Elektrisk båt og elektrisk skip

fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigasjon Hopp til søk
Elektriske båter kan leies i mange turistsentre.

Elektriske båter og elektriske skip er motorbåter eller skip av forskjellige størrelser , som drives av en elektrisk motor via en skrue .

Energien kommer ofte fra strømnettet på land og lagres i batterier i vannscooteren ved hjelp av en lader mens den ligger ved køyen.

Dette funksjonelle konseptet kan endres på mange måter, og kjøretøyer kan variere sterkt i størrelse, ytelse og rekkevidde. I seilskip, for eksempel, er elektrisk fremdrift bare et hjelpedriftssystem i perioder med ro eller ved kjøring i havn.

I fergedrift er det direkte strømforsyning fra land via luftledninger og strømavtakere eller luft- eller vannbårne kabler.

Batterier kan helt eller delvis lades ved å generere elektrisitet om bord: av solceller - solbåt , vindturbin , slepegenerator (i vannveien), padlehjul når du ligger i elven, brenselcelle inkludert drivstoff .

I tillegg til propellen er det også mulig med et padlehjul og andre generatorer for fremdriftskraft.

Elektrisk fremdrift forekommer også i ubåter , torpedoer og modellkonstruksjonsskip .

Drivbatteriet kan også levere innebygde funksjoner som belysning, radio, navigasjon og matlaging med strøm, enten direkte eller via et separat batteri.

historie

Den første funksjonelle elektriske båten

De første vellykkede forsøkene med en elektrisk båtdrift ble utført 13. september 1839 av Moritz Hermann von Jacobi med en ombygd robåt. Det var den første funksjonelle elektriske båten i verden. Jacobi foretok en ny prøvekjøring i årene etter med en likestrømsmotor som han hadde optimalisert og forbedret galvaniske celler fra William Grove . Ytterligere tekniske forbedringer av den elektriske drivmotoren, som Jacobi utførte i årene etter, gjorde ytterligere turer nødvendige i oktober 1841.

Skisse av den elektriske båten Electra som ble brukt på Spree i 1886

Videreutvikling fram til i dag

For den internasjonale elektriske utstillingen i 1883 fraktet en elektrisk båt 40 mennesker på Donau fra Wien til Pressburg (nå Bratislava) på fire timer. [1]

Fra 1886 og fremover ble Electra brukt til målrettede prøvekjøringer på Spree for å løse det lokale trafikkproblemet i Berlin; Imidlertid kunne denne typen stasjon ikke seire.

Elektrisk drevne ekskursjonsbåter har operert på Königssee fra 1909 til i dag.

I 1957 bygde Heistracher-verftet elektriske båter som ble tilført energi fra blybatterier. [2]

Med den første oljekrisekrisen i 1973/74 og oljeembargoen til noen oljeeksportland på 1970 -tallet, dukket interessen for elektriske båter opp igjen. I tillegg var det forbedrede alternativer for lading av batterier elektrisk ved bruk av solceller . Med disse solbåtene ble det mulig for første gang å oppnå både en teoretisk ubegrenset rekkevidde, som med seilbåter, og manøvrerbarhet, som med motorbåter, samtidig. Den første praktisk brukbare solbåten ble sannsynligvis konstruert i England i 1975. [3]

Det er innlandsvann , for eksempel demninger, som bruk av båter med forbrenningsmotorer er regulert eller forbudt på. Dette fremmer etterspørselen etter båter med alternative fremdriftssystemer som sol- og brenselcellebåter (med metanol, tenkelig fra vannkraft).

I 2014 ble FährBär, den første batteri-elektriske passasjerfergen, brukt i Berlin, og nå er det 5 ferger, som overraskende nok ikke drives av Berlin-selskaper, men av White Fleet i Stralsund .

I 2015 gikk Ampere i drift som den første batteri-elektriske fergen for biler, [4] i Norge nord for Bergen . Det er ladestasjoner på begge landingstrinnene, på hver side av en fjord. [5] Siden den gang har flere og flere batteridrevne ferger operert i Norges skjærgårdsfarvann.

BB Green er et batteridrevet 80% hovercraft som ble lansert i mars 2017 i Riga, Latvia. Demonstrasjonsskipet er et resultat av EU-finansiert forskning, og med en marsjfart på 30 knop er en spesielt rask elektrisk båt for 99 passasjerer og en distanse på 14 nautiske mil, hvoretter det tar 20 minutter å lade (superlading) . BB Green er et akronym fra B attery-drevne B-havre, som gir G reening, R esistance reduksjon, e Lectric, e fficiency og N ovelty. [6] [7] [8]

I 2017 gikk Elektra (Schiff, 2017) i drift i Finland, den første elektriske fergen.

En batteridrevet ferge har operert i Taiwan siden juni 2017. I tillegg har den en dieselmotor pluss generator som rekkeviddeforlenger . [9]

I 2019 leverte Kibitz-verftet i Havelberg Suncat 120, det første av to batteridrevne passasjerskip for 180 passasjerer, til rederiet Solar Circle Line i Berlin. For å sette opp den tilsvarende ladeinfrastrukturen ble Association for Electric Shipping and Charging Infrastructure stiftet i Berlin våren 2018.

Hybridbåter med elektrisk og dieseldrev har eksistert lenge i Venezia. I 2020 vil E-concept begynne å bygge et system for lasting av master langs kanalene for private båter og skip for persontransport for å redusere avgasser og CO 2 -utslipp. [10]

Komponenter

Som alle kjøretøyer trenger elektriske båter en hovedkilde for energien de trenger, et lagringsanlegg og en konvertering til mekanisk fremdrift, vanligvis elektriske motorer og propeller eller padlehjul.

Energikilde

Elektrisk påhengsmotor med batteriboks
  • I de fleste elektriske båter lades batteriene ved hjelp av en lader på landstrømnettet. Miljøvennligheten til slike elektriske båter ligger i den lave direkte støyen og forurensende utslipp fra selve båten, men det avhenger indirekte av den elektriske blandingen som er kjøpt. Effektiviteten og miljøvennligheten til et termisk kraftverk er vanligvis bedre enn for individuelle forbrenningsmotorer. Elektriske lademuligheter er vanlige i marinaer . I noen områder kan de bli funnet i havner og på turistbrygger.
  • Vindgeneratorer er vanlige på seilbåter. Som slepegeneratorene drevet av vannveien, er de nyttige i sterk vind, men spesielt når de ligger i havn eller for anker. Med de vanlige størrelsene er de imidlertid i beste fall tilleggsstasjoner. Det er noen yachter med vindmøller så store at de gir hovedfremdriften. Imidlertid fungerer de rent mekanisk; det er fremdeles ingen kjente elektriske båter som hovedsakelig drives av vind. Større vindturbiner gir et vanskelig sikkerhetsproblem å løse på en liten båt.
  • Solceller kan installeres på eksisterende eller spesialkonstruerte overflater. De fleste solbåter har horisontale soltak, ettersom disse er relativt ufølsomme for sterk vind. Imidlertid kan en overflate som er skrå mot solen levere mer kraft, og justerbare overflater er avgjørende hvis solbåter skal opereres på nordlige breddegrader om vinteren. Størrelsen på soloverflaten bestemmer effektiviteten og rekkevidden. Solbåter med relativt store områder som kan brukes av solenergi når sin marsjfart under gode forhold uten å ta energi fra batteriet, eller de kan kjøre og lade batteriet samtidig. Slike båter kan kjøre selv om det er overskyet uten å bruke batteriet og har derfor vanligvis et ubegrenset rekkevidde.
Solceller kan også installeres på kysten ved kaien til en elektrisk båt eller solbåt og er derfor tilgjengelige i båtene som stort sett er lange. Slike systemer er vanligvis koblet til strømnettet slik at overflødig solenergi kan mates inn i nettet når båtbatteriet er fulladet, eller tvert imot kan lades fra strømnettet når bestrålingen er utilstrekkelig. I noen solbåter er også solcellene om bord inkludert i nettverket. Slike båter leverer vanligvis et overskudd i gjennomsnittlig strømnett i løpet av året.
  • Slepegeneratorer er vanlige på seilbåter som reiser lange avstander. I sterk vind vil båten seile nær skroghastigheten . Den ekstra motstanden til generatoren er da neppe signifikant. Når det er ro, kan energien som er lagret på denne måten brukes igjen når slepegeneratoren bringes inn. Noen båter bruker den normale propellen og båtens elektriske motor på denne måten i stedet for en slept generator. I en konvensjonell propell er bladene for generatorbetjening imidlertid feil vei.
  • Varmemotorer kan også brukes sammen med generatorer for å generere elektrisk energi. Dieselelektriske drivenheter uten lagring av elektrisk energi brukes på store skip. De regnes imidlertid ikke blant de elektriske kjøretøyene, ettersom de ikke kan betjenes uten en forbrenningsmotor. Med lagring av elektrisk energi omtales denne blandede stasjonen som en hybriddrift . Kjente representanter er konvensjonelle militære ubåter . Det er i utgangspunktet to varianter som er vanlige innen frakt:
    • I seriehybriden lader en liten generator med forbrenningsmotor eller Stirling -motor batteriet. Båten drives utelukkende av elmotoren.
    • Når det gjelder en parallellhybrid , virker både forbrenningsmotoren og den elektriske motoren på drivakselen og kan også brukes uavhengig av hverandre. Når forbrenningsmotoren går, kan den elektriske motoren fungere som en generator og deretter lade batteriet. Spillvarmen fra forbrenningsmotoren kan også brukes til oppvarming eller tilberedning av varmt vann gjennom varmevekslere.
  • Stille brenselceller har blitt brukt til dykketurer i tysk klasse 212 A ubåter siden 2003. En prototype for kombinasjonen av fotovoltaikk og reversibelt drevne hydrogenbrenselceller, " Solgenia ", utvikles som et forskningsskip ved University of Konstanz og har vært i praktisk drift ved Bodensjøen siden begynnelsen av 2007.

batteri

Som med landbiler er batteriet også den komponenten i båter som begrenser kjøretøyets egenskaper mest, siden energitettheten er lavere enn for lagringsenheter for kjemisk energi. I hvert fall når det gjelder båter med lang fortrengning skyldes dette mindre vekt enn kostnader, spesielt siden alle elektrokjemiske batterier har en svært begrenset levetid.

I små disker er bly-syre eller bly-gel-batterier fremdeles vanlige, men på grunn av den svake ionebyttingen når de ytelsesgrensen veldig raskt og har bare en kort levetid hvis de er overbelastet.

Størrelsen på batteriet bestemmer brukervennligheten til den elektriske eller solbåten mer enn noen annen komponent. Et stort batteri tillater en anstendig rekkevidde ved lave hastigheter; en enkelt lading har allerede tilbakelagt over 200 km. [11] Ekstreme solbåter har ingen eller bare et veldig lite batteri.

Lystbåter er vanligvis utstyrt med en akkumulator som er tilstrekkelig for en dagstur. På den annen side, med en elektrisk kabin båt [12] på Chiemsee med 8 bly-gel batterier fra den tyske produsenten Sehmataler Akkuwerk, et område på opptil ca. 200 km på ca. 6 km / t er mulig (tilsvarer en reisetid på over 30 timer). Ifølge produsenten er den kjemiske holdbarheten ca. 12 år eller 700 ladesykluser.

Elektrisk motor

Den elektriske motoren er en komponent i hver elektrisk båt. I tillegg til innenbordsmotorer av hvilken som helst type, er det et stort utvalg påhengsmotorer for små båter. Det kreves minst én bryter forover og bakover for å manøvrere båten, helst med noen få trinn. I dag er elektroniske kontroller vanlige, som tillater en trinnvis justering ned til de laveste hastighetene. Slike båter er spesielt lette å kjøre. Moderne kontroller tillater 4-kvadrantdrift, noe som betyr at kjøring og bremsing er mulig forover og bakover. Vanligvis blir den imidlertid bremset ved å kjøre i reversstilling. Høyytelsesmotorer er for det meste innenbords trefasede motorer (asynkrone eller synkrone) med to-krets vannkjøling. Motorkontrolleren konverterer likestrømmen fra litiumbatterier og / eller superkapsler til trefasestrøm i henhold til spesifikasjonen fra drivspaken. For at rattdrev (Z-drev) også kan brukes, finnes det også høyhastighetsmotorer opp til rundt 5000 o / min i vibrasjonsklasse S1. Med disse stasjonene kan luksusyachter med flere motorer også seile på farvann der forbrenningsmotorer er forbudt. Dette drivkonseptet ble utarbeidet av Bootshop Rust i samarbeid med Aquamot, så hastigheter på over 100 km / t er ikke lenger utopiske. Fordelen med denne teknologien er det ekstremt høye dreiemomentet, den oppnår akselerasjonsverdier som ikke kan oppnås med mye kraftigere forbrenningsmotorer. Akselerasjonsrampen må til og med programmeres til å være flatere for ikke å overbelaste mekanikken.

Framdriftsgenerering

Propellen er absolutt den moderne båtdriften, selv om det også er mulig med padlehjul , som har sine fordeler ved start og bremsing. For å oppnå tilfredsstillende rekkevidde er det nødvendig med et spesielt høyt effektivitetsnivå for elektriske båter. Av denne grunn brukes ganske store, sakte roterende propeller, selv om det må finnes et kompromiss med ytelsesegenskapene, spesielt med hensyn til dybde og følsomhet for tang. De nødvendige lave turtallene kan bare oppnås med spesialmotorer, spesielt store motorer eller med girkasser.

Den magneto-hydrodynamiske drivenheten har så langt bare blitt implementert som en prototype og er gjenstand for forskning.

Typer

  • Historiske elektriske båter er spesielt populære i Storbritannia. [1. 3]
En bukt elektrisk båt . InnsjøfartKönigssee for ca. 80 passasjerer
  • Elektriske båter for indre vannveier: Mange kanaler, elver og innsjøer er relativt små og skjermet for vinden og har ofte fartsbegrensninger. På noen vannmasser er elektriske båter de eneste godkjente typene motorbåter. På grunn av den lave energitettheten er elektriske båter ikke egnet for applikasjoner med permanente høye ytelseskrav (for eksempel kontinuerlig høye hastigheter eller lange reiser mot strøm, vind og vær). Det finnes applikasjoner som ferger (f.eks. FährBär i Berlin), til og med bilferger (f.eks. Ampere i Norge).
  • Åpne motorbåter i klassisk stil, som kan nå planingshastigheter med litiumbatterier og kraftige elektriske motorer.
  • Elektriske påhengsmotorer: De masseproduserte elektriske påhengsmotorer for mindre båter er ganske dårlige i effektivitet på grunn av de små, hurtiggående propellene, men de er fullt utviklet. Noen påhengsmotorer produsert i små serier eller som prototyper har høyere effektivitet og er egnet for lystbåter. Levetiden til noen typer er utilstrekkelig for profesjonell bruk uten intensivt vedlikehold, for eksempel på ferger.
  • I dag har seilbåter nesten alltid en hjelpemotor. Det er to hovedanvendelser, på den ene siden som en slakk skyver og på den andre siden å manøvrere i havner eller trange innganger. En elektrisk stasjon kan gjøre en god jobb for begge formål, fordi det kreves svært lite strøm når du kjører sakte under rolige forhold, og den kan kjøres i lang tid selv med en liten akkumulator. Portmanøvrer, derimot, varer vanligvis noen få minutter, og selv små elektriske motorer kan gi større kraft i løpet av denne tiden og er veldig presise kontrollerbare. Den utslippsfrie, lite vedlikeholds- og støysvake generasjonen av elektriske drivenheter passer også til denne applikasjonen.
  • Som beskrevet ovenfor bruker hybridbåter stort sett en forbrenningsmotor og en elektrisk motor. For små eller spesielt motstandsdyktige båter har muskelkraftdrev i stedet bevist sin verdi.
Solar passasjerbåt Solifleur, Yverdon 1995
  • Solbåter. Fotovoltaikk brukes også i båter. I motsetning til elektriske båter bruker solbåter direkte solstråling som energikilde. Det er imidlertid en jevn overgang mellom rene elektriske båter og rene solbåter. Det er solbåter uten batterier for rekordformål, de med et veldig lite batteri for racingformål, nyttebåter for reise og fritidsbåter med få solceller. I den sistnevnte båttypen er batteriene konstruert på en slik måte at de for eksempel kan dekke forbruket i helgene. De få solcellene vil lade batteriet til neste helg. For mer informasjon og referanser, se solkjøretøy .
  • Luftferger får sin energi fra en luftledning som ligner på trolleybusser.
  • Elektrisk opererte kjedeskip brukes fremdeles i Frankrike for å forhandle om lange, dårlig ventilerte tunneler.
  • De fleste ubåter er elektriske når de er under vann, mens sivile ubåter vanligvis er rent elektriske.

Åpne motorbåter i klassisk stil

  • Elektriske motordrevne, åpne, små motorbåter med klassisk skrogform kalles "elektriske runabouts". De kan transportere opptil åtte personer. Den oppnåelige ytelsen er tilstrekkelig for drift av andre vannsport. For eksempel er vannski i kjølvannet av en elektrisk runabout mulig.
  • Designmål: I motsetning til tidligere elektriske båter er designmålet med en elektrisk runabout å oppnå maksimal kjøreglede.
    • Maksimal kjøreglede: Maksimal kjøreglede som designmål oppnås gjennom spesielt fokus (?) På delområdene drivteknologi, hydrodynamikk og aerodynamikk. Spesielt drivteknologi tilbyr store fremskritt innen elektromotorkonsepter.
    • Vektminimering: Den totale massen til en elektrisk runabout er avgjørende av energibehovet. Det innebærer et annet designmål. Minimering av totalmassen. For å opprettholde kjøreglede må det overordnede målet, de (ovenfor) andre områdene (hydrodynamikk, aerodynamikk) optimaliseres.
  • Tekniske detaljer:
    • Drivteknologi: Oppfatningen av de elektriske runabouts krever høy effektivitet av akkumulatorcellene. Celler basert på litiumteknologi gir nødvendig ytelse.
    • Energilagring: De elektriske runaback -akkumulatorene fungerer som energilagring. De er plassert i flere enheter (såkalte battericeller) på passende steder om bord i båtene. Størrelse og antall battericeller avhenger av båtens energikrav.
    • Framdriftssystemer: Alle vanlige så vel som "uvanlige" systemer kommer i betraktning som fremdriftssystemer.
    • Væskemekanikk: Strømningsforholdene er optimalisert ved å analysere strømmen langs båten.
    • Hydrodynamikk: Hydrodynamikken er optimal når båtens motstand mot vannet er minimert.
    • Aerodynamikk: Aerodynamikken er optimal når båtens motstand mot luften er minimert.

litteratur

weblenker

Wiktionary: Elektroboot und Elektroschiff - forklaringer på betydninger, ordopprinnelse, synonymer, oversettelser

Individuelle bevis

  1. vdi.de: PDF 2003, s. 1. - ikke tilgjengelig 6. november 2020
  2. Bootswerft Heistracher, History ( Minne av originalen fra 25. juni 2017 i Internettarkivet ) Info: Arkivkoblingen ble satt inn automatisk og er ikke kontrollert ennå. Vennligst sjekk den originale og arkivkoblingen i henhold til instruksjonene, og fjern deretter denne merknaden. @ 1 @ 2 Mal: Webachiv / IABot / www.heistracher.de . Hentet 29. august 2016
  3. Electrical Review, vol. 201, nr. 7. 12. august 1977
  4. Verdens første elektriske ferge i bruk i Norge . I: ingenieur.de - jobbutveksling og nyhetsportal for ingeniører . 20. mai 2015 ( ingenieur.de [åpnet 3. mars 2018]).
  5. ^ "Verdens første" elbilferge går live insideevs.com, 2015, åpnet 12. november 2017. - Bilder og teknisk diskusjon.
  6. latitudeyachts.eu , åpnet 15. januar 2020.
  7. BB Grønn greencityferries.com, 2017, åpnet 11.11.2017.
  8. BB Green -prosjektets nettsted
  9. Visedo makter Asias første E-ferge i Taiwan ( Memento av den opprinnelige fra 11 november 2017 i Internet Archive ) Info: Arkivkoblingen ble satt inn automatisk og er ikke kontrollert ennå. Vennligst sjekk den originale og arkivkoblingen i henhold til instruksjonene, og fjern deretter denne merknaden. @ 1 @ 2 Mal: Webachiv / IABot / visedo.com visedo.com, 16. juni 2017, åpnet 11. november 2017.
  10. Venezia er avhengig av e -båter - ladestasjoner på kanalene orf.at, 6. november 2020, åpnet 6. november 2020.
  11. ^ Electric Boat News , bind 14 nr. 4, vinteren 2001/2002
  12. Denne båten kan sees her. ( Minne av originalen fra 2. juni 2013 i Internettarkivet ) Info: Arkivkoblingen ble satt inn automatisk og er ikke kontrollert ennå. Vennligst sjekk den originale og arkivkoblingen i henhold til instruksjonene, og fjern deretter denne merknaden. @ 1 @ 2 Mal: Webachiv / IABot / www.chiemsee-classic-yacht.de Chiemsee-Classic-Yacht.de
  13. ^ Mary Gordon Electroboot ( Memento av originalen fra 7. juni 2010 i Internettarkivet ) Info: Arkivkoblingen ble satt inn automatisk og er ikke kontrollert ennå. Vennligst sjekk den originale og arkivkoblingen i henhold til instruksjonene, og fjern deretter denne merknaden. @ 1 @ 2 Mal: Webachiv / IABot / www.marygordon.org.uk (engelsk)