Katalog 2009

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4 Vortriebsleistung und Gesamtwirkungsgrad Was Sie über die Leistung eines Bootsantriebes wissen sollten In der Berufsschifffahrt wird die Leistung eines Antriebs seit über 60 Jahren daran gemessen, wie viel Leistung er tatsächlich zur Bewegung des Schiffes zur Verfügung stellt. Diese Leistung heißt Vortriebsleistung. Sie ist physikalisch definiert als Schub, der auf das Schiff ausgeübt wird, mal Geschwindigkeit, und kann in Watt oder PS ausgedrückt werden. Auch für Bootsantriebe ist die Vortriebsleistung, also die Leistung, die dem Boot tatsächlich zur Verfügung gestellt wird, die sinnvollste Leistungsangabe. Dennoch werden Sie in den Katalogen anderer Hersteller von elektrischen oder Benzin-betriebenen Außenbordern keine Angaben zur Vortriebsleistung finden. Stattdessen finden Sie andere Kennzahlen, die eine geringere Aussagefähigkeit haben und die darüber hinaus keinen Vergleich verschiedener Antriebsarten zulassen: • Die Hersteller elektrischer Antriebe geben typischerweise deren Eingangsleistung in Watt an. Dies ist zwar eine wichtige Verbrauchsinformation, sagt aber wenig darüber aus, wie viel der verbrauchten Leistung dem Boot zur Verfügung steht. Einen Motor allein anhand seiner Eingangsleistung zu beschreiben, hat in etwa die gleiche Qualität als würde man die Motorleistung eines Autos allein an dessen Verbrauch messen. • Andere Hersteller elektrischer Antriebe geben allein den Standschub als Leistungsgröße an, typischerweise ausgedrückt in Pfund. Der Standschub beschreibt die Fähigkeit eines Motors, ein Boot aus dem Stand in eine beliebig langsame Bewegung zu versetzen. Isoliert betrachtet ist er als Leistungsindikator eines Antriebs völlig ungeeignet: Da die Vortriebsleistung eines Antriebs, wie oben erwähnt, physikalisch als Schub mal Geschwindigkeit definiert ist, ist bei einer Geschwindigkeit von Null auch die Vortriebsleistung gleich Null. Aus unserer Sicht verschleiert die Betrachtung von Standschüben elektrischer Antriebe nur den Vergleich mit den Pferdestärken der Benzin-Außenborder. • Hersteller von Benzin-Außenbordern geben ebenfalls keine Vortriebsleistungen ihrer Antriebe an, sondern die Wellenleistung, gemessen an der Propellerwelle. Die Verluste des Motors durch Hitze, unvollständige Verbrennung, Reibung etc. sind an dieser Stelle bereits berücksichtigt. Nicht berücksichtigt sind hingegen die Propellerverluste. Da diese für verschiedene Antriebe zwischen 30% und 78% variieren können, ist auch die Wellenleistung zum Vergleich verschiedenartiger Antriebe nur sehr eingeschränkt aussagefähig. Ebenso wie die Berufsschifffahrt orientieren wir uns immer an der Vortriebsleistung eines Antriebs, d.h. an der tatsächlich im Boot ankommenden Leistung nach Abzug aller Verluste einschließlich der Propellerverluste. Das hat zwei Gründe: zum einen können wir Transparenz schaffen und unsere Motoren sauber mit Benzin-Außenbordern vergleichen. Zum anderen Katalog 2009 muss man sich an der Vortriebsleistung orientieren, weil man nur mit dieser Perspektive die effizientesten Außenborder der Welt bauen kann. Neben der Vortriebsleistung ist der Gesamtwirkungsgrad eine wichtige Kennzahl. Er beschreibt die Effizienz, mit der ein Antriebssystem die vorhandenen Energiequellen in Vortriebsleistung umwandelt, und errechnet sich aus dem Verhältnis zwischen verbrauchter Eingangsleistung und Vortriebsleistung. Für Benzin-Außenborder ist der Gesamtwirkungsgrad interessant – für elektrische Antriebe ist der Gesamtwirkungsgrad neben der Vortriebsleistung die wichtigste Kennzahl: Da Batterien nur einen Bruchteil der Energiedichte von Benzin haben, ist die Batteriekapazität für einen elektrischen Antrieb fast immer der limitierende Faktor. Und der effiziente Umgang mit der Batterieversorgung entscheidet darüber, wie viel Leistung und Reichweite ein elektrischer Antrieb aus einer Batteriebank herausholen kann. Ein doppelt so hoher Gesamtwirkungsgrad bedeutet dabei doppelte Reichweite oder höhere Geschwindigkeit. Elektrische Angelmotoren haben typischerweise Gesamtwirkungsgrade von rund 20%. Das heißt 80% der Eingangsleistung gehen in Motor, Kabeln und Propeller verloren. Sehr teure, schwere und starke elektrische Antriebe mit konventioneller Technik liegen bei Gesamtwirkungsgraden von 30-35%. Torqeedo Antriebe weisen dagegen Wirkungsgrade zwischen 44% und 51% auf und markieren damit den aktuellen Stand der Technik. Besonders ineffizient sind Benzin-Außenborder insbesondere in Verdrängungsfahrt: Über 80% der im Benzin gespeicherten Energie kommen dabei nicht an der Welle an, sondern gehen im Motor verloren; von der verbleibenden Wellenleistung gehen wiederum über 70% anschließend im Propeller verloren, so dass sich für Benzin-Außenborder Gesamtwirkungsgrade von rund 4% ergeben. Anders ausgedrückt: Rund 96% der im verbrauchten Benzin enthaltenen Energie werden nicht in Vortrieb umgewandelt, sondern gehen als Ineffizienz verloren. Unsere Angaben zu Vortriebsleistungen und Gesamtwirkungsgraden wurden nicht nur von unabhängigen Zeitschriften in Tests bestätigt, sie wurden auch von einer akkreditierten Prüfungsanstalt in einem Schlepptank-Versuch bestätigt.
Leistungangaben für Bootsantriebe Komponenten elektrischer Antrieb Komponenten Benzin-Antrieb Gesamtwirkungsgrad in Prozent 50 40 30 20 10 0 Torqeedo Travel 801 Batterie Tank Torqeedo Cruise 2.0 R Torqeedo Cruise 4.0 R Benzin-Außenborder 2,3 PS Eingangsleistung Leistungsangabe elektrische Außenborder (alle Verluste unberücksichtigt) Vortriebsleistungen und Gesamtwirkungsgrade verschiedener Außenbordmotoren Angelmotoren 12-24 V 55-80 lbs Standschub Kabel Motor Getriebe Propeller Starke elektrische Außenborder mit sehr hohen Preispunkten 36-48 V Benzin-Außenborder 6 PS Motor Getriebe Propeller Wellenleistung Leistungsangabe Benzin-Außenborder (Propeller-Verluste unberücksichtigt) Gesamtwirkungsgrad Verhältnis von Vortriebsleistung zu Eingangsleistung 0 500 1000 1500 2000 Vortriebsleistung in Watt Torqeedo mit höchstem Gesamtwirkungsgrad im Markt Vortriebsleistung Leistungsangabe Torqeedo & Berufs- schifffahrt (alle Verluste berücksichtigt) Katalog 2009 5
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