Innovation: Kabellose Stromversorgung für die Fähre
Mit einem innovativen System zur Stromversorgung per Induktion an den Fährbrücken können potentiell bis zu 20 Tonnen CO2 pro Fährschiff pro Jahr eingespart werden.
Studierende der HTWG Hochschule Konstanz Technik, Wirtschaft und Gestaltung haben auf Anregung der Stadtwerke Konstanz ein Konzept dafür entwickelt, wie die Bordstromversorgung lokal emissionsfrei per Induktion über die Fährbrücke erfolgen kann. Wir planen das Konzept mit einer ersten Fähre umzusetzen. Fördergelder werden hierfür derzeit beantragt.
Sicher und nachhaltig.
Auch das HTWG-Forschungsschiff „Solgenia“ wird von dem entwickelten Konzept profitieren. An dem Schiff mit einem Photovoltaik-Wasserstoff-Hybridantrieb soll das induktive Ladesystem zunächst erprobt werden.
Strom laden per Induktion
Christoph Witte, technischer Leiter der Stadtwerke-Fähren.
"Unsere Idee einer kabellosen Stromversorgung per Induktion ist smart und zukunftsfähig. Es wird ein erster Baustein unserer Maßnahmen sein, CO2-Emissionen im Fährbetrieb einzusparen. Der große Gedanke dahinter ist, die automatische Ladetechnologie für die Fähren der Zukunft zu entwickeln, das heißt vollelektrische Schiffe, bei denen während der kurzen Umschlagszeiten die Akkumulatoren automatisch nachgeladen werden.“
Daniel Kirch, Projektleiter bei den Stadtwerken Konstanz.
„Das Vorgehen ist bestechend einfach und überzeugt durch seine hohe Sicherheit: Die Stromversorgung ohne offenliegende elektrische Kontakte ist die Ideallösung in einer den Witterungseinflüssen ungeschützt ausgesetzten Umgebung.
Am Fährhafen: Die Brücke liegt auf dem Fahrbahndeck auf.
Induktionsplatten auf der Unterseite des Landungsstegs (Brücke) und auf dem Fahrbahndeck ermöglichen die kabellose Stromladung.
Während der Stromversogung vom Bordnetz kommen Fahrgäste weiterhin sicher an Bord.
Sicher per Induktion (keine Stecker/Buchsen): Keine offenen Kontakte, keinen Funkenüberschlag, keinen Kurzschluss.
Vorteil: Die Positionierung ist unabhängig vom Pegelstand.
Nachhaltig: Per Induktion ist die Vorrichtung robust und von langer Lebensdauer.
FAQs:
Für was benötigt die Fähre Strom?
Die Autofähren zwischen Konstanz und Meersburg benötigen neben Antriebsenergie auch Strom fürs Bordnetz.
Zum Beispiel für:
- Beleuchtung
- Messinstrumente auf der Brücke
- Bordgastronomie
Wie wird bisher Strom für das Bordnetz erzeugt?
Welchen Beitrag zur CO2-Reduzierung kann das Projekt leisten?
Wenn wir den Einsatz des Stromgenerators während der Liegezeit am Landungssteg mit Landstrom ersetzen, können wir:
- Pro Tag während des Kursbetriebs bis zu etwa 50 Prozent des Dieselverbrauchs einsparen, der für die Stromversorgung der Fähre nötig ist.
- Beim nun gemessenen Verbrauch von 25kW und zwei Überfahrten pro Stunde mit je 15 Minuten Liegezeit wären dies ca. 20 Liter Diesel pro Fähre und Tag.
- Das würde wiederum bis zu 20 Tonnen CO2 pro Fährschiff im Jahr einsparen.
Wie genau soll per Induktion Strom geladen werden?
Das Konzept der Studierenden sieht das Anbringen jeweils einer Induktionsplatte auf dem Landungssteg sowie auf dem Deck vor. So wird die kontaktlose Stromversorgung der Fähre direkt über die Landungsbrücke von der Anlandung bis zur Abfahrt möglich
Ist die Ladung per Induktion sicher?
Ja, Kabellose Stromladung ist sicher. Es gibt ohne Stecker und Buchsen:
- keine offenen Kontakte
- keinen Funkenüberschlag
- keinen Kurzschluss
Weitere Vorteile:
- Optimale Positionierung: Unabhängig vom Pegelstand, da sich die Fährbrücke dem Wasserstand anpasst.
- Nachhaltig: Die Induktionsvorrichtung ist robust und von langer Lebensdauer, der Wartungsaufwand sowie die Ausfallwahrscheinlichkeit gering.
Kann Stromladung per Induktion gesundheitliche Folgen haben?
Die Stromversorgung per Induktion erfüllt die gesetzlichen Anforderungen, so dass gesundheitliche Gefahren ausgeschlossen sind.
Wer und wie wurde am Projekt gearbeitet?
Acht Studierende der Fakultäten Maschinenbau sowie Elektrotechnik und Informationstechnik haben das Konzept entwickelt.
Nach der Berechnung des Stromverbrauchs auf der Fähre galt es, die Voraussetzungen für das induktive Ladesystem zu definieren und es mit all seinen Parametern auszulegen. Auch die Verluste bei der Übertragung mussten abgeschätzt werden. Parallel recherchierten die Studierenden Angebote am Markt.
Wie geht es bei dem Projekt nun weiter?
Als nächster Schritt steht in Zusammenarbeit mit einem Industriepartner die Entwicklung einer geeigneten Induktionsplatte an.
Das Konzept lässt sich weiter ausbauen: So könnte über eine Batterie an Bord (in der Größe wie im Renault Zoe) der Dieselgenerator für die Bordstromversorgung komplett ersetzt werden.
Die darauffolgende Ausbaustufe wäre die Ladung eines komplett mit elektrischer Energie angetriebenen Fährschiffs.
Wie funktioniert kabellose Stromversorgung per Induktion?
Das Funktionsprinzip der drahtlosen Energieübertragung ist in der Elektrotechnik schon seit langem bekannt. Magnetische Felder transportieren dabei die Energie von einer Sendespule zur Empfängerspule. Die Funktionsweise ist vergleichbar mit einem Transformator, nur ohne Gehäuse. Das funktioniert natürlich umso besser, je geringer der Abstand zwischen den Spulen ist. Magnetisch gekoppelte System finden sich mittlerweile in vielen Bereichen des täglichen Lebens wie elektrische Zahnbürsten, induktive Kochfelder und natürlich die drahtlose Aufladung unserer Smartphones oder der Autoschlüssel.