Um einen Schiffsgenerator zu dimensionieren, erfassen Sie alle Wechselstromverbraucher, die gleichzeitig laufen können, addieren Sie die Anlaufleistung des größten Motors oder Kompressors und wählen Sie ein Aggregat, bei dem die normale Betriebslast etwa 50–80 Prozent seiner PRP-Nennleistung beträgt. Auf Booten bedeutet dies meist wenige kW für einen kleinen Kajütkreuzer und einige zehn bis mehrere hundert kW für Arbeitsboote und Schiffe, auf denen normalerweise mindestens zwei Hilfsstromerzeugungsaggregate installiert sind.
Die wichtigsten Erkenntnisse
- Ein Schiffsstromerzeugungsaggregat besteht aus einem Motor mit konstanter Drehzahl und einem gekoppelten Wechselstromgenerator sowie schiffstauglicher Kühlung, nasser oder wassergekühlter Abgasanlage, Steuerung und gemeinsamem Grundrahmen.
- Generatoren laufen mit einer zur Frequenz passenden festen Drehzahl: Bei einem vierpoligen Wechselstromgenerator ergeben 1500 rpm eine Frequenz von 50 Hz und 1800 rpm eine Frequenz von 60 Hz.
- Die Aggregatleistung wird in kW bei einem angegebenen Leistungsfaktor, meist 0.8, bemessen; daher ergibt sich kVA aus kW geteilt durch 0.8. ISO 8528-1 definiert die Leistungseinstufungen für Dauerbetrieb, Hauptstromversorgung und Notstrombetrieb.
- Direkt am Netz gestartete Elektromotoren nehmen kurzzeitig typischerweise etwa das Sechsfache ihres Betriebsstroms auf, was häufig die Generatorgröße bestimmt.
- Diesel ist der Standardkraftstoff für Bootsgeneratoren; Benzinaggregate benötigen zündgeschützte Komponenten und bergen ein höheres Kohlenmonoxidrisiko.
- SOLAS-Schiffe benötigen mindestens zwei Hauptstromerzeugungsaggregate, die so dimensioniert sind, dass wesentliche Verbraucher bei Ausfall eines Aggregats weiter versorgt werden.
Was ist ein Schiffsgenerator?
Ein Schiffsgenerator, häufig auch als Schiffsstromerzeugungsaggregat bezeichnet, ist eine Kombination aus Motor und Wechselstromgenerator zur Erzeugung von Wechselstrom an Bord. Er unterscheidet sich von einem landgestützten Generator durch Kühlung, Abgasanlage, Lagerung und Sicherheitseinrichtungen.
Ein typischer Schiffsdieselgenerator umfasst:
- Einen Dieselmotor mit konstanter Drehzahl und einem Regler, der die Frequenz bei Laständerungen stabil hält.
- Einen Wechselstromgenerator, meist bürstenlos, mit automatischem Spannungsregler.
- Wärmetauscher- oder Kielkühlung, bei Aggregaten mit Wärmetauscher mit einer Rohwasserpumpe.
- Einen wassergekühlten Abgaskrümmer und einen Abgasbogen mit Wassereinspritzung, die die Oberflächentemperaturen in einem geschlossenen Raum auf einem sicheren Niveau halten.
- Einen gemeinsamen Grundrahmen auf Schwingungsdämpfern, teilweise mit Schallschutzhaube.
- Steuerungs- und Schutzeinrichtungen, einschließlich Abschaltungen bei niedrigem Öldruck und hoher Temperatur.
Auf Schiffen wird der Motor, der den Generator antreibt, als Hilfsmotor bezeichnet, um ihn vom Hauptantriebsmotor zu unterscheiden. Häufig werden dieselben Motorenfamilien für beide Aufgaben eingesetzt: Der Aggregat- und Schiffsmotor vom Typ 6BT wird als Antriebsversion und als Aggregatversion mit konstanter Drehzahl gebaut, wie unser Vergleich von 6BT und 6CTA8.3 ausführlich erläutert.
Wie dimensioniere ich einen Schiffsgenerator?
Dimensionieren Sie den Generator für die größte realistisch gleichzeitig betriebene Kombination von Verbrauchern einschließlich der Anlaufspitzen und planen Sie anschließend eine Reserve ein. Gehen Sie wie folgt vor:
- Erfassen Sie jeden Wechselstromverbraucher mit seiner Betriebsleistung in Watt oder kW: Klimaanlage, Warmwasserbereiter, Kochgeräte, Batterieladegeräte, Pumpen, Winden, Kühlgeräte und Elektronik.
- Legen Sie fest, welche Verbraucher gleichzeitig laufen. Ein Warmwasserbereiter und ein Induktionskochfeld werden möglicherweise nie gleichzeitig mit der vollen Klimaanlagenlast betrieben; ein Lastmanagementsystem kann dies sicherstellen.
- Addieren Sie die größte Anlaufspitze. Kompressoren und Pumpen nehmen beim direkten Netzanlauf für ein bis zwei Sekunden ein Mehrfaches ihres Betriebsstroms auf.
- Streben Sie 50–80 Prozent Last an. Die normale Betriebslast sollte ungefähr die Hälfte bis drei Viertel der PRP-Nennleistung des Aggregats betragen.
- Vermeiden Sie dauerhaft geringe Last. Ein Dieselgenerator, der über längere Zeit unter etwa 30 Prozent Last läuft, kann unter Nassrußbildung leiden, wobei sich unverbrannter Kraftstoff und Kohlenstoff im Abgassystem und im Öl ansammeln.
- Prüfen Sie Versorgungsspannung und Frequenz der Geräte: 230 V/50 Hz oder 120/240 V/60 Hz auf kleinen Wasserfahrzeugen sowie 400 V/50 Hz oder 440–480 V/60 Hz Drehstrom auf größeren Schiffen.
Die folgende Tabelle zeigt eine beispielhafte Verbraucherliste für eine 15–20 m lange Motoryacht oder ein Besatzungstransferboot. Die tatsächlichen Werte unterscheiden sich je nach Ausrüstung; verwenden Sie daher die Angaben auf den Typenschildern.
| Verbraucher | Typische Betriebsleistung | Anlaufverhalten |
|---|---|---|
| Bootsklimaanlage, Gerät mit 12000 BTU/h | Etwa 1.0–1.3 kW | Anlaufstrom des Kompressors beträgt ein Mehrfaches des Betriebsstroms |
| Warmwasserbereiter | 1.2–1.5 kW | Ohmsche Last, keine Anlaufspitze |
| Induktionskochfeld, zwei Kochzonen | 2–3.5 kW | Ohmsch-elektronische Last, keine große Anlaufspitze |
| Batterieladegerät | 0.5–2 kW | Geringer Einschaltstrom |
| Kühlschrank und Gefriergerät | Jeweils 0.2–0.5 kW | Kompressoranlaufspitze bei jedem Einschaltzyklus |
| Hochdruckpumpe der Meerwasserentsalzungsanlage | 1–3 kW | Motoranlaufspitze |
In diesem Beispiel ergeben zwei Klimageräte, der Warmwasserbereiter, Ladegeräte und Kühlgeräte bei gleichzeitigem Betrieb insgesamt etwa 6–8 kW. Die zusätzliche Anlaufspitze eines Kompressors spricht für ein Aggregat mit ungefähr 10–12 kW. Unser Leitfaden zur Dimensionierung von Dieselgeneratoren behandelt die Berechnungen von kW und kVA ausführlicher.
Was ist der Unterschied zwischen kW, kVA, PRP-Leistung und Notstromleistung?
kW bezeichnet die vom Generator gelieferte Wirkleistung; kVA bezeichnet die Scheinleistung, die der Wechselstromgenerator einschließlich des von Motoren aufgenommenen Blindstroms bereitstellen muss. Beim üblichen Bemessungsleistungsfaktor von 0.8 entspricht ein 100 kW-Stromerzeugungsaggregat einem 125 kVA-Aggregat.
ISO 8528-1 definiert die für Stromerzeugungsaggregate verwendeten Leistungseinstufungen:
| Leistungsart nach ISO 8528-1 | Bedeutung | Typischer Einsatz auf Schiffen |
|---|---|---|
| Dauerleistung (COP) | Konstante Last, unbegrenzte Betriebsstunden | Bordnetzgeneratoren mit gleichmäßiger Grundlast |
| Dauerleistung bei variabler Last (PRP) | Variable Last, unbegrenzte Betriebsstunden, durchschnittliche Last über 24 h höchstens 70 Prozent der PRP | Die meisten Schiffsgeneratoren mit im Tagesverlauf wechselnder Last |
| Zeitlich begrenzte Leistung (LTP) | Bis zu 500 Stunden pro Jahr | An Bord selten eingesetzt |
| Notstromleistung (ESP) | Variable Last, bis zu 200 Stunden pro Jahr, bei Stromausfällen oder Tests | Notstromgeneratoren |
Die Motorleistung eines Stromerzeugungsaggregats wird üblicherweise separat angegeben, häufig nach ISO 3046-1. Da der Wirkungsgrad des Wechselstromgenerators typischerweise etwa 88–95 Prozent beträgt, muss die Bruttoleistung des Motors in kW höher sein als die elektrische Ausgangsleistung des Aggregats in kW.
Sollte ich einen Diesel- oder Benzin-Schiffsgenerator wählen?
Wählen Sie Diesel für nahezu jedes gewerblich genutzte Schiff und für jedes Boot, das bereits Diesel für seine Hauptmotoren mitführt. Dieselgeneratoren verbrauchen weniger Kraftstoff pro kWh, halten bei hoher Last länger und vermeiden die Lagerung von Benzin an Bord.
Ein benzinbetriebener Schiffsgenerator kann auf kleineren Booten mit Benzinantrieb sinnvoll sein, wenn kein zweiter Kraftstoff mitgeführt werden soll. Damit gehen zwei zusätzliche Anforderungen einher. Erstens müssen im Motorraum zündgeschützte elektrische Komponenten installiert werden; in den USA ist dies für Freizeitboote nach 33 CFR 183 vorgeschrieben und auch in den ABYC-Standards festgelegt. Zweitens erzeugen Benzinmotoren wesentlich mehr Kohlenmonoxid als Dieselmotoren, weshalb CO-Melder in Aufenthaltsräumen (ABYC A-24, nach UL 2034 geprüfte Melder) und regelmäßige Kontrollen der Abgasanlage unerlässlich sind.
Wie werden Hilfsmotoren auf Schiffen angeordnet?
Auf Schiffen, die unter SOLAS Kapitel II-1 fallen, muss die Hauptstromversorgung aus mindestens zwei Stromerzeugungsaggregaten bestehen. Diese müssen so dimensioniert sein, dass bei Ausfall eines beliebigen Aggregats die übrigen weiterhin die für Antrieb und Sicherheit erforderlichen Verbraucher versorgen können. Eine unabhängige Notstromquelle sichert diese Versorgung ab, typischerweise ein Notstromgenerator oberhalb des obersten durchgehenden Decks und außerhalb des Hauptmaschinenraums.
Zu den praxisüblichen Anordnungen auf Arbeitsbooten und kleinen Schiffen gehören:
- Zwei oder drei identische Aggregate, sodass eines läuft, eines in Bereitschaft steht und eines gewartet werden kann.
- Ein kleineres Hafenaggregat für die geringe nächtliche Last, um einen großen Generator nicht mit zu geringer Last betreiben zu müssen.
- Wellengeneratoren, die auf Schiffen mit langen, gleichmäßigen Fahrtabschnitten vom Hauptmotor oder Getriebe angetrieben werden.
- Parallelbetrieb mit Lastaufteilung, sodass Aggregate je nach Bedarf gestartet und abgeschaltet werden können.
Bei klassifizierten Schiffen benötigen Hilfsmotor, Wechselstromgenerator und Schalttafel normalerweise eine Klassenzulassung; Motoren über 130 kW auf Schiffen unter MARPOL Anlage VI benötigen ein EIAPP-Zeugnis. Die Standardisierung auf eine Motorenfamilie für Antrieb und Stromerzeugungsaggregate vereinfacht die Ersatzteilhaltung. Dieser Ansatz wurde beim Motorenlieferprojekt für einen Aggregatbauer angewendet.
Was ist bei Generatoren für kleine Boote und Segelboote zu beachten?
Kleine Schiffsgeneratoren für Boote unter etwa 12 m liegen typischerweise im Bereich von ungefähr 2 bis 8 kW. Die kleinsten Schiffsdieselgeneratoren sind kompakte Ein- bis Dreizylinderaggregate, die unter den Cockpitboden oder in eine Achterpiek passen.
Prüfen Sie vor dem Einbau eines Generators in ein kleines Boot, ob die Verbraucher den Aufwand rechtfertigen. Ein Generator auf einem Segelboot dient meist zum Laden der Batterien; eine leistungsstarke Lichtmaschine am Motor, Solarmodule und eine Lithiumbatteriebank mit Wechselrichter können denselben Bedarf mit weniger Gewicht und Wartung decken. Klimaanlage, elektrisches Kochen und Meerwasserentsalzungsanlagen sind die Verbraucher, die einen Generator meist lohnend machen.
Bei größeren Booten und Arbeitsbooten veranschaulichen kompakte Schiffsdieselmotoren der Klasse 40–75 kW, etwa der TD226B-3C-Schiffsmotor mit 40 kW, die Größenordnung des benötigten Motors. Prüfen Sie im Datenblatt, ob ein bestimmtes Modell als Antriebsmotor oder als Generatorvariante mit konstanter Drehzahl geliefert wird.
Wie viel kostet ein Schiffsgenerator?
Der Preis eines Schiffsgenerators hängt hauptsächlich von der Leistung, der Kühlungsart, einer gegebenenfalls enthaltenen Schallschutzhaube, den Steuerungs- und Parallelbetriebsfunktionen, der Klassenzertifizierung und der Emissionsstufe ab. Installation, Abgasanlage, Kraftstoffleitungen und Arbeiten an der Schalttafel können die Gerätekosten erheblich erhöhen; vergleichen Sie Angebote daher bei gleichem Leistungsumfang.
MARS liefert Dieselmotoren für Aggregatbauer und den Einsatz als Schiffshilfsmotor, führt vor dem Versand Motorprobeläufe mit schriftlichem Bericht und Video durch und versendet FOB oder CIF Shanghai. Zur Dimensionierung und Angebotserstellung für ein Aggregat senden Sie uns Ihre Verbraucherliste und Schiffsdaten.
Häufig gestellte Fragen
Welche Größe muss mein Schiffsgenerator haben?
Addieren Sie die Betriebsleistung aller gleichzeitig laufenden Verbraucher sowie die größte Motoranlaufspitze und wählen Sie ein Aggregat, bei dem die normale Last etwa 50–80 Prozent der PRP-Nennleistung beträgt. Kleine Kajütkreuzer benötigen häufig 4–8 kW; Boote mit mehreren Klimageräten benötigen üblicherweise 10–25 kW.
Was ist der Unterschied zwischen einem Schiffsgenerator und einem gewöhnlichen Generator?
Ein Schiffsaggregat verwendet Wärmetauscher- oder Kielkühlung, eine wassergekühlte Abgasanlage, korrosionsbeständige Werkstoffe und Sicherheitsabschaltungen, die für einen geschlossenen Maschinenraum geeignet sind. Ein landgestützter Generator besitzt üblicherweise eine Kühlerkühlung und eine heiße, trockene Abgasanlage, die unter Deck nicht sicher ist.
Was ist ein Hilfsmotor auf einem Schiff?
Als Hilfsmotor gilt jeder Motor an Bord außer dem Hauptantriebsmotor, meist der Dieselmotor zum Antrieb eines Generators. Schiffe unter SOLAS führen normalerweise mindestens zwei Hilfsstromerzeugungsaggregate mit.
Kann ich einen Generator dauerhaft mit geringer Last betreiben?
Wird ein Dieselgenerator über längere Zeit unter ungefähr 30 Prozent Last betrieben, kann dies zu Nassrußbildung, Kohlenstoffablagerungen und Kraftstoffverdünnung des Öls führen. Wählen Sie bei geringer Grundlast ein kleineres Aggregat oder ergänzen Sie ein Hafenaggregat.
Wird ein Bootsgenerator nach kW oder kVA dimensioniert?
Ermitteln Sie die Last in kW und prüfen Sie anschließend, ob die kVA-Nennleistung des Wechselstromgenerators die Motorlasten abdeckt; bei einem Leistungsfaktor von 0.8 ergibt sich kVA aus kW geteilt durch 0.8. Bei einem hohen Anteil an Motorlasten können kVA und Anlaufstrom statt kW die begrenzenden Faktoren sein.
