Die Entwicklung von neuen Schiffs-Antriebsmaschinen sowie Schiffsgeneratoren geht unaufhörlich voran.
Eine sehr neue und sehr zukunftsträchtige Entwicklung möchte ich hier vorstellen ausserdem ist es eine geniale deutsche Forschungs- und Ingenieursleistung .
Da meine Firma sehr stark mit der Siemnsanlagenbau Schiffahrt zugearbeitet hat
Konnte ich die ersten Tests und die ersten Einbauten miterleben – es ist schon gigantisch welche Leistungsverbesserungen damit erreicht werden können.
Selbst Bill Gates hat seine Superyacht mit solchen Generatoren ausstatten lassen.
Eine erste kommerzielle Anwendung von Hochtemperatursupraleitern (HTS) findet man in den sog. HTS-Generatoren in Schiffen, die Strom für die Bordelektronik und den Antrieb liefern. Diese Generatoren in Kombination mit Elektromotoren haben gegenüber den bisher eingesetzten Dieselmotoren ein viel geringeres Gewicht, denn die Magnetspulen dieser Generatoren sind aus HTS-Keramikbändern gewickelt anstatt aus Kupfer. Der supraleitende Zustand wird bei HTS bereits durch normale Stickstoffkühlung (ca. –196 °C) erreicht. Zudem sind diese Generatoren platzsparender. Dadurch kann der Schiffsrumpf schlanker konstruiert werden, das Schiff liegt besser im Wasser. Weiterer Vorteil ist die Möglichkeit mehrerer Schiffsschrauben mit eigenem Elektromotor, die sich individuell ansteuern lassen. So können auch riesige Tanker oder Frachter auf der Stelle drehen.
Die technischen Vorteile der Hochtemperatursupraleitung (HTS) wie Gewichts-, Volumen- und Energieeinsparung können damit erstmals unmittelbar in betriebliche Vorteile für den Reeder umgesetzt werden. Denn die neue Technologie bringt eine größere Reichweite, weniger Verbrauch und zusätzlichen Raum. Das Projekt wird auf dem Gemeinschaftsstand der Interessengemeinschaft Neue Materialien (NEMA) vorgestellt.
Siemens baut derzeit den ersten HTS-Generator, der in der Lage sein wird, die Aus-gangsleistung von vier Megawatt bei einer Drehzahl von 3600 U/min zu erzeugen. Die-ser neuartige Generator, angetrieben durch eine Gasturbine, ist kompakter, leiser, vib-rationsärmer, mehrfach überlastfähig und unempfindlich gegenüber Laständerungen.
Hier das Größenverhältnis zwischen konventionell und Supraleiter Technologie
Ab 2005 wurde das Antriebssystem in einem Testfeld für Groß-Antriebe einem intensiven Testprogramm unterzogen und soll anschließend in Schiffen und auf Öl-Plattformen eingesetzt werden.
HTS-Drähte ersetzen die herkömmlichen Kupferwicklungen des Rotors der Maschine, der nur halb so groß und schwer wie ein konventioneller sein wird. Hochtemperatur-Supraleiter, gekühlt auf eine Temperatur von -246 Grad Celsius, ermöglichen einen nahezu verlustfreien Stromtransport und eine Stromdichte, die über zehnmal größer ist als in Kupfer. Das dafür eingesetzte wirtschaftliche und wartungsfreie Kühlsystem wur-de bereits in einem 400-Kilowatt-HTS-Motor erfolgreich erprobt. Damit lässt sich ge-genüber konventionellen Motoren die Leistung mehr als verdoppeln oder bei konstanter Leistung ein nur halb so großes Antriebsaggregat einsetzen. Der auf diese Weise ge-wonnene Raum kann im Containerschiff als zusätzlicher Transportraum, im Kreuzfahrt-schiff für weitere Kabinen, genutzt werden.
Forscher von Siemens Corporate Technology haben zusammen mit Kollegen der Siemens-Bereiche I&S Marine Solutions und A&D Large Drives einen neuartigen Propellermotor für Voll-Elektrische-Schiffe (VES) entwickelt: Die Synchronmaschine ist Teil eines elektrischen Antriebssystems, das auf die Technologie der Hoch-Temperatur-Supraleitung (HTS) setzt. Mit einer Leistung von vier Megawatt und einem Drehmoment von über 300 Kilonewtonmetern geht der HTS-Motor ins Rennen.
Die HTS-Technologie bietet dem modernen Schiffbau viele Vorteile: Die Supraleiter der Rotorwicklungen tragen eine Stromdichte, die 100-mal so groß ist wie in herkömmlichen Kupferwicklungen. Dadurch sind deutliche Einsparungen an Masse und Volumen möglich. Außerdem fallen bei der HTS keine elektrischen Verluste an, so dass der Wirkungsgrad steigt. Eine kostengünstigere und wartungsarme Kühlung verspricht das geschlossene und selbst regelnde System, das die supraleitenden Rotorwicklungen des Motors auf 27 Kelvin kühlt. HTS-Motoren schaffen deshalb völlig neue Gestaltungsspielräume bei der Schiffskonstruktion und der Anordnung der Systeme an Bord. In der Folge lassen sich energieeffizientere und besser ausgenutzte Schiffe entwerfen, die die Umwelt schonen und Betriebskosten sparen.
siehe auch meinen Bericht Pod-AntriebeSiemens hatte durch die Entwicklung des weltweit ersten HTS-Generators mit einer Leistung von vier Megawatt einen erheblichen Beitrag auf dem Weg zum Voll-Elektrischen-Schiff mit Supraleitern geleistet. Der erfolgreich im Nürnberger Systemprüfhaus von Siemens getestete Generator wird jetzt durch eine weitere Neuentwicklung aus dem Hause ergänzt - den HTS-Antriebsmotor. Dieser weist im Vergleich zum Generator ein mehr als 30-mal höheres Drehmoment auf. Er ist erheblich kleiner und leichter als ein konventioneller elektrischer Propellermotor. Derzeit wird der erste HTS-Motor hergestellt. 2009 wollen die Entwickler die Maschine in einem Testfeld für Großantriebe einem intensiven Testprogramm unterziehen.
Der neue Antriebsmotor bedeutet einen weiteren Meilenstein in der Fortentwicklung der HTS-Technologie für den Einsatz in Voll-Elektrischen-Schiffen. Bei Kreuzfahrtschiffen oder Megayachten setzt man schon heute auf die Nutzen des elektrischen Antriebs. Auch bei Navy-Schiffen ist dieser Trend erkennbar; erste Schiffe befinden sich bereits in der Planung. Das voll-elektrische Konzept ist dann von Vorteil, wenn der Energiebedarf starken Schwankungen unterliegt. Luxusliner durchqueren die Meere eher gemächlich, fahren viele Häfen an und legen gelegentlich Zwischensprints ein - die dafür benötigte Antriebsleistung ist daher unterschiedlich groß. Auch der Hotelbetrieb ist nicht immer gleich ausgelastet. Mit HTS-Generatoren kann jedoch die von ihnen erzeugte elektrische Energie je nach Bedarf flexibel im Schiff verteilt werden. Auch Passagiere profitieren von der HTS-Technologie: Zwar sind elektrisch angetriebene Schiffe an sich schon leiser als ihre Diesel-Kollegen, doch die Supraleiter verringern die Vibrationen und reduzieren den Lärm durch die Antriebsmaschinen noch weiter.
Der Propellermotor entstand in einer Zusammenarbeit der Siemens-Geschäftsgebiete Industrial Solution and Services (I&S) Marine Solutions, Automation and Drives (A&D) Large Drives sowie der Unternehmensforschung, Siemens Corporate Technology. Die Projektpartner TransMIT Gesellschaft für Technologietransfer mbH, ThyssenKrupp Marine Systems AG und die Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam GmbH unterstützen das Projekt. Gefördert wird das Vorhaben durch das Deutsche Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie.
Für unsere Technik Freaks – technische Erklärungen – Aufbau und Wirkungsweise von Supraleiter.
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