

Für den Wassermacher mit Zusatzmembrane und Kärcher Pumpe werden für eine Stunde Laufzeit 120 A benötigt. Dafür bekommen wir 95 l Trinkwasser. Das reicht normalerweise für eine Woche, aber die Pumpe läuft ja etwas länger, weil nicht gleich das erste Wasser nach dem Einschalten genutzt werden kann. Also gehen wir mal von einem zusätzlichen Bedarf von 168 Ah, bzw. 2100 Wh in der Woche aus, das sind dann 24 Ah, bzw. ca. 300 Wh auf den Tag gerechnet.

Für eine Kompressor-Kühlbox wie z. B WAECO-CFX 40 wird lt. Datenblatt ein jährlicher Energiebedarf von 64 kWh angegeben, das sind dann ca.175 Wh am Tag. Aber da er nicht immer genutzt, wird rechnen wir mal mit 100 Wh.

D. h., wir brauchen ca. 400 Wh mehr am Tag als bei unserer Atlantikrunde.

Wieviel Strom hatten wir am Tag so verbraucht?

Unterwegs mit teilw. Autopilot, Beleuchtung, Radar und der anderen Elektronik wurde so im Schnitt 3 A Verbrauch angezeigt. Hinzu kam im Schnitt 1,5 A für die Kühlung und 1,5 A für Bordstromversorgung für Licht, Pumpen, Laptops, etc. Also in Summe so um 6 A kontinuierlich, gleich 144Ah am Tag, bzw. 1800 Wh.

Vor Anker war es dann ca. die Hälfte, also 900 Wh am Tag.

Wenn jetzt noch 400 Wh dazu kommen sind das 2200 Wh, bzw. 22 % bis 44 % mehr in der Theorie.

2. Welche Energiequellen mit welcher Leistung sind auf der Amazone notwendig?

Da machen wir am besten eine Gegenüberstellung, mit dem was wir hatten und mit dem was wir machen wollen:

Quelle	Atlantikrunde	Weltumseglung	Bemerkung
Lichtmaschine mit Hochleistungsregler	720 Wh	1440 Wh
Windgenerator mit Silent Wind Flügeln	200 Wh	200 Wh	evtl. 400 Wh
Solarpanel auf Querstange Geräteträger	100Wp gebraucht	150 Wp neu
Solarpanel für die Reling	100Wp gebraucht	–	kaum genutzt
Solarpanel flexibel	80 Wp	160 Wp
Solarpanel an extra Halterung	–	80 Wp
Stromgenerator	–	2000Wh	als Reserve

So wie man in der Tabelle sieht, wird die zusätzlich benötigte Menge an Energie erzeugt werden können. Aber der Wassermacher würde in der Praxis möglichst unterwegs betrieben werden, wenn die Maschine läuft.

Anmerkung zur Energieversorgung unserer Atlantikrunde aufgrund der gemachten Erfahrungen

Wir hatten ja „14 Monate Sommer“ und hätten auf den Windgenerator verzichten können, wenn wir mehr und neue Solarpanele installiert hätten. Der Vorteil des Windgenerators war natürlich, dass er auch nachts Strom geliefert hat, aber bei der großen Batteriebank hätte die zusätzliche Solarenergie für die Nacht gespeichert werden können. Andere Segler, die einen Windgenerator ohne Silent Wind Flügel hatten, haben oft aufgrund der Lärmbelästigung den Windgenerator nachts abgestellt, um schlafen zu können.

Da Solarpanele altern, d. h. mit den Jahren weniger Strom liefern, würde ich keine gebrauchten Panele mehr kaufen. Wir haben wenig Fläche für die Installation und die sollte maximalen Energieertrag liefern. Das Panel für die Reling musste beim Segeln verstaut werden und wurde aufgrund des umständlichen Handlings kaum genutzt. Das zusätzlich angeschaffte flexible 80 W Panel wurde aufgrund der Leichtigkeit permanent genutzt und hatte aufgrund der häufigen Neuausrichtung zur Sonne sehr viel Strom geliefert.

Sehr gut war es, unsere Lichtmaschine mit einem Hochleistungsregler auszustatten. So konnte auch im Standgas eine hohe Ladespannung erzeugt und bis zu 60 A zum Laden der Batterien geliefert werden. Durch die neue Maschine haben wir jetzt sogar die theoretische Möglichkeit mit bis zu 120 A im Standgas zu laden. In der Praxis wird sie aber gerade bei niedrigen Drehzahlen sehr heiß und dann durch die Temperaturüberwachung herunter geregelt, um eine Überhitzung zu vermeiden.

Während so einer 14-monatigen Atlantikrunde waren wir im Verhältnis mehr unterwegs, als wir das bei unserer kommenden Langfahrt sein werden. Da werden die Zeiten vor Anker einen größeren Anteil übernehmen. Von daher bietet sich als Alternative zur Lichtmaschine ein kleiner Benzingenerator von ca. 2 kV an. Dafür werden wir keine Lichtmaschine als Ersatz wie bei unserer Auszeit kaufen. Bei dem alten Motor hat die 60 A Lichtmaschine die starke Zusatzbelastung besser als vermutet mitgemacht.

3. Welche Energiespeicher sind nötig und geeignet?

Auch hier machen wir eine Gegenüberstellung des Ist-Zustandes und der angedachten Alternativen:

Aktuell haben wir je nach Anwendung den entsprechenden Batterietyp:

1. Eine 90 Ah geschlossene Batterie mit dünnen Bleiplatten zum Starten des Motors
2. Zwei 180 AH offene Batterien mit dicken Bleiplatten als Hauptversorgerbank
3. Zwei 150 AH AGM Batterien zur Versorgung der Ankerwinde und des 1800 W Sinuswechselrichters sowie als Reserve Batteriebank

Da man bei Bleibatterien nur etwa 50 % der angegebenen Leistung nutzen kann, hatten wir also mal eine nutzbare Batteriebank von 180 Ah und eine zweite von 150 Ah. Aufgrund des Alters und Nutzung kann man diese Werte nochmal halbieren und kommt so auf eine aktuelle Kapazität von ca. 165 Ah Stunden und das bei einem Gewicht von 213 kg (26+47,5+47,5+46+46). Da muss sich etwas ändern!

Da wir die Hauptversorgerbank jetzt mit bis zu 120 A laden können und durch den Wassermacher mit bis zu 120 A belasten können, sind die günstigen offenen Bleibatterien durch die hohen Ströme nicht mehr geeignet. Dadurch kann auch auf die Starterbatterie verzichtet werden, da diese Funktion auch direkt von der neuen Versorgerbank oder der Reservebank abgedeckt werden soll. D. h. es kommen AGM oder Lithium Akkus zum Einsatz. Und wenn Lithium, dann nur Lithium-Eisenphosphat aufgrund der möglichen Feuergefahr von Lithium-Ionen Akkus.

Gegenüberstellung der verschiedenen Möglichkeiten:

Für eine hohe Lebenserwartung sind möglichst hohe Kapazitäten nötig. Auch die hohen Ladeströme von bis zu 120 A müssen berücksichtigt werden. Das BMS (Batteriemanagementsystem) bei vielen LiFePO4 begrenzt den Strom auf z. B. 60 A, daher sind zwei Batterien einer einzelnen vorzuziehen.

	Alt	AGM neu	LiFePO4 neu
Starterbatterie	1 x 90 Ah	–	–
Hauptversorgerbank	2 x 180 Ah = 180 Ah eff.	2 x 260 AH = 260 AH eff.	2 x 172 Ah = 275 Ah eff
Reserve und Ankerwinde	2 x 150 Ah = 150 Ah eff.	1 x 180 Ah= 90 Ah eff.	1 x 120 AH = 96 Ah eff.
Summe Kapazität effektiv	330 Ah eff.	350 Ah eff.	371 Ah eff.
Summe Gewicht	213 kg	ca. 200 kg	ca. 75 kg
Summe Preis	1.300,–	1.400,–	3.800,–
Einsatzzeit	6 Jahre	ca. 6 Jahre	ca. 10 Jahre

Bemerkung: Es handelt sich um von mir recherchierte Angaben nach bestem Wissen und Gewissen. Es gibt zu den Angaben auch andere Auslegungen, insbesondere was die effektive Kapazität und Lebensdauer angeht. Die effektiv nutzbaren Kapazitäten sind natürlich abhängig von der Qualität der verwendeten Akkus und da streuen die Herstellerangaben je nach Seriösität sehr.

Fazit: Der Preis spricht für AGM und das Gewicht für LiFEePO4 Akkus. Die längere erwartete Einsatzzeit bei LiFePOa Akkus würde man sehr teuer bezahlen. Mal sehen, wofür wir uns entscheiden.