Die JaJapami und ihre Crew

Seit dem 27.07.2017 sind wir, Jana, Jan-Dirk, Paul und Michel Lohmüller, auf unserer JaJapami unterwegs. Ab Frankreich Richtung Westen auf die Barfußroute: Karibik, später Panamakanal und Südsee bis Australien.

Unterwegs zum Christmas Dinner 2017 in der Karibik

Was treibt eigentlich die JaJapami an?

Oder: „Yes, we have electric motors!“

August 2018

Neben der Frage, was uns antreibt, kommt auch immer wieder die, was die JaJapami antreibt! Ein großes und spannendes Thema, das ich bisher weitgehend umschifft habe, denn bevor man ein Experiment publiziert, wartet man natürlich erst einmal die Ergebnisse ab!

Eine kleine Einführung, wie wir sie gewöhnlich auch neuen Bekannten erzählen:

JD ist Ingenieur, ich bin Biologin. Umweltbewusst und nachhaltig zu leben war uns schon immer sehr wichtig. Als wir anfingen, uns konkreter für ein Schiff zu interessieren, stießen wir auf die Möglichkeit, statt eines Dieselmotors einen elektrischen Primärantrieb auf unserer Segelyacht zu nutzen. Wir sahen und sehen darin die Technologie der Zukunft für Segler: geringer Ressourcenverbrauch, beste Nutzung von Wind-, Wasser- und Solarenergie und eine wunderbare Befreiung von diesen lauten und stinkenden Dieselmotoren.

Nach viel Vorbereitung, technischen Analysen und einigen Mühen ist JaJapami im Juli 2017 tatsächlich mit folgender Ausstattung zu unserer Reise aufgebrochen.

Das von Oceanvolt konzipierte Antriebssystem besteht aus den folgenden Hauptkomponenten:

  1. Zwei Oceanvolt SD-15 Saildrive-Elektromotoren, die über die Antriebswellen, jeweils mittels eines Saildrive-Getriebes, die Faltpropeller antreiben. Diese Motoren leisten im Dauerbetrieb 12 kW und maximal für 30 Minuten 15 kW.
  2. Zwei Faltpropeller des Herstellers Gori, die einerseits den Wasserwiderstand unter Segeln sehr deutlich reduzieren, und andererseits, unter Segeln, durch das Oceanvolt-System aufgefaltet werden können, um über die dann entstehende Drehung der Propeller, durch das vorbeiströmende Wasser, über das Getriebe den Motor drehen, so dass dieser Strom generiert. Die regenerative Nutzung unter Segeln ist einer der ganz großen Vorteile des Oceanvolt-Systems. Wir können bei relativ langsamer Fahrt von 5-8 Knoten pro Motor etwa 300-700 Watt regenerieren. Bei zügiger Fahrt schaffen es die Motoren, jeweils bis zu 2 kW (2000 Watt) zu erzeugen. Und das ohne einen nennenswerten Geschwindigkeitsverlust, den ich auf 0,3 bis 0,5 Knoten schätze. Exakt lässt sich das leider nur im Testbecken ohne natürliche Einflüsse messen, aber das haben wir ja nicht im Atlantik. Was hier noch zu verbessern war, ist, dass die Gori-Propeller mit zwei Propellerflügelstellungen standardmäßig geliefert werden. Diese sogenannte Overdrive-Funktion soll bei Manövern mehr Drehmoment bringen, ist aber leider bei höheren Geschwindigkeiten ungünstig für das Strömungsverhalten des Wassers an dem Propeller.
  3. Zwei Motor-Controller, die den 48 Volt Gleichstrom auf die erforderliche Frequenz und Spannung modulieren. Dies sind unscheinbare grau verkleidete Elektronikschaltungen, die ebenso elementar für den Betrieb sind, wie die Motoren. Bei uns sind diese gut geschützt unter einer Sperrholzplatte verbaut, um sie vor Regen und Spritzwasser schützen, wenn die Motorraumzugänge geöffnet sind. Hier brauchten wir wegen des gut geschützten Einbaus zusätzliche 12 Volt Lüfter, wie sie in der Computertechnik verbaut werden. Sie sorgen nun automatisch im Betrieb für einen stetigen Luftstrom, der die passiven Kühlelemente der Controller mit kühlerer Luft versorgen.
  4. Eine Batteriebank mit insgesamt 12 SuperB Lithiumionen-Akkus (LiFePO4). Insgesamt haben wir damit eine Speicherkapazität von ca. 25 kWh. Der gewählte Werkstoff dieser Batterien kann sich nicht selbst überhitzen, wie man das von herkömmlichen Lithiumionen-Akkus aus Mobiltelefonen oder Notebooks (leider) kennt. Im Normalfall laden wir diese Batteriebank bis zu 80 % der Maximalkapazität mit dem Generator, oder 100 % wenn wir am Landstrom hängen oder die Regenerierungsenergie unter Segeln nutzen. Bei den letztgenannten Ladungsströmen wird der Ladestrom durch einen MPPT-Lader sehr gezielt eingestellt, um die Batterien nicht zu überlasten. Der Generator lädt mit einem voreingestellten Ladestrom, der nicht mit einem MPPT-Lader „dosiert“ werden kann. Üblicherweise laden wir ab einer Restkapazität von 30 % unterwegs mit dem Generator nach. Dies hat sich in der Praxis als gut erwiesen, so dass es selbst bei einem Problem z.B. mit dem Generatorstart noch genug Reserven gibt, um unerwünschte Stresssituationen zu vermeiden. Es stehen uns dann immer noch gut 5 kWh Reserve zur Verfügung.
  5. Das Kraftwerk, ein Gleichstrom-Generator des Herstellers Fischer Panda, Modell AGT-22000. Dieser läuft (leider) mit Diesel, ist aber sehr gut schallgekapselt und mit einem weltweit in Baumaschinen eingesetzten Motor von Kubota ausgestattet. Mit dem voreingestellten Ladestrom liefert er uns im Betrieb ca. 21 kWh. Dies ermöglicht es, die Batteriebank von 30 % auf 80 % innerhalb von etwas über 30 Minuten Laufzeit zu laden. Außerdem war für uns der Sicherheitsaspekt wichtig, dass wir beide Elektromotoren auf fast der maximalen Dauerleistung fahren können. Da der Generator 48 Volt erzeugt, werden die Elektromotoren bei Bedarf direkt vom Generator gespeist, ohne das der Strom durch die Batteriebank läuft. Also ist der Betrieb auch möglich, wenn das Batteriemanagement ausfallen sollte (nur ein hypothetischer Fall). Ein Zukunftstraum wäre, den Generator durch eine Brennstoffzelle zu ersetzen, um dann die wesentlich höhere Effizienz und Umweltverträglichkeit zu nutzen. Aber soweit wir informiert sind, gibt es bislang leider keinen Anbieter für solch ein System, das bezahlbar und erprobt ist.
  6. Vier hocheffiziente Solarpaneele mit einer maximalen Gesamtleistung von 800 Watt. Sie sind jeweils zu zweit in Reihe geschaltet, um 48 Volt Ladestrom zu generieren. Tatsächlich schaffen es die Solarzellen in der Karibik etwa 2,8 kWh Strom pro Tag (ca. 9-10 Stunden Sonnenschein) zu generieren.
  7. Das Batteriemanagement-System sorgt dafür, dass die Batteriebank gleichmäßig ge- und entladen wird und überwacht die Zellen jedes einzelnen Akkus.
  8. Zwei Inverter mit jeweils 8 kW Leistung des Herstellers Victron, Modell Quattro. Diese laufen im Master-Slave-Modus, so dass keines der Geräte besonders hohen Belastungen ausgesetzt ist. Sie sorgen dafür, dass der Strom von Land, also in den Marinas, auf 48 Volt Gleichstrom transformiert wird und die Batteriebank lädt. Außerdem stellen sie uns „europäischen“ Strom mit 230 Volt und 50 Hertz für unsere Bordgeräte zur Verfügung. Sie betreiben also unseren Induktionsherd, die Seewasserentsalzungsanlage (180 Liter pro Stunde), bei Bedarf den Trinkwasserboiler, die Miele Waschmaschine, den Geschirrspüler und die üblichen Geräte wie Computer und Telefone mit dem benötigten Strom.
  9. Zwei 48/12 Volt Inverter für die Umspannung von dem Batteriebank-Strom von 48 Volt DC auf 12 Volt DC für die Versorgung der zwei Service-Batterien (auch SuperB LiFePO4). Diese versorgen alle 12 Volt Geräte mit dem benötigten Strom, z.B. die Kühlschränke, den Autopiloten und die Kartenplotter sowie die Ankerwinch und unsere eine Elektrowinch am Steuerstand für den Segeltrimm.
  10. Die zwei originalen Dieseltanks, die bei der Saba standardmäßig eingebaut werden. Jeder hat ein Volumen von 470 Litern Diesel. Sie sind mit einer Kraftstoffpumpe verbunden, so dass wir vom Backbordtank in den Steuerbordtank umpumpen können. Der Generator wird von dem Steuerbordtank gespeist. Durch diese Tanks ergibt sich eine theoretische Reichweite bei 5 Knoten Fahrt von etwa 1500 bis 2000 Seemeilen, wenn sie vollgefüllt sind.

Es war wunderbar, dass erste Mal fast lautlos aus dem Hafenbecken in La Rochelle heraus zu manövrieren!

Und das ist es immer noch. So oft schon haben wir mittlerweile irgendwo festgemacht, um nur fünf Minuten später einen oder gleich mehrere brennend interessierten Menschen, meist Männer, kopfüber in unseren Motorräumen hängen zu haben. (Ich wollte eigentlich immer eine Fotogalerie von diesem Anblick, der sich mir da regelmäßig bietet anlegen – aber das tut man natürlich nicht ;). Denn wer sich auskennt, hört sofort, dass er (fast) nichts hört!

JaJapami ist natürlich nicht das erste Schiff mit Elektroantrieb, dennoch in dieser Konstellation ein Versuchstyp. Schließlich ist ein Katamaran von unerwarteten 20 Tonnen Gewicht (erwartet hatten wir 18 Tonnen im beladenen Zustand) kein Pappenstiel, wenn man daran denkt, dass nur zwei Motoren, mit einer maximalen Leistung von zusammen 30 kW, ihn bewegen.

Es war klar, dass wir uns zusammen mit allen Beteiligten auf Neuland begeben und zunächst hat dieser Antrieb uns, d.h. vor allem den Skipper, viel Nerven gekostet. Nicht alles lief rund und wie erwartet, musste Einiges nachjustiert werden. Steckt man mittendrin, in diesem Optimierungsprozess, können Einem schon einige graue Haare wachsen. Aber jetzt, da der Antrieb reibungslos läuft und die Pami wirklich die erhoffte Leistung unter Motor bringt, sind wir äußerst zufrieden mit dem System und ehrlich gesagt auch ein bisschen Stolz auf unserem Entwicklungsbeitrag. Die Zusammenarbeit besonders mit Oceanvolt, die das System entwickelt und spezifiziert haben, ist immer super gewesen. Wir haben das gemeinsame Ziel verfolgt, dieses System auch auf einem deutlich schwereren Boot zum laufen zu bringen, und haben es letztendlich geschafft. Viele unserer Beobachtungen und Probleme sind bei Oceanvolt sehr interessiert aufgenommen worden und haben für Systemverbesserungen gesorgt. Insbesondere sind hier die Kühlung der Motor-Controller und der Motoren selbst zu nennen. Mit unseren Messdaten haben die Entwicklungsingenieure in Finnland noch sehr viele zusätzliche Infos aus der Praxis eines Katamarans im Langfahrtdienst bekommen. Da gibt es doch viele Anforderungen, die für die meisten Wochenend- und Urlaubssegler nicht gelten. Als Beispiel seien die wesentlich höheren Wasser- und Lufttemperaturen in der Karibik genannt, die weiter nördlich für das bis dahin konzipierte System kein Hindernis waren. Hinzu kommt noch viel Erfahrung mit verschiedenen Faltpropellerkonfigurationen, die auch zu neuen Designs führen werden oder auch geführt haben.