Lautloser Strom für Regatta- und Langstreckenyachten: Die Brennstoffzelle

StromNach 40 Jahren Offshore Regattasegeln ist mir kein Morgengrauen bekannt, an dem nicht vor dem Kaffee schon die Hauptmaschine mit ihrem nervenden Krach gestartet wurde, weil die Batterien wieder auf 11,4 Volt waren und die Windinstrumente anfingen, herumzuspinnen. Unter Spinnaker sind dann die Abgase gleich inklusive, bei viel Wind an der Kreuz bangt man darum, wie viele Grad Krängung der Maschine eigentlich zugemutet werden darf. Dabei wurde doch schon gestern Abend eine Stunde geladen, aber die Akkus sind immer leer, egal, ob man die Kühlbox nun abschaltet oder nicht: Strom kenne ich nur als Unthema!

Wir haben von Rogers 46 "Varuna" über das kleine Wunder "Brennstoffzelle" schon im letzten Jahr gehört, angeblich Gotland Rund kein einziges Mal mit der Maschine geladen. In diesem Sommer hatten wir sie selbst im Einsatz, die EFOY Brennstoffzelle 1600 und auf Langstrecken-Wettfahrten wie Göteborg Offshore im Skagerak, Fyn Rund oder auf unserer Sommertour in den westschwedischen Schären eingesetzt. Um es vorwegzunehmen: Wir sind begeistert! Und um es auch gleich zu sagen, diese Brennstoffzelle liefert einen Ladestrom von 5,4 Ampere bei 12 Volt, also rund 65 Watt oder 1600 Wattstunden am Tag. Vielleicht reichen 65 Watt für die größere Fahrtenyacht mit Kühlschrank, Ankerwinde, Autopilot und 220 V Konverter für den Haarföhn ohne gelegentlichen konventionellen Beistand nicht aus, aber für sparsamere Energieverbraucher wie unsereins ist die Zelle rund um die Uhr ohne Zusatzhilfe eine feine Sache. Warum?



Diese Zeilen entstehen im Kattegat bei 24 kts true Wind aus 50 Grad und ein paar Regenwolken, in kleinen Surfs Bestmarke 13,2 kts Speed, auf dem Weg von Anholt nach Kiel. Und im Gegensatz zu vielen Rennen Rund Skagen läuft jetzt an dieser Position also einmal nicht der kleine Benzingenerator oder die Hauptmaschine, weil die Batterien notorisch unter 12V anzeigen, nein, ganz entspannt 12,66 V, alle PCs an, Kühlbox an, kein Gestank, kein Krach, kein Benzin vorbeigekleckert, keine Stromsorgen!

Die Brennstoffzelle liefert fast unbemerkt und vollautomatisch im Zusammenspiel mit der Batterie genügend Strom für die Elektronik und Navigationsinstrumente, die kleine Kühlbox, den Computer sowie nachts für die Posi’s und die Instrumentenbeleuchtung - eben 65 Watt. Erstaunlicherweise sind unsere größten Stromfresser ausgerechnet die Instrumentenbeleuchtung der B&G Displays und das wasserdichte Panasonic Tough Book, hier müssen die 12 Volt erst auf 19V transformiert werden, das kostet Amperes! Deutlich sparsamer geht es mit einem Asus eePC Netbook, das direkt die 12V ohne Ladegerät aus dem Bordnetz verdaut. So oder so ist die bewährte 120 Ah Bord-Batterie aber ein unverzichtbarer Bestandteil des hybriden Energie-Konzeptes, denn was die Brennstoffzelle möglicherweise nachts nicht schafft, kann sie der Batterie "entleihen" und ihr am Tage wieder zurückgeben...

Das Prinzip der Brennstoffzelle basiert auf einer Art „umgedrehten“ Elektrolyse. Das Strom erzeugende Herzstück der EFOY-Brennstoffzellen ist der Stack (engl. Stapel). Er besteht aus einzelnen Zellen, die jeweils aus Anode, Kathode und einer Membran aufgebaut sind, die als Elektrolyt Anode und Kathode voneinander trennt. Durch die Membran können positiv geladene elektrische Teilchen, die Protonen, diffundieren. Auf der Seite der Anode werden Wasser und Methanol zugeführt, auf der Seite der Kathode Sauerstoff aus der Umgebungsluft. In der Reaktion an der Anode entstehen H+-Ionen und freie Elektronen, sowie als Reaktionsprodukt Kohlendioxid (CO2). Die Protonen können die Membran durchqueren, die Elektronen müssen über einen angeschlossenen Stromkreis auf die Kathodenseite wandern und erzeugen dabei Strom. An der Kathode entsteht aus den H+-Ionen, dem Luftsauerstoff und den Elektronen Wasserdampf.

Strom2 Man benötigt als Betriebsstoff also Methanol, welches EFOY in speziellen 5- oder 10 Liter Tankpatronen liefert, die es weltweit an 1500 Stützpunkten geben soll, in Hamburg hatten wir auf jeden Fall kein Problem, diese Kanister für ca. 20 € das Stück zu erwerben. Wir haben in diesem Sommer aber für ein quasi Dauersegeln mit mehreren Crews nur 4 Patronen benötigt, denn wenn Landstrom vorhanden ist oder die Hauptmaschine läuft, schaltet die Automatik der Zelle ab. Es gibt an der Fernbedienung nur 2 Zustände: AUS oder AUTOMATIK, viel mehr muss man nicht wissen.

Neben einer sehr geringen Menge CO2 (sie soll nach Aussage des Herstellers der Menge in der Atemluft einer erwachsenen Person entsprechen und damit unbedenklich sein) entsteht neben dem Strom auch Wärme, die mit einem kleinen Gebläse abgegeben wird. Diese Wärme ersetzt zwar keine Bordheizung, wärmt die Kabine an kühlen Tagen aber etwas auf. Bei über 25 Grad Außentemperatur ist dieser Nebeneffekt innen verständlicherweise unerwünscht, insofern stellt sich die Frage der Montage mit einem Abluftschlauch nach außen, was in der Betriebsanleitung auch nahegelegt wird. Bei unserer Selbstmontage in Cuxhaven kurz vor dem Start zur Nordseewoche war es aber so kalt, dass wir uns für die wärmende Variante entschieden und das auch bei den bekannten 30Grad Plus im Juli überlebt haben.

Die Efoy 1600 hat etwa die Maße einer 120Ah Batterie (43,5x 20,0x 27,6cm H), ist etwas höher, aber nur 7 kg schwer! Wir konnten sie daher auf den Platz unserer nun überflüssigen 2. Batterie stellen und über einen kurzen Weg mit der Hauptbatterie verbinden. Allerdings wurden in der Seitenwand des alten Batteriefachs 2 Lüftungslöcher mit einem Durchmesser von ca. 15cm notwendig, für die Zuluft, und für die Abwärme, die – wie gesagt – deutlich fühlbar mit dem Lärmpegel eines leisen PC-Lüfters austritt.

Der Verbrauch wird vom Hersteller mit 0,9l Methanol pro Kilowatt Stunde angegeben, wir sind mit unseren 4 Kanistern lässig ausgekommen. Wenn die Zelle ständig 24 Stunden laufen lassen würde, käme man mit einem 5l Kanister gut 4 Tage zurecht (wenn die Batterie am Start geladen ist), reicht also für ein 600 sm Race wie das Fastnet oder Rund Skagen. Das Umschalten auf den Reservekanister ist im laufenden Betrieb möglich und kein Problem. Bei einem normalen Törn in die Schären sieht die Sache hingegen völlig anders aus, da man ohnehin ab und an die Maschine startet oder sogar Landstrom bekommt. Hier haben wir in 14 Tagen mit 5 Personen und zeitweise einsamen Ankern nicht einmal einen halben Kanister verbraucht. Denn die Zelle schaltet sofort ab, wenn genügend Spannung vorhanden ist.

Ich denke, die Brennstoffzelle ist ein Must Have für jeden Offshore Segler, der die Ruhe mag und auf den Gestank verzichten kann .. und auf überflüssige Stromverbraucher. Da verschieden (teure) Modelle mit einer Leistung zwischen 25 und 90 Watt angeboten werden, sollte man sich überlegen, wie viel Strom man auf einem Törn mit einer üblicherweise vorgeladenen Batterie wirklich benötigt und die Ohnehin-Ladezeiten der Hauptmaschine oder Landstrom einkalkulieren. Wer mit maximal angebotenen 2,1 Kilowatt Stunden am Tag nicht auskommt und das nötige Kleingeld hat, kann auch mehrere Zellen parallel schalten oder vielleicht seine bessere Hälfte bitten, auf den Haarföhn auf See zu verzichten.

Auch die Wartung soll sich auf das Nachfüllen von einem Service-Fluid sowie Anti-Frost Maßnahmen beschränken (im Winter ggfs.mit Frostschutzmodus angeschlossen lassen), wir sind gespannt, ob die Zelle auch in den nächsten Jahren so problemlos mitsegelt wie in diesem Sommer.

Volker Andreae

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