Fähre Konstanz-Meersburg: Elektrische Energieversorgung durch Induktion
Ein innovatives System zur Stromversorgung der Autofähre zwischen Meersburg und Konstanz haben Student*innen der Fakultäten Elektro- und Informationstechnik und Maschinenbau entwickelt. Die Stadtwerke Konstanz wollen es umsetzen.
Das strategische Ziel des Projektes für die Studierenden ist die Elektrifizierung der Fähren Konstanz Meersburg. Der Betrieb der Fähre mit Diesel soll komplett durch eine vollelektrische Lösung ersetzt werden, ohne dabei Abstriche bei der Sicherheit, Geschwindigkeit oder Zuverlässigkeit der Fähre zu machen. Aufgrund des enormen Umfangs des Projektes wurde es in mehrere, operative Ziele unterteilt.
Ziel der Projektarbeit ist es, zunächst ein Konzept für die Automatisierte Versorgung des Bordnetzes zu erstellen, das über ein Batteriesystem gespeist wird. Das Batteriesystem soll während des Andockvorgangs über eine induktive oder kabelgebundene Verbindung automatisch aufgeladen werden. Das Antriebssystem der Fähre soll zu diesem Zeitpunkt noch nicht ersetzt werden, sondern nur der Dieselgenerator, der für die Versorgung der Nebenverbraucher zuständig ist.
Für die Solgenia soll dabei dasselbe Konzept wie für die Fähre umgesetzt werden. Da es sich bei der Solgenia bereits um ein elektrisch, beziehungsweise hybrid, angetriebenes Boot handelt, wird hierfür primär der Ladevorgang an Land durch die Umsetzung des Konzeptes vereinfacht.
Zunächst wurde eine Anforderungsliste erstellt von allen Aspekten, welche für das Projekt wichtig werden könnten. Hierbei wurden Punkte wie Energie-Übertragungskonzepte, Auslegung des Ladesystems, Rahmenbedingungen und Schutzmaßnahmen diskutiert.
Gemeinsam mit dem gesamten Team, welches aus Maschinenbau und Elektrotechnik Studenten besteht, sowie den Betreuenden Professoren der jeweiligen Fakultäten (Prof. Dr. Peter Stein und Prof. Dr. Heinz Rebholz) wurden verschiedenen Ladekonzepte diskutiert und sich auf die Verfolgung des Induktiven Konzeptes geeinigt. Auch in Rücksprache mit den Stadtwerken Konstanz wurde diese Idee angenommen.
Um verlässlich ein Induktives Gesamtsystem für die FS Meersburg auslegen zu können, musste zunächst die zentrale Frage, wieviel Leistung die Fähre während den Überfahrten und den Liegezeiten benötigt, geklärt werden. Dies ist essenziell da aufgrund der Leistung erst weitere Überlegungen über die benötigte Größe eines Batteriesystems oder der Wechselrichter und infolge dessen der zu übertragenden Leistung, angestellt werden können. Um die Leistung der FS Meersburg bestimmen zu können wurden mehrere Leistungs-Messungen zusammen mit den Stadtwerken Konstanz während des Fährbetriebes über die Dauer mehrere Überfahrten durchgeführt .
Zur Auswertung der Messdaten wurde ein eigenes Programm anhand der Software LabVIEW geschrieben. LabVIEW hat den großen Vorteil, dass schnell eine grafische Visualisierung implementiert und die Auswertung dieser großen Datenmenge vergleichsweise schnell ausgeführt werden kann. Anhand dieser Auswertung wurde eine Gesamtleistung ermittelt welche als Grundlage für weitere Überlegungen dient.
Da sehr früh eine Zusammenarbeit mit dem Hersteller für induktive Platten „ipt“ im Raum stand, versuchten wir zu berechnen, wie viele Induktive-Platten des Herstellers für die Fähre nötig wären. Dabei wurden verschiedenen Szenarien für den Winter- und Sommerbetrieb auf Grundlage der ermittelten Gesamtleistung durchgerechnet.
Zur weiteren Auslegung des Gesamtsystems wurde für die die einzelnen Komponenten (Wechselrichter, Batteriesysteme) jeweils Marktrecherchen durchgeführt, um in Erfahrung zu bringen, was im Moment schon auf dem Markt erhältlich ist.
Die Solgenia ist bereits mit einem vollständig elektrischen Antrieb, sowie einem Batteriesystem ausgestattet. Diese müssen bei der Planung und Umsetzung einer induktiven Landstromversorgung berücksichtigt werden. Hier liegt die Hauptaufgabe in der Marktrecherche einer induktiven Platte welche zu den Anforderungen der Solgenia passt. Zudem die Überlegung, wie diese in das bestehende System optimal integriert werden kann.