Damit nicht der Eindruck des Allwissenden entsteht, sage ich gleich vorweg: Ich kann nur über den Umbau meiner POLINA berichten. Da allerdings verweise ich auf sehr praktische Erfahrungen über einen Zeitraum von mehr als sechs Jahren. In dieser Zeit habe ich die Motoren dreimal vollständig selbst getauscht. Die Bilder in diesem Beitrag stammen aus dem Jahr 2019 und dokumentieren den Umbau von Diesel auf elektrischen Pod-Antrieb. Den Grund, warum ich dreimal den Motor getauscht habe, erzähle ich in einem gesonderten Beitrag.
Zuerst die Theorie von der ich ausgegangen bin:
Vor dem Umbau war ein 11-kW-Bukh-Diesel-Einzylindermotor eingebaut. Warum erwähne ich die Motorleistung in Kilowatt? Ganz einfach: Ab jetzt wird alles elektrisch, und da ist die Angabe der Leistung in Kilowatt üblicher. Zum Vergleich: Ein Kilowatt entspricht 1,36 PS, so gesehen hatte der Dieselmotor 15 PS. Wie bekannt, erzeugt jeder Verbrennungsmotor Wärme, die in Form eines kräftigen Kühlwasserstrahls abgeführt wird. So gesehen ist für die Leistung und den Wirkungsgrad entscheidend, wie viel des zugeführten Treibstoffs in Wärme und wie viel in Vortrieb umgesetzt wird. Bei Autos kennt man das als Benzinverbrauch auf 100 km, am Wasser ist das der Verbrauch pro Stunde bei Marschgeschwindigkeit. Dieser bewegte sich bei der POLINA bei ca. 1,8 Litern bei einer Rumpfgeschwindigkeit von 5 Knoten. Geht man von einem Energiegehalt im Diesel von 10 kWh pro Liter aus, so beträgt die zugeführte Energie im Bukh ca. 18 kWh. Bei diesem Verhältnis werden also zumindest 7 kWh in reine Wärme umgesetzt und tragen absolut nichts zum Vortrieb bei. Geht man weiters davon aus, dass die Verluste im Getriebe, im Steven, der Abdichtung desselben und vor allem im Motor mindestens 50 % ausmachen, werden von den zugeführten 18 kW gerade einmal 5,5 kW in Vortrieb umgesetzt. Dies entspricht einem Wirkungsgrad von 30 % zwischen zugeführter Leistung und nutzbarem Vortrieb – der Wirkungsgrad der Schraube im Verhältnis zum Motordrehmoment bleibt da noch außen vor.
Elektromotor und Drehmoment:
Jeder, der schon einmal mit einem E-Auto gefahren ist, kennt das gute Gefühl beim Anfahren: kein Schalten, kein Kuppeln, kein absterbender Motor. Den Grund dafür nennt man Drehmoment, und das ist der entscheidende Vorteil eines Elektromotors. Wenn er steht, braucht er keine Energie. Wenn er anfährt, leistet er selbst bei kleinster Drehzahl volle Leistung – kein Stottern, keine Drehmomentlücke, einfach pure Kraft von unten heraus. Und das Beste: Er braucht genau so viel elektrische Energie, wie mechanisch als Drehmoment benötigt wird. Also geringe Drehzahl, volle Kraft – im Gegensatz zum Dieselmotor, wo erst einmal ordentlich Gas unter Hinterlassung einer schwarzen Rauchwolke gegeben werden muss, um das Boot richtig in Fahrt zu bringen. Das braucht Kraftstoff, verschmutzt den Motor sowie die Abgasanlage und ist noch dazu wenig effektiv, was den Vortrieb betrifft.
Fazid:
Die Umrechnung der benötigten Motorleistung von kW auf PS ist nicht einfach mit 1,36 als Umrechnungsfaktor anzunehmen. Vielmehr sind die thermischen und mechanischen Verluste bei Verbrennungsmotoren von mindestens 50 % einzubeziehen – und das ist noch sehr konservativ berechnet. In meinem Fall entsprachen der 11-kW-Bukh-Dieselmotor (15 PS) abzüglich der 50 % Verluste rund 5,5 kW elektrischer Motorleistung – bei einer ursprünglich zugeführten Leistung in Form von Dieselkraftstoff von 18 kW.
Um also die Rumpfgeschwindigkeit von 5 Knoten zu erreichen, braucht man entweder einen 15-PS-Dieselmotor oder einen 5,5-kW-Elektromotor. So habe ich mich für zwei 3-kW-Pod-Drives entschieden, und das Ergebnis gibt der Berechnung recht.
Die Ausgangssituation, die Antriebsschraube des Bukh Diesel Motor vor dem Ausbau
Nach dem Ausbau
Der Bukh Dieselmotor vor dem Ausbau
Nach dem Ausbau wurde der Motor durch den Batteriekasten ersetzt, gut zu erkennen ist, der Batteriekasten ist vollständig im Motorraum versenkt, nichts steht mehr heraus
Die Montageöffnungen im Rumpf, gut zu sehen ist in der Mitte die Öffnung für die Kabeldurchführung. Der erste POD3.0 hatte nur zwei Halteschrauben, dies wurde vom Hersteller später auf drei Schrauben erweitert.
Der fertig montierte POD drive
Innen wurde der Schiffsboden mit einer Blechplatte verstärkt und an den Montageschrauben wurden Konsolenplatten montiert
Die Antriebsschrauben wurden exakt an das Ruderblatt ausgerichtet der Anstellwinkel beträgt 7 Grad