Der High-Torque-Motor ist über die Hohlwelle direkt mit der Antriebswelle verbunden.

Der High-Torque-Motor ist über die Hohlwelle direkt mit der Antriebswelle verbunden.

Die Themen Elektromobilität und Hybridantriebstechnik gewinnen nicht nur bei PKWs oder Landmaschinen immer mehr an Bedeutung. Auch im Schiffbau sind kraftstoff- und emissionssparende Antriebsalternativen gefragt. Baumüller realisiert dieselhybride Antriebe für Binnenschiffe, Yachten oder Offshore-Schiffe. Nun rüstet das Unternehmen erstmals ein Schiff mit nur einer Schraube mit hybrider Antriebstechnik aus.

In der Werft Trico in Rotterdam, die hauptsächlich auf Aufrüstung von Binnenschiffen und Reparaturen oberhalb der Wasserlinie spezialisiert ist, wurde im Januar 2014 in einer Zusammenarbeit von Baumüller Benelux, Oechies, Koedood Dieselservice und Electric Marine Support das Hybridschiff MS Martinique fertiggestellt. Das 85 Meter lange, 9,60 Meter breite und 1700 Tonnen schwere Schiff fährt mit einem dieselelektrischen Hybridantriebssystem, das eine deutliche Verringerung des Kraftstoffverbrauchs um bis zu 20 Prozent und emissionsfreies Fahren ermöglicht. Die MS Martinique wurde für Oilchart International gefertigt, die Schiffe in Häfen der Niederlande und Frankreichs mit Öl und Kraftstofftanks versorgt.

Hybrides Antriebssystem

High Torque Motorenreihe von Baumüller

Baumüllers High-Torque-Motoren für Schiffsantriebe mit Vollwelle oder Hohlwelle sind auch als Bausatz erhältlich.

Erst im vergangenen Jahr war ein Schiff der Trico-Werft mit einem ähnlichen hybriden Antriebssystem ausgestattet worden und so waren bei den beteiligten Unternehmen bereits wertvolle Erfahrungen vorhanden. Unter diesen Voraussetzungen konnte die Jungfernfahrt der Martinique zehn Wochen nach Beauftragung stattfinden.

Mit der MS Goblin realisierten die Unternehmen ein hybrides 1100 Tonnen schweres Binnenschiff mit zwei Schrauben, das nun zum Transport von Trockenladung auf dem Rhein im Einsatz ist. Die Goblin verfügt neben zwei klassischen Dieselmotoren über zwei High-Torque-Elektromotoren, von denen jeder eine Schraubachse antreibt.

Als erstes Schiff mit nur einer Schraube wurde nun die Martinique mit einem hybriden Antriebssystem ausgestattet. Durch das innovative Antriebskonzept spart Oilchart International Betriebskosten und kann die strengen Abgasvorschriften für Binnenschiffe problemlos erfüllen.

Fünf verschiedene Fahrmodi

Das gesamte Antriebssystem besteht aus einem 470-kW-Dieselmotor, zwei Generatoren mit 240 kW, einem DST2-High-Torque-Elektromotor von Baumüller mit 220 kW, einem Standardgetriebe und der Schraube. Der Elektromotor verfügt über eine Hohlwelle. Durch diese geht die Antriebswelle, welche die Schraube antreibt. Der Elektromotor kann so entweder die Leistung des Dieselmotors unterstützen oder mit rein elektrischer Energie die Schraube antreiben.

Zu Wartungs- und Reparaturzwecken kann der High-Torque-Motor von der Antriebswelle abgenommen werden. In einem solchen Fall hat der Kapitän die Möglichkeit, die Martinique mit reinem Dieselantrieb weiterzufahren. Die Generatoren befinden sich im Bug und treiben neben dem Elektromotor auch die Bugschrauben und Pumpen an.

MS Goblin

Im Juli 2013 wurde die MS Goblin, das erste Binnenschiff mit zwei Schrauben und serienmäßig hybrider Antriebstechnik, offiziell getauft.

Hintergrundwissen – Die MS Goblin

Im Juli 2013 wurde die MS Goblin, das erste Binnenschiff mit zwei Schrauben und serienmäßig hybrider Antriebstechnik, offiziell getauft. Die Firma Baumüller Benelux stattete das Boot unter Verwendung von Baumüller-Torquemotoren und -Steuerungen mit der hybriden Antriebstechnik aus. Auf dem 135 Meter langen, 11,45 Meter breiten und 1100 Tonnen schweren Binnenschiff wird Trockenladung, wie zum Beispiel Mais, Sand, Kohle und Kiesel, transportiert. Es kann bei einer Ladung von 3550 Tonnen Kohle eine Geschwindigkeit von bis zu 22 km/h erreichen. Jeder der zwei installierten High-Torque-Motoren DST2 der Baugröße 400, die jeweils 9100 Nm / 285 kW Leistung erbringen, treibt eine Schraubachse an. Durch die Möglichkeit, diese Motoren in Kombination mit dem Mitsubishi Dieselmotor einzusetzen, der 634 kW erbringt, stehen dem Kapitän vier verschiedene Fahrmodi zur Verfügung: elektrisch, elektrisch mit Dieselunterstützung, Diesel mit elektrischer Unterstützung und reine Dieselfahrt. Die präzise Ansteuerung sorgt erstens für die Synchronisation von Diesel- und Torquemotor und zweitens für das rechtzeitige Starten des Dieselgenerators. Daneben überwacht die SPS das gesamte System hinsichtlich Motortemperatur, Kühlwasser, Strom und Drehmoment. Diese Informationen werden an Maschinenraum und Brücke übermittelt.

Die Martinique verfügt damit über fünf verschiedene Antriebsvarianten: ausschließlich mit Bugschrauben, elektrisch angetrieben, elektrisch angetrieben mit Dieselunterstützung, dieselbetrieben mit elektrischer Unterstützung und nur Dieselantrieb. Bei einer Beladung mit 1000 Tonnen liegt der durchschnittliche Kraftstoffkonsum der Martinique bei 43 Litern pro Stunde, wobei zur Vermeidung von Emission ein  Abgasfilter eingebaut wurde. Im rein elektrischen Fahrmodus ist in der Regel nur ein Generator in Betrieb, die Martinique erreicht dann eine Geschwindigkeit von 13 km/h. Ausschließlich beim Manövrieren wird der zweite Generator zugeschaltet.

Kraftstoff sparen

Die Martinique wird als Tankschiff zwischen den Häfen Rotterdam, Antwerpen und Amsterdam eingesetzt, woraus sich ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Be- und Entladezeiten sowie Fahrtzeiten ergibt. Energieeinsparpotenzial besteht überwiegend bei unbeladener Fahrt. Dann kann der Kapitän das Schiff ausschließlich über einen Generator antreiben. Den Dieselmotor nutzt er dabei nicht, wodurch unnötiger Kraftstoffverbrauch verhindert wird.

High Torque Motor von Baumüller

Der High-Torque-Motor ist über die Hohlwelle direkt mit der Antriebswelle verbunden.

Oilchart will die Martinique besonders in Hafengebieten ausschließlich elektrisch und damit komplett emissionsfrei antreiben. Bei schlechtem Wetter, Wellengang oder in voll beladenem Zustand kann der Kapitän auf den Dieselantrieb zurückgreifen. Dem Antriebssystem steht dann neben der Leistung des Dieselmotors zusätzlich bis zu 30 Prozent gespeicherte elektrische Energie zur Verfügung.

Bessere Manövrierfähigkeit

Maschinenraum der Martinique

Im Maschinenraum der Martinique.

Die Elektromotoren überzeugen aber nicht nur in Sachen Emissionsausstoß und Kraftstoffverbrauch. Auch die Vibrations- und Geräuschentwicklung sind bei Elektromotoren deutlich geringer als bei Dieselantrieben.

Außerdem bringt die Drehmomentcharakteristik von High-Torque-Elektromotoren Vorteile beim Manövrieren. Anders als bei Dieselmotoren steht bei den DST-High-Torque-Motoren von Anfang an, also schon bei geringen Drehzahlen, das volle Moment zur Verfügung. Der Manövriervorgang wird damit bedeutend erleichtert.

Die Kosten für das innovative Antriebssystem übersteigen die für einen herkömmlichen Dieselantrieb nicht. Zwar fallen zusätzliche Kosten für die Generatoren an, der Hauptantrieb kann aber kleiner dimensioniert werden. Es können also durch den kleineren Dieselmotor und einen geringen Installationsaufwand nahezu die gesamten Kosten für zusätzliche Komponenten kompensiert werden.

Außerdem spart der Anwender durch geringere Energiekosten, verringerten Wartungsaufwand und höhere Verfügbarkeit. Mit dem hybriden Antriebssystem wird die Leistung effizienter genutzt, indem sie im System dann zur Verfügung gestellt wird, wenn sie benötigt wird. Und das bedeutet eine Kraftstoffeinsparung von bis zu 20 Prozent.

Autor: Dolf Schenkelaars, Baumüller