Für elektrische Antriebssysteme sind Batterien das Lebenselixier. Mit der Entwicklung von Elektrofahrzeugen, seien es Boote oder Autos, entwickeln sich die Technologien rasch weiter. Wir wollten daher mit einem Spezialisten sprechen, um die Herausforderungen besser zu verstehen. Christian Hallberg, der Verkaufsleiter von Oceanvolt, war so freundlich, unsere Fragen zu beantworten.
BI: Können Sie uns zunächst an die ersten Schritte des Elektromotors in der Schifffahrtsindustrie und die dabei aufgetretenen Probleme erinnern?
CH : Im Jahr 2009 wurden die ersten elektrischen Katamarane Lagoon 420 mit Blei-Säure-Batterien ausgestattet. Diese Technologie funktioniert zwar, hat aber einige wichtige Nachteile, die die Entwicklung von elektrischen Sportbooten gebremst haben.
Die zulässige Entladungsrate einer Blei-Säure-Batterie sollte 50-60 % nicht überschreiten. Um eine gute Reichweite zu gewährleisten, muss der Batteriepool daher sehr groß sein, was zu einer hohen Masse an Bord führt. Ein großer Teil der Motorleistung wird dann für den Transport der Batterien verwendet. Diese Technologie ist für schwere Flussschiffe, wie sie seit Jahren in Betrieb sind, akzeptabel, nicht aber für Freizeitboote. Bei den ersten elektrischen Katamaranen wurde die erforderliche Leistung unterschätzt, was dazu führte, dass die Ausrüstung über ihre Kapazität hinaus genutzt wurde, was zu ihrer Zerstörung führte.
Bei Blei-Säure-Batterien ist eine Temperaturüberwachung nicht möglich. Das Risiko einer Überhitzung, die den Akku beschädigen würde, wird nicht kontrolliert. Das Boot kann also plötzlich ohne Antrieb dastehen, ohne dass dies vorhergesehen wurde.
Schließlich führt die Beschränkung auf eine niedrige Gleichspannung zu hohen Stromstärken. Dies erhöht das Risiko einer Überhitzung und Belastung der Batterien.
BI: Was hat die Einführung der Lithium-Phosphat-Batterien in technischer Hinsicht gebracht?
CH : Die neue Lithium-Phosphat-Technologie hat zwei große Fortschritte gebracht, nämlich in Bezug auf das Gewicht und die Sicherheit. Bei gleicher Kapazität ist eine Lithium-Phosphat-Batterie viermal leichter als eine Blei-Säure-Batterie. Das Fehlen reaktiver Komponenten macht sie zur sichersten Technologie. Andere Lösungen wie NMC-Batterien (Nickel-Magnesium-Kobalt) weisen zwar eine höhere Energiedichte auf, sind aber reaktiver und erfordern eine Flüssigkeitskühlung, die aufwendig zu installieren ist.
Bei der Dimensionierung einer Batterie muss der zulässige Lade- und Entladestrom berücksichtigt werden. Die Batterie muss in der Lage sein, über einen kurzen Zeitraum einer hohen Belastung standzuhalten, z. B. bei Hafenmanövern mit voller Leistung. Dank Lithium-Phosphat ist der zulässige Entladestrom 10-mal höher als bei Blei-Säure-Batterien, was eine Reduzierung des Batteriebestands ermöglicht. Da der Ladestrom im Allgemeinen auf die Hälfte des Entladestroms geschätzt wird, ist die Wiederaufladezeit für Lithium-Phosphat-Batterien außerdem kürzer.
Auch unter dem Gesichtspunkt der Nutzung hat die Sicherheit zugenommen. Bei der Wahl des BMS (Batteriemanagementsystems) muss man vorsichtig sein, denn es gibt einen kleinen Dschungel. Mit den bestehenden aktiven Systemen ist es nun möglich, die Parameter der Zellen getrennt zu überwachen und zu reagieren, um eine fehlerhafte Zelle automatisch zu isolieren. Die anderen Zellen funktionieren weiterhin und das Boot bleibt manövrierfähig.
BI: Aus wirtschaftlicher Sicht ist der Elektroantrieb nach wie vor teuer. Glauben Sie, dass der Automobilmarkt dem Yachtsport helfen kann?
CH : Der Preis von Lithium-Phosphat-Batterien ist immer noch hoch. Heute kosten sie 950 Euro/kWh. Der Speicher macht heute die Hälfte der Investition in ein elektrisches Antriebssystem für ein Boot aus. Die explosionsartige Entwicklung des Marktes für Elektroautos wird dazu beitragen, diese Kosten zu senken, auch wenn die Technologien kurzfristig nicht immer die gleichen sein werden. Aus Sicherheitsgründen in der Meeresumwelt ist die Spannungsbegrenzung ein großer technischer Unterschied.
Abgesehen vom wirtschaftlichen Aspekt wird die Forschung und Entwicklung im Automobilsektor dazu beitragen, dass die Batterien umweltfreundlicher werden, denn im Moment sind sie noch weit davon entfernt, grün zu sein...
Am Ende wird es zwangsläufig zu einer Konvergenz kommen. Die besten Batterien für Autos sind auch die für Boote.
BI: Wie sehen Sie die Zukunft des Elektroantriebs in der Schifffahrtsindustrie und für Oceanvolt?
CH : Die wichtigsten technischen Probleme sind das Gewicht und die Spannungsbegrenzung.
Wie in der Automobilindustrie entwickeln sich auch in der Yachtbranche die Dinge schneller als von Analysten vorhergesagt. Innerhalb von 5 Jahren sollten wir sowohl den Preis als auch das Gewicht der Batterien um 50 % reduziert haben. Hybrid- und reine Elektroantriebe sollten für die meisten Yachten die Grundlage bilden. Sobald eine effiziente Brennstoffzelle dies ermöglicht, werden wir auf Dieselmotoren verzichten.
Wir von Oceanvolt sind eine treibende Kraft in dieser Bewegung. Wir arbeiten bereits mit mehreren der größten Yachtbauern in Frankreich und im Ausland zusammen, um unsere Elektromotoren als Basispaket anzubieten.
