mini|Elektroboote können in vielen Touristenzentren ausgeliehen werden.
Wasserfahrzeug mit Elektroantrieb steht als Oberbegriff für Elektroboote, Elektroschiffe und ähnliche Wasserfahrzeuge verschiedener Größen, deren Antrieb mittels Elektromotor erfolgt.
Beschreibung diverser Antriebsmöglichkeiten Häufig kommt die Energie vom Stromnetz am Land und wird mittels Ladegerät in Akkumulatoren im Wasserfahrzeug eingespeichert, während es am Liegeplatz anliegt.
Dieses Funktionskonzept kann vielfältig abgewandelt sein, Fahrzeuge in Größe, Leistung und Reichweite stark variieren. So ist Elektroantrieb bei Segelschiffen nur Hilfsantrieb für Flaute oder Fahrt im Hafen.
Im Fährbetrieb kommt direkte Stromversorgung von Land über Oberleitung und Stromabnehmer oder luft- oder wassergeführte Kabel vor.
Akkus können ganz oder teilweise durch Stromerzeugung an Bord geladen werden: Durch Sonnenzellen – Solarboot, Windrad, Schleppgenerator (im Fahrtwasser), Schaufelrad beim Liegen im Fluss, Brennstoffzelle samt Brennstoff.
Neben Schiffsschraube sind auch Schaufelrad und andere Erzeuger für Vortriebskraft möglich.
Elektroantrieb kommt auch bei U-Booten, Torpedos und Modellbauschiffen vor.
Der Antriebsakku kann direkt oder über einen separaten Akku auch Bordfunktionen wie Beleuchtung, Funk, Navigation, Kochen mit Strom versorgen.
Geschichte
Das erste funktionsfähige Elektroboot
Die ersten erfolgreichen Versuche mit einem elektrischen Bootsantrieb wurden am 13. September 1839 von Moritz Hermann von Jacobi mit einem umgebauten Ruderboot durchgeführt. Es war damit das erste funktionsfähige Elektroboot der Welt. Eine weitere Versuchsfahrt unternahm Jacobi in den Folgejahren mit einem von ihm optimierten Gleichstrommotor und verbesserten galvanischen Zellen von William Robert Grove. Weitere technische Verbesserungen an dem elektrischen Antriebsmotor, die Jacobi in den folgenden Jahren durchführte, haben im Oktober 1841 weitere Fahrten erforderlich gemacht.
mini|Skizze des 1886 auf der Spree eingesetzten Elektrobootes Electra
Weitere Entwicklung bis heute Zur Internationalen Elektrischen Ausstellung 1883 beförderte ein Elektroboot auf der Donau in vier Stunden 40 Personen von Wien nach Pressburg (heute Bratislava). 2003, S. 1. – nicht aufrufbar 6. November 2020.
Ab 1886 machte man mit der Electra gezielte Erprobungsfahrten auf der Spree zur Lösung des Nahverkehrsproblems in Berlin; diese Antriebsform konnte sich aber nicht durchsetzen.
Am Königssee verkehren von 1909 bis heute elektrisch angetriebene Ausflugsschiffe.
Die Bootswerft Heistracher baute 1957 Elektroboote, die aus Blei-Säure-Akkumulatoren mit Energie versorgt wurden. Bootswerft Heistracher; abgerufen am 29. August 2016.
Mit der ersten Ölpreiskrise 1973/74 und dem Ölembargo einiger ölexportierender Länder in den 1970er Jahren kam wieder Interesse an Elektrobooten auf. Hinzu kamen verbesserte Möglichkeiten, Akkumulatoren mittels Solarzellen elektrisch zu laden. Mit diesen Solarbooten wurde es erstmals möglich, gleichzeitig sowohl eine theoretisch unbegrenzte Reichweite wie bei Segelbooten als auch eine Manövrierfähigkeit wie bei Motorbooten zu erreichen. Das erste praktisch verwendbare Solarboot wurde vermutlich 1975 in England konstruiert.Electrical Review, 12. August 1977, Vol. 201, No. 7.
Es gibt Binnengewässer, zum Beispiel Talsperren, auf denen die Nutzung von Booten mit Verbrennungsmotoren reglementiert oder verboten ist. Dies fördert die Nachfrage nach Booten mit alternativen Antriebssystemen wie Solar- und Brennstoffzellenboote (mit Methanol, denkbar aus Wasserkraft).
2014 wurden in Berlin mit der FährBär die erste akkuelektrische Personenfähre eingesetzt, inzwischen sind es 5 Fähren, die erstaunlicherweise nicht von Berliner Gesellschaften, sondern von der Weiße Flotte in Stralsund betrieben werden.
2015 ging die Ampere als erste akkuelektrische Fähre für Pkw, in Norwegen nördlich von Bergen in Betrieb. Ladestationen befinden sich an beiden Anlegestellen, zu beiden Seiten eines Fjords.“World’s First” Electric Car Ferry Goes Live. insideevs.com, 2015, abgerufen am 12. November 2017. – Bilder und fachliche Besprechung. Seitdem verkehren in Norwegens Schärengewässer zunehmend akkubetrieben Fährschiffe.
BB Green ist ein akkuelektrisch betriebenes 80-%-Luftkissenboot, das im März 2017 in Riga (Lettland) vom Stapel lief. Das Demonstrationsschiff ist Ergebnis EU-geförderter Forschung und mit 30 Knoten Reisegeschwindigkeit ein besonders schnelles Elektroboot für 99 Passagiere und 14 Seemeilen Distanz, wonach es 20 Minuten Ladezeit (Super-Charging) benötigt. BB Green ist ein Akronym aus Battery-powered Boats, providing Greening, Resistance reduction, Electric, Efficiency and Novelty.latitudeyachts.eu abgerufen am 15. Januar 2020. greencityferries.com, 2017, abgerufen am 11. November 2017.Projektwebsite BB Green
2017 ging mit Elektra (Schiff, 2017) in Finnland eine erste Elektrofähre in Betrieb.
Seit Juni 2017 fährt ein Fährschiff mit akkuelektrischem Antrieb in Taiwan. Zusätzlich weist es einen Dieselmotor plus Generator als Range Extender auf. visedo.com, 16. Juni 2017; abgerufen am 11. November 2017.
2019 wurde von der Kibitzwerft in Havelberg mit der Suncat 120 das erste von zwei Fahrgastschiffen mit Akkuantrieb für 180 Passagieren an die Berliner Reederei SolarCircleLine abgeliefert. Zum Aufbau der entsprechenden Ladeinfrastruktur wurde im Frühjahr 2018 in Berlin daher auch der Verband für Elektroschifffahrt und Ladeinfrastruktur gegründet.
In Venedig gab es schon länger Hybridboote mit Elektro- und Dieselantrieb. 2020 startet E-concept den Aufbau eines Systems von Lademasten entlang der Kanäle für Privatboote sowie Schiffe für den Passagiertransport, um Abgase und CO2-Emissionen zu reduzieren.Venedig setzt auf E-Boote – Ladestationen an Kanälen. orf.at, 6. November 2020; abgerufen am 6. November 2020. mini|Tragflächenboot Candela C-8 2021, die Elektra ist das weltweit erste emissionsfreie Schubboot.
Ein Elektroboot vom Typ Candela C-8 legte 2023 innerhalb von 24 Stunden (davon 5 Stunden 13 min Ladezeit) 777 km zurück.
Komponenten Wie alle Fahrzeuge brauchen Elektroboote für die benötigte Energie eine primäre Quelle, eine Speichermöglichkeit und eine Umwandlung in mechanischen Vortrieb, in der Regel Elektromotoren und Propeller oder Schaufelräder.
Energiequelle mini|Elektroaußenborder mit Batteriekasten
Bei den meisten Elektrobooten werden die Akkumulatoren mittels Ladegerät am landseitigen Stromnetz aufgeladen. Die Umweltfreundlichkeit solcher Elektroboote besteht in den geringen direkten Lärm- und Schadstoffemissionen des Bootes selbst, hängt jedoch indirekt vom eingekauften Strommix ab. Wirkungsgrad und Umweltfreundlichkeit eines thermischen Kraftwerkes sind in der Regel besser als bei individuellen Verbrennungsmotoren. Elektrische Lademöglichkeiten sind in Marinas üblich. In einigen Gegenden sind sie in Häfen und bei Anlegestellen für Touristen zu finden. Windgeneratoren sind bei Segelyachten üblich. Sie sind wie die vom Fahrtwasser angetriebenen Schlepp-Generatoren bei starkem Wind unterwegs nützlich, besonders jedoch bei Liegezeiten im Hafen oder vor Anker. Bei den üblichen Größen sind es jedoch bestenfalls Hilfsantriebe. Es gibt einige Yachten mit so großen Windturbinen, dass diese den Hauptantrieb stellen. Sie arbeiten jedoch rein mechanisch; es sind noch keine primär mit Wind betriebene Elektroboote bekannt. Größere Windturbinen stellen auf einem kleinen Boot ein schwierig zu lösendes Sicherheitsproblem dar. Solarzellen können auf vorhandenen oder extra errichteten Flächen angebracht werden. Die meisten Solarboote haben horizontale Solardächer, da diese selbst gegenüber starken Winden relativ unempfindlich sind. Jedoch kann eine der Sonne zugeneigte Fläche mehr Leistung abgeben und verstellbare Flächen sind unabdingbar, wenn Solarboote im Winter in nördlichen Breitengraden betrieben werden sollen. Die Größe der Solarfläche bestimmt Leistungsfähigkeit und Reichweite. Solarboote mit verhältnismäßig großen solar nutzbaren Flächen erreichen bei guten Bedingungen ihre Reisegeschwindigkeit ohne Energie aus der Batterie zu nehmen, oder können gleichzeitig fahren und die Batterie laden. Solche Boote können selbst bei Bewölkung Fahrt machen, ohne die Batterie zu verwenden und haben somit meistens eine unbegrenzte Reichweite. Solarzellen können auch landseitig am Liegeplatz eines Elektroboots oder Solarboots aufgebaut werden und stehen so während der meist langen Liegezeiten der Boote zur Verfügung. Üblicherweise werden solche Anlagen mit dem Stromnetz verbunden, damit die überschüssige Sonnenenergie ins Netz eingespeist werden kann, wenn die Bootsbatterie voll geladen ist, oder im Gegenteil vom Stromnetz geladen werden kann, wenn die Einstrahlung nicht ausreicht. Bei einigen Solarbooten werden dazu auch die Solarzellen an Bord in den Netzverbund einbezogen. Solche Boote liefern über das Jahr gemittelt meistens einen Überschuss ins Stromnetz. Schlepp-Generatoren sind bei Segelyachten üblich, die lange Strecken zurücklegen. Bei kräftigem Wind wird nahe der Rumpfgeschwindigkeit gesegelt. Der zusätzliche Widerstand des Generators fällt dann kaum ins Gewicht. Bei Flaute kann die so gespeicherte Energie bei eingeholtem Schlepp-Generator wieder verwendet werden. Einige Boote benutzen statt eines geschleppten Generators den normalen Propeller und den elektrischen Bootsmotor auf diese Weise. Jedoch sind bei einem üblichen Propeller die Flügel für den Generatorbetrieb falsch herum. Wärmekraftmaschinen können mit Generatoren auch zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden. Dieselelektrische Antriebe ohne elektrische Energiespeicherung finden bei großen Schiffen Verwendung. Sie werden jedoch nicht zu den Elektrofahrzeugen gezählt, da ohne Verbrennungsmotor kein Betrieb möglich ist. Mit elektrischer Energiespeicherung wird dieser Mischantrieb als Hybridantrieb bezeichnet. Sehr bekannte Vertreter sind konventionelle militärische U-Boote. In der Schifffahrt sind grundsätzlich zwei Varianten verbreitet: Beim Serienhybrid lädt ein kleiner Generator mit Verbrennungsmotor oder Stirlingmotor die Batterie. Der Bootsantrieb erfolgt ausschließlich über den Elektromotor. Beim Parallelhybrid wirken sowohl der Verbrennungsmotor als auch der Elektromotor auf die Antriebswelle und können auch unabhängig voneinander verwendet werden. Beim Betrieb des Verbrennungsmotors kann der Elektromotor als Generator wirken und lädt dann die Batterie. Die Abwärme des Verbrennungsmotors kann durch Wärmeübertrager auch für die Heizung oder Zubereitung von Warmwasser verwendet werden. Lautlose Brennstoffzellen finden seit 2003 bei deutschen U-Booten der Klasse 212 A für die Tauchfahrt Anwendung. Ein Prototyp für die Kombination von Photovoltaik und reversibel betriebenen Wasserstoff-Brennstoffzellen, die Solgenia, wird als Forschungsschiff an der Hochschule Konstanz entwickelt und seit Anfang 2007 auf dem Bodensee im praktischen Betrieb eingesetzt. Während viele Schiffe mit Kernenergieantrieb ohne Umwandlung der Antriebsenergie in elektrischen Strom zum Betrieb eines Elektromotors angetrieben werden, ist analog zum dieselelektrischen Antrieb auch dieser „Umweg“ möglich. Für verschiedene Verbraucher an Bord (z. B. Beleuchtung, Elektrik) wird üblicherweise ohnehin ein Teil der Leistung des Reaktors in elektrischen Strom umgesetzt (analog Lichtmaschine beim „klassischen“ Verbrenner-Pkw) Da auch ein „ausgeschalteter“ Kernreaktor jedoch das Kühlmittel zum Abführen der Nachzerfallswärme ständig in Bewegung halten muss (bzw. bei Kühlung mit Flüssigmetall dieses gegebenenfalls beheizen muss, um es flüssig zu halten), ist jedoch der Vorteil des Akkubetriebs in Bezug auf Geräuschemissionen eher gering. Da Kernspaltung keinerlei Sauerstoff verbraucht ist auch die getauchte Reichweite bei U-Booten nicht höher, wenn etwaige Akkus benutzt werden.