Das richtige Gerät zur Kühlung von Elektro- und Hybridschiffsantrieben

In nur wenigen Jahren haben sich Elektro- und Hybridantriebe von einem Nischenmarkt zu einer ernsthaften Mainstream-Lösung für Schiffsantriebssysteme entwickelt.

Ursprünglich als Option für kleine Freizeitboote gedacht, hat seine Weiterentwicklung zu Systemen geführt, die über 100 kW saubere, emissionsfreie Energie bereitstellen!

Bei der Weiterentwicklung von Antriebssystemen stellt sich ständig die Frage, wie die erzeugte Wärme innerhalb der Betriebsparameter gehalten werden kann, um die Systemleistung sicherzustellen und Systemausfälle aufgrund thermischer Überlastung auszuschließen.

Zu den Bereichen, die gekühlt werden müssen, gehören die Bordbatterie und das Ladegerät, der AC-DC-Wandler, der DC-DC-Wandler, der elektrische Antriebsmotor, Transformatoren, Wechselrichter sowie Batterieladestationen an Land.

Obwohl alle Systeme eine unterschiedliche Wärmeableitung erfordern, gibt es allgemeine Richtlinien, die angewendet werden können, um die typische Größe des erforderlichen Wärmetauschers zu bestimmen.

Beispielsweise verliert ein Elektromotor gewöhnlich etwa 6 % der Nennleistung in Form von Wärme. Daher benötigt ein 100 kW-Motor möglicherweise eine Einheit, die in der Lage ist, 6 kW Wärmeenergie abzuführen. Die zugehörigen Komponenten benötigen in der Regel eine zusätzliche Verlustleistung von 3 % der Motorleistung, während für die Batterien eine zusätzliche Kühlung erforderlich sein kann.

Der Kühlmittelfluss wirkt sich auch auf die Leistung eines Wärmetauschers aus und variiert typischerweise von einem elektrischen System zum anderen. Daher würde im obigen Beispiel ein 100 kW-System also mindestens 9 kW Wärmeabfuhr erfordern. Die nachstehenden Leistungsdiagramme zeigen, dass bei einem Kühlmittelfluss durch das System von 40 l/min ein Bowman EC100-Wärmetauscher für diese Aufgabe geeignet wäre. Beträgt der Kühlmitteldurchfluss jedoch nur 15 l/min, wäre ein größerer FC100-Wärmetauscher erforderlich, da ein niedriger Kühlmitteldurchfluss die Kühlleistung eines jeden Wärmetauschers erheblich verringert!

Wärmetauscher der EC-Serie

Wärmetauscher der FC-Serie

Angegeben sind Werte für: Kühlmitteltyp: Wasser-Glykol-Gemisch 50:50. Meerwassereintrittstemperatur: 30 °C bei 50 l/min. Kühlmitteleintrittstemperatur: 50 °C.

Bowman-Wärmetauscher lassen sich einfach in das Design des Antriebssystems integrieren und erfordern oft nur eine einzige Einheit. Bei einigen Installationen kann jedoch ein Sekundärkreislauf erforderlich sein, wenn Komponenten (z. B. die Batterie) spezielle Kühlanforderungen haben. Die folgenden Abbildungen zeigen drei typische Szenarien für die Kühlung von Elektro- und Hybridsystemen.

Zwei in Reihe installierte Wärmetauscher steuern die unterschiedlichen Kühlanforderungen der Batteriebank und der Wechselrichter-/Antriebskreise.

Bei dieser Installation wird ein einzelner Wärmetauscher verwendet, um die doppelten Wechselrichter-/Antriebskreise zu kühlen.

Ein einziger Wärmetauscher kühlt sowohl die Hybridmotoren als auch die Wechselrichter sowie zwei separate Kühler, die in diesem Hybridsystem installiert sind.

Elektro- und Hybridsysteme sind in der Regel für den Betrieb bei Meerwassertemperaturen von über 30 °C ausgelegt, daher ist die Auswahl der richtigen Einheit entscheidend für Leistung und Zuverlässigkeit. Nach Übermittlung der folgenden Informationen kann Bowman eine computergestützte Produktauswahl bereitstellen, um den am besten geeigneten Wärmetauscher für eine bestimmte Anwendung zu empfehlen:

Art und Konzentration des Kühlmittels

Abzuführende Wärme (in kW)

Erforderliche Kühlmittelaustrittstemperatur (in °C)

Kühlmittelfluss (in l/min)

Meerwassertemperatur (in °C)

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an unser Vertriebsteam unter +44 (0) 121 359 5401 oder per E-Mail an [email protected].