Hybride Antriebsanlagen mit Verstellpropellern

Abstract

Hybride Antriebskonzepte ermöglichen unter Einsatz von Frequenzumrichtern den Betrieb elektrischer Maschinen in einem dieselmechanischen Antriebsstrang bei variabler Drehzahl. Dieser bietet gegenüber dem Konstantdrehzahlbetrieb signifikante betriebliche Vorteile im Teillastbereich der Anlage, da die Verstellpropeller näher an der Designsteigung betrieben werden und die Laufzeiten einzelner Dieselmotoren an Bord verringert werden können. Um die Vorteile einer Hybridanlage optimal nutzen zu können, wurde an der Technischen Universität Hamburg eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, eine über den gesamten Betriebsbereich wirkungsgradoptimierte Kombinator-Propellerkurve zu berechnen. Hierbei werden reale Fahrprofile sowie die vorliegende Gesamtanlagenkonfiguration berücksichtigt. Unter Einbeziehung der Bordnetzlast kann somit der Kraftstoffverbrauch unterschiedlicher Anlagenkonfigurationen bereits im frühen Entwurfsstadium quantifiziert werden. Weiterhin werden eine erste Abschätzung der Laufzeiten an Bord befindlicher Dieselmotoren durchgeführt und mittels herstellerspezifischer Wartungsintervalle die Wartungskosten prognostiziert. Durch die Gegenüberstellung mit anderen Propulsionskonzepten wird die Entscheidungsfindung für oder gegen ein Hybridkonzept erheblich vereinfacht.