Stromversorgung in unbemannten Schiffen Herausforderungen auf hoher See

Stromversorgungssysteme bei unbemannten Schiffen
Stromversorgungssysteme bei unbemannten Schiffen

Wir alle kennen die Themen um selbstfahrende Autos. Wahrscheinlich aber haben die wenigsten bisher von unbemannten Schiffen gehört. Die damit verbundenen extremen Anforderungen an die Zuverlässigkeit stellen die Entwickler von Stromversorgungen vor große Herausforderungen.

Große Flotten von Wasserfahrzeugen, die ohne operative Crew von Dock zu Dock navigieren, stecken noch in den Kinderschuhen, aber in ersten Projekten wie beispielsweise dem „Maritime Unmanned Navigation Through Intelligence In Networks“ (MUNIN [1]) wurden die Machbarkeit untersucht und Prüfstände für zukünftige Aktivitäten entwickelt. Wenn man bedenkt, dass unbemannte Schiffe extreme Anforderungen an die Zuverlässigkeit stellen werden, angefangen beim Hauptgenerator bis hin zum letzten Point of Load, wird klar, dass die Herausforderungen an Entwickler von Stromversorgungssystemen weit über das hinaus gehen werden, was wir heute kennen.

State of the Art bei Netzteilen für die Schiffahrt

Zukünftige Generationen von Netzteilen für unbemannte Schiffe sind noch nicht endgültig definiert; dennoch ist es wichtig, die spezifischen Ausprägungen des Marinesegmentes zu verstehen, die hinsichtlich der Umgebungsbedingungen und hinsichtlich verschiedener Regularien recht einzigartig sind.

Aufgrund der Eigenheiten dieser Branche sind die Anforderungen, die Produkten und Systemen für Schiffs- und Offshore-Installationen auferlegt werden, weitaus höher als das, was heute im industriellen Umfeld an Land den Normen entspricht. Zusätzlich sind die internationalen Regularien und Standards für die maritime Industrie sehr komplex. Diese erfordern umfangreiche Kenntnisse der Applikation und deren Einsatzbereiche. Netzteilentwickler müssen beispielsweise viel wissen über die spezielle Spannungsverteilung auf Schiffen, mit der Kombination von AC- und DC-Versorgungsnetzen, über die speziellen Sicherheitsrichtlinien und über viele andere Dinge, wie zum Beispiel Regularien für die verschiedenen Einsatzzonen, die von Schiff zu Schiff und je nach Art der Fracht komplett unterschiedlich sein können.

Die Zonen

Generell werden auf einem Schiff zwei Zonen unterschieden, die „Bridge and Free Deck Zone” und die „General Power Zone”, die zusammen im Grunde alle Bereiche eines Schiffes abdecken.

Für die offenen Deckzonen und den Brückenbereich bestehen erhöhte Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), da hier hochempfindliches Equipment installiert ist, zum Beispiel für die Kommunikation, für Radar und Navigation. Die hier tolerierten Störpegel liegen deutlich unter denen der bekannten EN55022 Level B. Hier wird bereits im Frequenzbereich ab 10 kHz gemessen, während üblicherweise 150 kHz die untere Grenze darstellt.

Die Grenzwerte der mechanischen und klimatischen Parameter sind für Marineanwendungen ebenfalls deutlich schärfer als für gewöhnliche Industrieanwendungen. Beispielsweise sind Vibrationen bis 4 g nicht unüblich, genauso wie große Temperaturschwankungen zwischen –25 °C und +70 °C und hohe relative Luftfeuchtigkeiten, bei denen auch Kondensierung nicht ausgeschlossen werden kann.