Wasserfahrzeug mit Elektroantrieb steht als Oberbegriff für Elektroboote, Elektroschiffe und ähnliche Wasserfahrzeuge verschiedener Größen, deren Antrieb mittels Elektromotor erfolgt.
Wasserfahrzeug mit Elektroantrieb steht als Oberbegriff für Elektroboote, Elektroschiffe und ähnliche Wasserfahrzeuge verschiedener Größen, deren Antrieb mittels Elektromotor erfolgt.
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.
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.
.jpg)
Zur Internationalen Elektrischen Ausstellung 1883 beförderte ein Elektroboot auf der Donau in vier Stunden 40 Personen von Wien nach Pressburg (heute Bratislava).
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.
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.
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. 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.
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.
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.
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.
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.
Wie bei Landfahrzeugen ist auch bei Booten die Batterie die Komponente, die die Eigenschaften des Fahrzeugs am stärksten einschränkt, da die Energiedichte im Vergleich zu chemischen Energiespeichern kleiner ist. Zumindest bei langsamen Verdrängungsbooten ist das allerdings weniger durch das Gewicht als durch die Kosten gegeben, da alle elektrochemischen Batterien eine begrenzte Lebensdauer haben.
Die Größe der Batterie bestimmt mehr als jede andere Komponente die Verwendbarkeit des Elektro- oder Solarboots. Eine große Batterie erlaubt eine ordentliche Reichweite bei niedrigen Geschwindigkeiten; mit einer einzigen Ladung wurden bereits vor über 20 Jahren über 200 km erreicht. Extreme Solarboote haben gar keine oder nur eine sehr kleine Batterie.
Vergnügungsboote sind in der Regel mit einem Akkumulator ausgestattet, der für eine Tagesreise ausreicht. Andererseits sind beispielsweise bei einem Kajüt-Elektroboot am Chiemsee mit 8 Blei-Gel-Akkumulatoren von dem deutschen Hersteller Sehmataler Akkuwerk Reichweiten von bis zu ca. 200 km bei etwa 6 km/h möglich (entspricht einer Fahrzeit von über 30 Stunden). Die chemische Haltbarkeit beträgt laut Hersteller ca. 12 Jahre oder 700 Ladezyklen.
Der Elektromotor ist eine Komponente jedes Elektroboots. Neben den Inbordmotoren beliebiger Bauart gibt es für kleine Boote eine große Auswahl an Außenbordern. Um das Boot zu manövrieren, ist mindestens ein Vor- und Rückwärtsschalter nötig, am besten mit einigen Stufen. Heute sind elektronische Regler üblich, die eine stufenweise Anpassung bis zu den kleinsten Geschwindigkeiten erlauben. Solche Boote sind besonders einfach zu fahren. Moderne Regler erlauben einen 4-Quadranten-Betrieb, das heißt Antrieb und Bremsung sind jeweils vorwärts und rückwärts möglich. Üblicherweise wird jedoch durch Antrieb in Rückwärtsstellung gebremst. Hochleistungsmotoren sind meist Innenbord-Drehstrommotoren (Asynchron oder Synchron) mit Zweikreis-Wasserkühlung. Der Motorregler wandelt den von Lithium-Akkus und/oder Supercaps kommenden Gleichstrom in Drehstrom entsprechend der Vorgabe vom Fahrhebel um. Damit man auch Lenktriebe (Z-Triebe) verwenden kann gibt es auch schnelllaufende Motoren bis etwa 5000 1/min in der Vibrationsklasse S1. Mit diesen Antrieben können auch mehrmotorige Luxusyachten auf Gewässern fahren, auf denen ein Verbot für Verbrennungsantriebe besteht. Dieses Antriebskonzept wurde von Bootshop Rust in Zusammenarbeit mit Aquamot ausgearbeitet und damit sind auch Geschwindigkeiten von über 100 km/h nicht mehr Utopie. Der Vorteil dieser Technologie ist das extrem hohe Drehmoment, es werden Beschleunigungswerte erzielt die auch von wesentlich leistungsstärkerer Verbrennungsmotoren nicht erreicht werden. Die Beschleunigungsrampe muss sogar flacher programmiert werden um die Mechanik nicht zu überlasten.
Der Propeller ist der moderne Bootsantrieb schlechthin, obwohl auch Schaufelräder möglich sind, die beim Anfahren und Bremsen ihre Vorteile haben. Um eine befriedigende Reichweite zu erhalten, ist bei Elektrobooten ein besonders hoher Wirkungsgrad notwendig. Deshalb werden eher große, langsam drehende Propeller eingesetzt, wobei jedoch ein Kompromiss mit den Gebrauchseigenschaften gefunden werden muss, vor allem bezüglich Tiefgang und Anfälligkeit auf Seegras. Die geforderten niedrigen Drehzahlen lassen sich nur mit Spezialmotoren, besonders großen Motoren oder mit Getrieben erreichen.
Der magnethydrodynamische Antrieb wurde bisher nur als Prototyp realisiert und ist Forschungsgegenstand.
Bei kleinen oder besonders widerstandsarmen Booten haben sich stattdessen auch Muskelkraft-Antriebe bewährt.
