Energiekonzept der Segelyacht INFINITY

Als ich die INFINITY übernommen hatte, stellte sich die Frage wie man ein vernünftiges Energiekonzept umsetzen kann. Der Voreigner hat bei dem jahrelangen (1998 – 2015) Refit des Bootes einen Landanschluß vorgesehen. Der Generator wurde durch einen neuen ersetzt (Onan 10kW). Der alte Generator versorgte vorher das Schiff mit 230V und es war kein Landanschluß vorhanden.

Bei dem neu eingebauten Landanschluß war jedoch kein Trenntransformator vorgesehen. Ich war froh, dass das Boot nach dem Refit nur zwischendurch kurz im Wasser war. Die Zinkanoden sind zwar sehr großzügig ausgelegt und zusammen viele Kilogramm schwer. Man konnte jedoch die 12 Wochen im Wasser, deutlich am Abtrag der Anoden sehen. Ohne Trenntransformator hätte es früher oder später sicher Elektrolyse Schäden am Rumpf gegeben. Beim Messen stellte ich 300 Milliampere Stromfluss zwischen dem Schutzleiter  des Landanschlusses und dem Rumpf fest. Ein derartiger Stromfluss bedeutet, dass sich das ganze Boot wie eine große, kurzgeschlossenen Batterie verhält. Zuerst werden die Zinkanoden aufgelöst und wenn diese nicht mehr vorhanden sind, löst sich das Aluminium des Rumpfes auf. Aus diesem Grund habe ich nach der Übernahme des Bootes, als aller erstes einen Trenntransformator eingebaut. Dieser trennt die interne Stromversorgung des Bootes vom Landstromanschluss galvanisch. Dadurch ist der obige Stromfluss nachhaltig unterbrochen und nicht mehr messbar. Ein Problem mit dem Trenntransformator hatte ich dann aber doch. Das Teil machte einen ziemlichen Krach. Das Brummen ging einem ziemlich auf die Nerven. Erst als ich es in die Backskiste verband habe wurde es erträglicher. Da Infinity aus Alu ist hat sich das Brummen aber trotzdem auf den ganzen Rumpf übertragen. Erst als ich den Trenntrafo auf eine Aluplatte montiert habe und diese dann mit Gummidämpfern an den Rumpf geschraubt habe, war Ruhe im Schiff.

Victron Digital Multicontrol Panel

Im Hafen hat jetzt alles sehr gut funktioniert, solange der Landstrom genügend Power hatte und die Sicherung am Steg nicht rausfliegt. INFINITY hat kein Gas an Bord. In der Pantry ist alles auf 230V ausgelegt. Der Glaskeramikherd benötigt ebenso wie die Mikrowellen/Backofen Kombination, der Wasserkocher und die Kaffeemaschine einen 230V Anschluß. Beim Segeln und in Häfen mit schwachem Landstrom musste immer der Generator gestartet werden. Der hat mit 10kW Ausgangsleistung genügend Power für alle Verbraucher. Für einen Kaffee oder einen Tee jedesmal den Generator starten ist jedoch wirklich nervig. Auch ist das für den Generator nicht das Beste wenn er nur für ein paar Minuten läuft und dann wieder abgeschaltet wird.

Energiekonzept des 230 Volt Systems

Victron MultiPlus

Es musste also eine andere Lösung her. Von Victron Energy gibt es Lade/Inverter Kombinationen (MultiPlus Serie), die mehr als Ladegerät und Inverter in einem sind. Die Geräte können bei schwacher Absicherung am Steg, die nötige Energie aus den Batterien zuliefern. In der Praxis sieht das so aus, dass man an einem Bedienpanel einstellt wie viel Ampere über den Landstrom zur Verfügung stehen und wenn man mehr Energiebedarf hat, wird über den integrierten Inverter der Rest dazu geliefert. Wenn man dann mit dem Kochen fertig ist wird automatisch die den Batterien entnommene Energie wieder zurück geladen. Der Generator musste bei uns seither am Steg nicht mehr gestartet werden. Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass man immer 230V im Schiff zur Verfügung hat. Immer wenn der Landstrom nicht zur Verfügung steht, liefert das Gerät bis zu 3000 Watt. Die Geräte laufen einfach weiter, ohne dass man was machen muß. Wir können jetzt auch beim Segeln jederzeit den Wasserkocher, die Kaffeemaschine oder sonst was nutzen, ohne den Generator starten zu müssen. Wenn die Batterien geladen werden müssen, kann das über den Landstromanschluß, den Generator oder die Lichtmaschinen der Hauptmaschine erfolgen. Als Notfall-Lösung ist an Bord noch ein mobiler Generator (Honda EU20i) mit 2 kW Leistung vorhanden.

Energiekonzept des 24 Volt Systems

Vicron Battery Monitor BM702
Batteriemonitor. Auf der zugehörigen iPhone App sieht man alle Betriebsparameter gleichzeitig und übersichtlich

Die Service-Batteriebank der INFINITY besteht aus vier AMG-Batterien mit jeweils 260Ah, die zu 24v zusammengeschaltet sind. Das reicht wenn wir vor Anker sind für drei Tage. Dann sind den Batterien ca. 40-50% entnommen und sie sollten wieder aufgeladen werden. Mit dem Generator laden wir sie dann normalerweise wieder auf etwas über 80% ihrer Kapazität auf. Wenn wir einigermaßen sparsam mit der elektrischen Energie umgehen, bedeutet das 2-3 Stunden Generatorlaufzeit alle drei Tage. Die Batteriekapazität wird mit einem Batteriemonitor von Victron gemessen. Als besonderes Gadget hat der Batteriemonitor eine Bluetooth Schnittstelle und man kann mit dem iPhone bzw. dem iPad alle möglichen Parameter und die Historie der Batteriebank anschauen.

Das Bugstrahlruder und die Rollanlage haben eine eigene kleine Batteriebank (2x90Ah AMG) welche über ein eigenes Ladegerät aufgeladen wird, das im 230V Bordnetz hängt.

Die Starterbatterien (2x140Ah) der Hauptmaschine werden über eine Lichtmaschine (1600Watt) aufgeladen, die über Trenndioden auch gleichzeitig die Servicebatterien auflädt. Am Hauptschaltpanel der INFINITY gibt es einen Emergency Schalter, mit dem man die Service-Batteriebank mit den Starterbatterien der Hauptmaschine zusammen schalten kann. So kann man sich im Notfall selbst Starthilfe geben.

Die Starterbatterie (1x145Ah) des Generators wird über die Lichtmaschine des Generators aufgeladen und ist ansonsten völlig autark.

Alternative Energiequellen

Bis jetzt gibt es auf der INFINITY keine alternativen Energiequellen. Aufgrund der Tatsache, dass der Bedarf an elektrischer Energie des Bootes relativ hoch ist, ist mir nicht klar wie viel z.B. Solarzellen bringen würden. Sobald ich da ein besseres Bild und Erfahrung habe, werde ich berichten.

Zusammenfassung

Das beschriebene Energiekonzept hat sich auf der Infinity in der Praxis bis jetzt sehr gut bewährt. Hier die gesammelten Erkenntnisse in einer kurzen Zusammenfassung.

  • Ein Trenntransformator für den Landstromanschluß ist bei einem Aluschiff unbedingt erforderlich
  • Damit man den Trenntransformator nicht hört ist ein relativ hoher bautechnischer Aufwand nötig und der richtige Montageort wichtig.
  • Lade/Inverter Kombinationen sind regelrechte eierlegende Wollmilchsäue.
    • Man hat immer 230V zur Verfügung.
    • Die Sicherung am Steg fliegen nicht raus.
    • Wenn kein Landstrom zur Verfügung steht, läuft der Generator nur noch alle 3 Tage für 2-3 Stunden bei guten Betriebsparametern.
  • Ein guter Batteriemonitor ist wichtig, damit man immer über den Zustand der Batteriebank informiert ist
  • Kochen, Backen, Kaffee und Tee machen funktioniert auch ohne Gas an Bord gut.

Schlussbemerkung: Alle Marken und Typangaben in diesem Beitrag dienen nur der Information. Es gibt sicher auch andere Marken und Typen, die ähnlich gut funktionieren. Ich kann aber nur beschreiben, was in der INFINITY tatsächlich verbaut ist und welche Erfahrungen ich damit gemacht habe.

Abenteuer: Einbau einer Wasserheizung in die Segelyacht INFINITY

Der Winter kommt mit Sicherheit. Aus diesem Grund hab ich in den letzten Wochen eine Zentralheizung in die INFINITY eingebaut.

Man kann es jetzt überall kuschelig warm machen und das Klima ist sehr angenehm an Bord.

 

Die ursprünglich eingebaute Warmluftheizung war defekt. Mit dem Nahen des Winters gab es Handlungsbedarf. Bei Warmluftheizungen verfüge ich über langjährige Erfahrungen. Sie funktionieren eigentlich recht gut und zuverlässig, haben jedoch auch eine ganze Reihe von Nachteilen.

  • Man hat immer ein Geräusch von der ausströmenden Luft.
  • Der Wirkungsgrad ist nicht sonderlich gut, da kalte Luft von außen angesaugt und diese dann erhitzt in das Schiff geblasen wird. Die gleiche Menge Luft entweicht dann durch die Doraden nach außen. Da warme Luft aufsteigt und Doraden zwangsläufig in der Decke sind, entweicht warme Luft nach außen.
  • Das Klackern der Kraftstoff-Förderpumpe kann nervig werden.
  • Es zieht im Schiff und die Wärmeverteilung ist nicht perfekt.
  • Der Boiler muß mit Strom betrieben werden.

Das hört sich alles schlimmer an als es in Wirklichkeit ist. Hab ich doch etliche Winter auf der XENIA II verbracht und bin gut damit klar gekommen. Trotzdem wollte ich für INFINITY auch die Alternativen untersuchen.

Von anderen Heizungen hatte ich keine Ahnung. Im ersten Schritt war also Einarbeitung angesagt:

Was gibt es für Heizgeräte? Soll es ein dieselbetriebener „Reflex” Ofen werden, der ganz ohne elektrische Energie auskommt? Diese Öfen haben Vorteile:

  • Viel angenehme Strahlungswärme
  • Benötigen keiner elektrische Energie
  • Relativ einfache Installation
  • Extrem hohe Zuverlässigkeit
  • Fast lautlos

Und Nachteile:

  • Benötigen ein relativ großes Loch im an sonst wasserdichten Deck für den Kamin.
  • Sind umständlich mit vorheizen und Streichhölzern anzumachen.
  • Schalten sich bei Lage ab.
  • Holen den Sauerstoff der zur Verbrennung benötigt wird, aus dem Innenraum.
  • Wärmeverteilung im ganzen Schiff funktioniert nur wenn man Heizkörper installiert, die dann eine Umwälzpumpe benötigen (Stromverbrauch)

Oder soll es besser ein vollautomatisches “Webasto” Heizgerät werden? Diese funktionieren ungefähr so wie man es von einer Zentralheizung zuhause her kennt. Über einen Diesel betriebenes Heizgerät wird Wasser erhitzt und dieses dann über eine Umwälzpumpe in die Heizkreise zu den Heizkörpern und dem Boiler gepumpt. Das Heizgerät hält die Temperatur des Wassers konstant. Die Temperaturregelung geschieht in den Kammern durch die Thermostate an den Heizkörpern.

Nachteile:

  • Aufwändige Installation
  • Nicht so zuverlässig wie ein “Reflexofen” da die Technik deutlich komplexer ist.
  • Lauter als ein “Reflexofen”, da der Brenner, die Kraftstoff-Förderpumpe und die Umwälzpumpe potentielle Lärmquellen sind.
  • Es wird elektrische Energie für den Brenner und die Umwälzpumpe benötigt.

Vorteile:

  • Man muss nur einschalten und es wird warm. Alles geht automatisch
  • Sehr gute Wärmeverteilung im Schiff. Es gibt keine kalten Ecken.
  • Wenn man das Rohrsystem sorgfältig isoliert, bekommt man einen hohen Wirkungsgrad.
  • Sparsam im Betrieb.
  • Man kann jede Kammer individuell in der Temperatur regeln.
  • Mit Alu-Heizkörpern wird es sehr schnell warm im Schiff.
  • Viel angenehme Strahlungswärme.
  • Funktioniert auch bei Lage (beim Segeln)

 

Nach reiflicher Überlegung hab ich mich dann für ein Webasto Heizgerät entschieden.

Als erstes war der Energiebedarf zu berechnet. Dazu muss man die zu beheizende Fläche aus den Bauplänen des Schiffes ausgemessen. Die INFINITY hat eine zu beheizende Fläche von ca. 40 qm. Diese Fläche multipliziert mit 200 Watt/qm, was eine benötigte Heizleistung von ungefähr 8 kW ergibt. Ausgewählt hab ich dann das Heizgerät “Webasto Thermo Pro 90 Marine” mit einer Spitzenleistung von 9,1kW. Da ich keine Erfahrung mit Wasserheizungen auf Schiffen hab, holte ich mir noch das OK der Technischen Abteilung von Webasto, die meine Berechnungen und Annahmen überprüfte. Der Techniker war kompetent und hilfsbereit. Beim Rohsystem hab ich mich an seine Empfehlung gehalten und Alu-Verbundrohr installiert. Der Hauptheizkreis ist in 20×2 mm ausgeführt und die Nebenkreise haben 16×2 mm.

 

Bei der Auswahl der Heizkörper hab ich mir schwerer getan. Als erstes stellt sich die Frage nach dem Material. Stahl oder Aluminium? Stahl bekommt man in jedem Baumarkt günstig  in vielen Standardgrößen. Jedoch hat man bei einem Schiff das Problem, dass die Standardgrößen nicht unbedingt dort hinpassen, wo die Heizkörper hin sollen. Stahl-Heizkörper sind bei gleicher Heizleistung größer als Alu-Heizkörper, welche eine ungefähr fünf mal höhere Wärmeleitfähigkeit haben. Aluheizkörper heizen sich in der Folge viel schneller auf und sind zudem leichter.

Vieles spricht für Heizkörper aus Aluminium. Im Internet hab ich dann einen Hersteller gefunden der Alu-Heizkörper so herstellen kann wie man sie  braucht.

Für den Einbau einer Heizungsanlage in ein Boot benötigt man:

  • Heizgerät in Marineausführung mit welchen folgendes Zubehör mitgeliefert wird
    • Umwälzpumpe
    • Kraftstoff-Förderpumpe
    • Zubehör für Elektroanschluß
    • Abgasrohr
    • Schalldämpfer
    • Bordwanddurchführung
  • Hitzefestes Isolationsmaterial für den Abgasstrang
  • Rohrsystem mit entsprechenden Fittings
  • Isoliermaterial für die Rohre und Fittings
  • MAG Membranausgleichsgefäß
  • Überdruckventil
  • Kesselfüllventil
  • Heizkörper und Thermostate

 

 

Nachdem die Heizung eingebaut war, kam der erste Testlauf. Das Ergebnis war bezüglich der Wärme sehr überzeugend. Jedoch enttäuschte mich die die Geräuschkulisse. Da gab es dringenden Optimierungsbedarf. Dazu musste erst mal rausgefunden werden, was den Krach macht. Die Kraftstoff-Förderpumpe war nicht zu hören. Die Umwälzpumpe war der größte Krachmacher. Die Vibrationen waren sogar noch in den entfernten Heizkörpern zu spüren. Nachdem ich den Heizkreislauf über ca. 50 cm lange Schläuche von dem Rohrsystem entkoppelt hatte war die Geräuschkulisse erstmal in einem Bereich, dass man damit leben konnte. Nachts jedoch nervte ein leises aber doch deutlich wahrnehmbares brummen im Schiff. Die Lösung hierfür waren Gummipuffer zwischen Heizgerät und den Befestigungspunkten. Nachdem ich diese eingebaut hatte war Ruhe im Schiff. Man hört jetzt nur noch leichte Fließgeräusche in den Heizkörpern wie man sie von Zentralheizungen in Gebäuden kennt.

 

Auf der INFINITY wird die Heizung aus dem Tagestank gespeist. Mit Hilfe des durchsichtigen Steigrohres und eines Meterstabs kann man sehr exakt bestimmen wie viel Diesel die Heizung verbraucht. Erstaunt hat mich wie direkt sich eine sogfältige Isolierung des Rohrsystems auf den Verbrauch auswirkt. Ich kann jedem der eine Wasserheizung in sein Schiff einbaut nur empfehlen, das Rohsystem zu isolieren.

Arktiseinsatz IsatPhone PRO

Es wird immer wieder gerätselt, wie die Abdeckung von Inmarsat in den Polarregionen ist. Nachfolgend habe ich die Verbindungen aufgeführt, die ich mit meinem IsatPhone PRO während der Arktisexpedition diesem Sommer geführt habe. Wir waren bis 89°17.5′ Nord unterwegs. Über 81° Nord war in den meisten Fällen kein Netz vorhanden. Insgesamt war ich sehr überrascht, wie hoch im Norden man mit diesem kleinen Satelliten-Handy noch telefonieren kann.

02.08.12 16:22 UTC 74°05.01′ N 018°11.57′ E 01:43min. Sehr gut
03.08.12 19:38 UTC 74°40.43′ N 018°31.06′ E 03:37min. Sehr gut
04.08.12 16:24 UTC 77°54.12′ N 026°16.23′ E 05:04min. Gut
05.06.12 12:26 UTC 81°18.67′ N 030°00.00′ E 03:52min. Gut
06.08.12 11:32 UTC 81°26.85′ N 031°06.81′ E 02:25min. Gut (leichtes Echo)
27.08.12 14:50 UTC 81°30.93′ N 126°37.37′ E 00:05min. Gut Testanruf
28.08.12 07:59 UTC 80°00.25′ N 128°29.02′ E kein Netz
28.08.12 11:23 UTC 79°44.55′ N 130°21.57′ E 03:36min. Sehr gut
29.08.12 16:12 UTC 78°23.35′ N 133°12.27′ E 04:13min. Sehr gut
30.08.12 12:34 UTC 77°58.28′ N 136°58.03′ E 00:14min. Verbindungsabbruch
30.08.12 12:35 UTC 77°58.28′ N 136°58.03′ E 00:20min. Verbindungsabbruch
30.08.12 12:37 UTC 77°58.28′ N 136°58.03′ E 01:18min. Verbindungsabbruch
30.08.12 18:01 UTC 77°32.36′ N 136°27.46′ E 03:11min. Sehr gut
30.08.12 18:06 UTC 77°32.36′ N 136°27.46′ E 03:35min. Sehr gut
31.08.12 15:52 UTC 77°12.99′ N 123°05.26′ E 02:47min. Sehr gut
31.08.12 15:56 UTC 77°12.99′ N 123°05.26′ E 03:11min. Sehr gut
01.09.12 16:14 UTC 77°20.00′ N 118°15.00′ E 04:54min. Sehr gut
02.09.12 16:45 UTC 79°09.79′ N 119°47.54′ E 04:52min. Gut
03.09.12 15:28 UTC 79°53.15′ N 130°20.72′ E 05:22min. Gut bis Verbindungsabbruch
03.09.12 15:34 UTC 79°53.15′ N 130°20.72′ E 00:18min. Keine Kommunikation möglich
13.09.12 18:49 UTC 73°31.71′ N 030°44.12′ E 02:56min. Gut von der Brücke innen
15.09.12 14:44 UTC 77°59.30′ N 038°01.94′ E 04:18min. Sehr gut
02.10.12 15:36 UTC 79°27.39′ N 010°08.46′ E 02:07min. Sehr gut
03.10.12 11:47 UTC 75°04.31′ N 007°26.79′ E 02:04min. Sehr gut
04.10.12 15:20 UTC 68°48.17′ N 005°25.56′ E 05:34min. Sehr gut
04.10.12 19:28 UTC 67°51.78′ N 005°25.34′ E 05:59min. Sehr gut
04.10.12 20:11 UTC 67°40.32′ N 005°25.30′ E 05:08min. Sehr gut

Furuno NX-300 Navtex

Wir haben den Navtexempfänger nun seit 3 Jahren an Bord. Er ist absolut unkompliziert zu handhaben und hat sich sehr gut bewährt. Ich habe ihn im Cockpit installiert, so dass man neue Nachrichten immer im Blick hat. Das Gerät ist wasserdicht und braucht ungefähr 100 mA Strom. Es läuft auf der XENIA ununterbrochen.

Was mir gut gefällt:

  • Einfach in der Handhabung
  • Wasserdicht
  • Geringer Stromverbrauch
  • Guter Empfang

Weniger gut:

  • Das Gehäuse verfärbt sich durch UV-Strahlung im Laufe der Zeit etwas
  • Wenn es sehr heiß ist, verändert sich die Kontrasteinstellung des LCD-Displays etwas

Mein Fazit: Sehr empfehlenswert.

Überwintern im Hafen am Bodensee

Hier eine kurze Beschreibung meiner Erfahrungen mit dem Überwintern im Hafen.
 
Ich habe diesen Winter relativ häufig auf der XENIA übernachtet. Mit der eingebauten Webasto Heizung 3,5KW ist es auch bei über -10°C angenehm warm im Boot. Mit Kondeswasser hatte ich keinerlei Problem, da alle Innenwände mit
Holz verkleidet sind und das Deck aus Sandwitch besteht. Sicher tragen auch die 4 Dorade Lüfter und die Warmluftheizung zu dem trockenen Klima bei. Ein Problem ist der Dieselverbrauch. Durch die gute Belüftung entweicht wohl auch relativ viel Wärme. Der Verbrauch liegt bei 5-12 Liter am Tag. Ich habe den Winter über von November bis Ende März ca. 120 Liter Diesel verbraucht. Den Motor habe ich eingewintert. Den Wassertank habe ich entleert. Die Seeventile habe ich offen gelassen, da das Deck und das Cockpit unterhalb der Wasserlinie entwässert werden.
Es gab damit keinerlei Probleme. Die Temperatur im Boot war immer deutlich wärmer als die Aussentemperatur. Dies liegt offensichtlich daran, dass das Seewasser wie eine Fußbodenheizung funktioniert. Ich habe die XENIA nicht mit einer Persening abgedeckt sondern nur das Cockpitzelt verwendet. Das Teakdeck hat bis jetzt keinerlei Schaden davon getragen.