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benötigte Motorleistung = Schiffsgewicht x Soll-Motorleistung je Tonne Schiffsgewicht

Schritt 2.) Auswahl des geeigneten Motors:

Da wir einen Wellenantrieb haben suchen wir uns einen geeigneten Motor aus der Produktpalette “Elektro- Wellenantrieb” aus.

Hier ist der EWG-48-5.0 der ideale Motor, da der EWG-36-3.0 mit nur 3kW Wellenleistung doch etwas zu schwach dimensioniert ist und etwas Leistungsreserve nie schadet.

Dieser Motor hat folgende uns momentan interessierende technische Daten:

Schritt 3.) Berechnung der Stromaufnahme bei der erforderlichen Motorleistung:

Als Grundlage unserer Berechnung interessiert uns aber die Stromaufnahme bei der in Schritt 1 berechneten erforderlichen Motorleistung, d.h. bei 4kW und nicht die maximale Stromaufnahme des Motors, der ja 5kW leistet.

Stromaufnahme = (Motorleistung x 100) / (Betriebsspannung) x Wirkungsgrad)

Schritt 4.) Berechnung der Rumpfgeschwindigkeit:

Um die benötigte Motorleistung bei der geforderten Geschwindigkeit ermitteln zu können nuß zuerst einmal die Rumpfgeschwindigkeit des Schiffes bekannt sein.

Die Rumpfgeschwindigkeit in Knoten berechnet sich wie folgt:

Rumpfgeschwindigkeit = 2,43 x Quadratwurzel der Wasserlinienlänge

Schritt 5.) Berechnung Verhältnis “geforderte Geschwindigkeit” zu Rumpfgeschwindigkeit:

Damit die benötigte Motorleistung bei der geforderten Geschwindigkeit ermittelt werden kann, muß als Nächstes das prozentuale Verhältnis der geforderten Geschwindigkeit, als hier jetzt 4kn, zur Rumpfgeschwindigkeit berechnet werden.

Verhältnis in Prozent = geforderte Geschwindigkeit / Rumpfgeschwindigkeit

Schritt 6.) Bestimmung der Motorleistung und Stromaufnahme bei “geforderter Geschwindigkeit”:

Entsprechend dem Diagramm auf der Seite “Kriterien zur Motorauswahl”  werden bei 60% Rumpfgeschwindigkeit lediglich ca. 12% Motorleistung benötigt.

Motorleistung bei geforderter Geschwindigkeit =  Motprleistung bei Rumpfgeschwindigkeit x 12 /100

Damit können wir die Stromaufnahme bei dieser Motorleistung berechnen.

Stromaufnahme bei geforderter Geschwindigkeit =  Stromaufnahme bei erforderlicher Motorleistung x 12 /100

Schritt 7.) Berechnung der benötigten Fahrzeit für die Solldistanz bei “geforderter Geschwindigkeit”:

Um die Solldistanz bei der geforderten Geschwindigkeit zurück zu legen wird die folgende Zeit benötigt:

Reisezeit =  Distanz / Geschwindigkeit

Schritt 8.) Gesamtstromverbrauch um die Solldistanz zu überbrücken:

Jetzt muß lediglich die Reisezeit mit der Stromaufnahme multipliziert werden um den Gesamtstrombedarf zu erhalten

Gesamtstrombedarf =  Stromaufnahme x Reisezeit

Damit haben wir den gesamten Strombedarf ermittelt, der notwendig ist um die gewünschte Distanz von 15sm mit einer Reisegeschwindigkeit von 4kn zurück zu legen.

Jetzt gilt es die passende Batteriekapazität hierfür zu ermitteln

Schritt 9.) Auswahl der passenden Batterie:

Da wir entweder Gel-Batterien oder LiFePo4-Batterien empfehlen, führen wir unser Berechnungsbeispiel für beide Batterietypen durch.

Zuerst das Beispielt für Gel-Batterien, bei denen wir von einer Entladetiefe von 70% ausgehen können, ohne dass die Batterien auf Dauer geschädigt werden. Dies bedeutet, dass die berechneten 44,25Ah 70% der Batteriekapazität entsprechen.

Damit kann die mindestens erforderliche Größe der Batterien ermittelt werden.

Batteriekapazität =  Gesamtstromaufnahme x100  / 70

Die Batterien müssen also mindestens 63,2Ah Kapazität haben. Nur leider bedeutet die Nennkapazität bei Verbraucherbatterien immer eine Entladung über entweder 10 (C10) oder 20 (C20) Stunden, wir entladen die Batterien jedoch in einem kürzeren Zeitraum von knapp 4 Stunden. Damit steht aber nicht die volle Nennkapazität zur Verfügung.

Jetzt müssen wir die Datenblätter der Batteriehersteller bemühen, in denen die Kapazitäten auch für C5 = 5 Stunden Entladedauer und C1 = 1 Stunde Entladedauer angegeben sind.

Wir nehmen jetzt Gel-Batterien des renommierten österreichischen Herstellers Banner und suchen dort eine Batterie aus der Reihe SBG, die ein sehr gutes Preis- / Leistungsverhältnis besitzt, aus.

Aus dieser Tabelle ergibt sich, wir benötigen einen Zwischenwert zwischen C1 und C5, dass die SBG-12-100 in Frage kommt.

Unsere Betriebsspannung beträgt 48V, d.h. wir schalten 4 Stück dieser Batterien in Reihe um die gewünschte Spannung zu bekommen.

Die nominelle Gesamtkapazität der erforderlichen Batteriebank beträgt damit 4,8kWh.

Wir führen die gleiche Berechnung auch für LiFeYPo4-Batterien durch.

Bei diesen Batterien kann zwar 100% der Ladung entnommen werden, ohne dass die Zellen geschädigt werden, jedoch sinkt dann die Zyklenzahl (Lebensdauer) auf ca. 1/3 des Wertes bei nur 80% Entladetiefe. Wir setzen also für unsere Batterieauswahl 80% an, d.h. 44,25A entsprechen 80% der Batteriekapazität.

Batteriekapazität =  Gesamtstromaufnahme x100  / 80

Anders als bei AGM- oder Gel-Batterien entspricht die angegebene Kapazität bei LiFeYPo4-Batterien der C1-Entladung, also dem Wert, der in einer Stunde entnommen werden kann. Dafür erhöht sich die entnehmbare Leistung bei langsamer Entladung jedoch nur geringfügig.

Wir suchen uns jetzt aus der Typentabelle die passende Batterieaus, diemindestens 60Ah Kapazität haben muß.

Die geeignete Batteriezelle ist die LYP60AHA mit 60Ah Kapazität.

Da wir unseren Motor mit 48V Fahrspannung betreiben und jede Zelle 3,2V Nennspannung besitzt, benötigen wir 16 Zellen, die in Reihe geschaltet werden.

Diese beiden Berechnungsbeispiele liefern Ihnen mit einfachen Mitteln eine Abschätzung der Batteriebankgröße unter Berücksichtigung Ihrer individuellen Vorstellungen und Anforderungen.

Sinnvoll ist aber, dass Sie immer Reserven mit einplane,, d.h. z.B wir empfehlen anstatt der LYP60AHA den nächst größeren Typ LYP90AHA. Damit haben Sie dann auch bei schlechten Witterungsverhältnissen eine Sicherheitsreserve zur Verfügung.

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Redaktionsschluß 11.07.2019