TEIL C

 

Elektro- und Solarschiffe (XIX)

2024

Dieses Kapitelteil befindet sich gerade in Arbeit...

Im Januar 2024 erscheint in den Blogs ein Außenbordmotor des französischen Start-Ups FinX, bei dem der Propeller durch eine wellenförmige Membran ersetzt ist. Mit dem von Quallen inspirierten Design können sich Boote ähnlich wie Meerestiere durch das Wasser bewegen - was die Firma als ,natürlicher’ bezeichnet.

Zum Hintergrund: Im Jahr 2005 wird von Erik Guillemin das Unternehmen AMS R&D gegründet, um die Möglichkeiten einer von Jean-Baptiste Drevet zusammen mit dem Centre national de la recherche scientifique (CNRS) bereits 1996 erfundenen Fluidantriebstechnologie zu entwickeln und zu vermarkten, die auf ondulierenden Wellenmembranen basiert.

Die Membran der biomimetischen Technologie mit dem Namen Wavera (o. WavEra) bewegt sich wellenförmig wie die Flosse eines Fisches und ermöglicht so den Antrieb von Flüssigkeiten aller Art. Die Technologie findet ab 2018 in der Industrie Anwendung als 200 W Niederdruck-Pumpe mit bis zu 30 % Energieeinsparung gegenüber konventionellen Systemen, sowie im Gesundheitswesen im Bereich der Herzpumpen durch das schon 2012 gegründete Joint Venture CorWave.

Im Laufe von vier Jahren ab 2015 paßt Eriks Sohn Harold Guillemin die Wavera-Technologie für Bootpropulsion an, wobei er die AMS-Patente für die Entwicklung propellfreier Membran-Außenborder im Leistungsbereich von 10 - 150 kW nutzt. 2019 gründet er dann das nautische Spin-off FinX, das bereits im Januar 2020 den i-Lab-Wettbewerb der Bpifrance gewinnt. Dieser Erfolg führt zu einer Pre-Seed-Finanzierungsrunde im Umfang von 1 Mio. € und ermöglicht der Firma die Prototyp-Entwicklung sowie erste Tests.

Die erste öffentliche Präsentation des bionischen Elektro-Miniaußenborders erfolgt im Oktober 2021, als die Firma während der Messe Pollutec in Lyon bei der Ocean Pitch Challenge auf dem 1. Platz landet. Dabei handelt es sich um die erste Ausgabe eines internationalen Wettbewerbs, der von der französischen Vereinigung RespectOcean und der Sustainable Ocean Alliance (SOA) ins Leben gerufen wurde.

Durch zwei Finanzierungsrunden im Januar und Oktober 2022 mit 5 Mio. € bzw. 6 Mio. € Ertrag erhält die FinX dann ausreichend Mittel, um sich an die Industrialisierung und Kommerzialisierung des neuartigen Antriebs zu machen, der unter dem Namen Fin S (früher: Fin 5) bekannt wird. Auf der boot Düsseldorf im Januar 2023 wird der 20 kg schwere 2 kW Motor in einen transparenten Wassertank gestellt, wo er seine Funktion demonstriert, da das Antriebsprinzip von außen kaum zu erkennen ist. Auch Vorführfahren werden angeboten.

Aus dem Wasser heraus ragt nur der kompakte Kopf mit Steuerungselektronik sowie Drehgriff, während sich der Antrieb unter der Wasserlinie befindet: ein röhrenartiger Fortsatz, in dessen kreisrundem Tunnel kein Impeller ist, sondern einfach nichts. Um die Rückseite dieses Kanals zieht sich eine ringförmige rote Elastomermembran, die mit zwölf Schrauben an beweglichen Bolzen befestigt ist. Der elektromagnetische Linearmotor, der unsichtbar innerhalb der Tunnelwände verbaut ist, versetzt diese Bolzen und damit die Membran blitzartig um wenige Millimeter hin- und her, was einen Wasserstrom durch den Kanal erzeugt, und damit einen sicheren, gleichmäßigen Schub, der das Boot leise vorwärts treibt.

Da die Membran durch rhythmische Stromimpulse in Schwingungen versetzt wird, ist kein Dauerstrom notwendig, was Energie spart. Diese bezieht der Motor aus einem Lithium-Eisen-Phosphat-Akku. Einen Propeller, der gegen etwas Hartes schlagen und Schaden nehmen oder von einer Leine oder anderem Unrat umwickelt und manövrierunfähig werden kann, gibt es nicht, außerdem ist der Motor leicht zu warten. Keine Schraubenwelle kann verschleißen, und auch das Getriebeöl muß fast nie erneuert werden. Zudem sind Lärmentwicklung, Vibration und Wasserbewegung erheblich geringer als bei einem Schraubenantrieb.

Mit voller Leistung von 2 kW ist je nach Bootsgröße eine Reichweite von eineinhalb bis zwei Stunden möglich, mit halber Kraft kommt man bis zu sechs Stunden weit, was etwa 28 km entspricht. Hinzu kommt: Der Fin S ist ,connected’, so daß man per App z.B. den Ladestand abfragen und in Echtzeit auf einer Landkarte kontrollieren kann, wo das Boot sich gerade aufhält.

Die Firma will noch in diesem Jahr die ersten 800 Motoren ausliefern, zum Stückpreis von 2.990 € (später: 3.200 €, 3.480 €) zuzüglich Batterie, die mit 32 Ah für 1.500 €, und mit 72 Ah für 2.640 € angeboten wird. Letztere erlaubt eine Höchstgeschwindigkeit von knapp 11 km/h für bis zu einer Stunde und 45 Minuten. Wird die Geschwindigkeit auf 5 km/h reduziert, kann das Boot bis zu acht Stunden pro Ladung auf dem Wasser fahren. Die geschätzten Reichweiten liegen bei diesen Geschwindigkeiten bei 19 bzw. 39 km.

Daneben ist ein kleinerer Motor mit derselben Technik geplant, zudem ist FinX schon mit der Reedereibranche im Gespräch, denn die Konstruktion läßt sich auch auf die erforderliche Größe skalieren, um einen Frachter anzutreiben.

Nur beim Tempo ist nach 10 - 15 Knoten endgültig Schluß: Eine Qualle kann nicht wie ein Schwertfisch durchs Meer schießen. Und so kann der Fin S – und alle von ihm abgeleiteten Antriebe – nicht wirklich schnell fahren. Als Lösung wendet sich die Firma einer anderen Antwort der Unterwasserwelt zu, der Schwanzflossenbewegung von Delphinen oder Haien.

Dies ist allerdings nicht neu, denn Flossenantriebe wurden schon in den späten 1950er Jahren untersucht und gebaut, z.B. für Versuchstorpedos in der damaligen Sowjetunion. Diverse Modelle werden zudem für Muskelkraft-Wasserfahrzeuge entwickelt, wie der Fishtail Drive von Arthur D. Hill Jr. im Jahr 1939 (s. hier), der Antrieb des Sea Jogger von Gregory Lekhtman aus dem Jahr 2002 (s. hier), die Flossenkonstruktion Lunocet von 2007 (s. hier), oder das Wasserfahrzeug Tribrid von 2010, das auf dem bereits 1997 eingeführten Pedalsystem MirageDrive basiert (s. hier), um nur einige zu nennen.

Im Fall der FinX wird als Vorschau der Prototyp Fin E gezeigt, der vor allem ein Designobjekt ist, dessen geschwungener Korpus den stromlinienförmigen Körper eines Fischs nachahmt. Dieser elektrische Außenborder besitzt Schwingen, die horizontal ober- und unterhalb der Plattform liegen, mit welcher der Motor endet, und die von einem Elektromotor in rhythmisch-flatternde Bewegungen versetzt werden.

Bei dem später erhältlichen Endprodukt hat der 120 kW (150 PS) Außenborder an der Unterseite zwei rote Gummi-Schwingen parallel senkrecht stehen. Hierfür berechnete der Computer als theoretische Geschwindigkeit bis zu 30 Knoten. Dafür soll das Teil aber auch 93.600 € kosten, inkl. Batterie.

Die ersten Fin S Membran-Außenbordmotoren, die bis zu fünf Knoten schnell laufen, sollen nun im Sommer 2024 auf den Markt kommen. Sie sind für kleine Boote, Schlauchboote und Segelboote bis zu 3 Tonnen ausgelegt. Zu diesem Zeitpunkt nutzt die Firma das Boot Imagine als Testplattform auf der Seine, um den Fin E weiterzuentwickeln und zu verfeinern.

Ebenfalls im Januar 2024 wird auf der boot Düsseldorf ein weiterer ungewöhnlicher Außenbordmotor vorgestellt wird, der auf das 2020 gegründete französische Unternehmen BlueNav zurückgeht. Mit dem Ziel einer schrittweisen Elektrifizierung von privaten und kommerziellen Booten, hatte die Firma von Beginn an einen hybriden Ansatz gewählt und BlueSpin genannte Elektroantriebslösungen entwickelt, die in Verbindung mit dem ursprünglichen Verbrennungsmotor eines Bootes verwendet werden können.

Um die Effizienz zu verbessern, wird in den elektrischen Außen- und Innenbord-Antriebssystemen des Unternehmens nun erstmals ein neuer Whale Design-Propeller eingesetzt, dessen Blätter den Konturen einer Buckelwalflosse ähneln. Diese hat eine sehr holprige Kante mit knöchernen Erhebungen, so genannten Tuberkeln,welche die Vorderkante der Flosse säumen und die hydrodynamische Effizienz verbessern, indem sie die Wasserströmung kanalisieren, den Widerstand verringern und den Auftrieb erhöhen.

Das Ingenieurteam von BlueNav wendet die Wirksamkeit dieser Walhöcker auf den eigenen Propellerentwurf an, indem es die glatte Vorderkante durch von den Höckern inspirierte Erhebungen ersetzt. Die Schaufeln mit den Wülsten verbessern die Strömung, wodurch sich Druck und Geschwindigkeit des stromabwärts fließenden Wassers ändern und der Schub und die Gesamtleistung steigen. Außerdem werden sanfte Rillen in die Propelleroberfläche eingebracht, um die reibungsarme Beschaffenheit des Walkörpers zu imitieren und die Leistung weiter zu optimieren.

Der elektrische Zusatzantrieb ermöglicht damit ein nahezu geräuschloses, emissionsfreies elektrisches Fahren, ohne auf die Reichweite und Leistung eines Verbrennungsmotors zu verzichten. Die BlueSpin-Systeme können leicht aus dem Wasser gezogen werden, wenn der Kapitän im reinen Verbrennungsmodus weiterfahren möchte.

Der Whale Design-Propeller ist speziell zur Integration in die nabenlosen, elektrischen BlueSpin-Antriebe entwickelt worden, wobei die Propellerblätter auf einem magnetisch angetriebenen Innenring plaziert sind, anstelle auf der Welle, wie bei einem herkömmlichen Propeller. Dieses Design minimiert die Reibung, arbeitet leiser und erfordert im Vergleich zu einem traditionellen Naben-Propeller-Antrieb weniger Komponenten und weniger Wartung.

BlueNav wird in den folgenden Wochen Konfigurationen mit drei, vier und fünf Blättern zur Bestellung anbieten, wobei die neuen Blätter keine zusätzlichen Kosten auf den Preis der BlueSpin-Antriebe aufschlagen werden.

Im September 2024 stellt die Firma zum ersten Mal ihr BlueBoat der Öffentlichkeit vor, den 10 m langen Demonstrator eines automatisierten und vollständig elektrischen Fluß-Shuttles mit zwölf Sitzplätzen, das in Zusammenarbeit mit dem Schiffbau- und Ingenieurbüro Orion Naval Engineering sowie dem auf Überwachungsdrohnen spezialisierten Unternehmen MOSAT / Drone Protect System entwickelt wurde. Hinzu kommen Bordeaux Métropole, sein Verkehrsunternehmen Keolis Bordeaux Métropole Mobilités (KB2M) und der Hafen von Bordeaux, der das Demonstrationsboot beherbergt.

Das Boot ist mit zwei Außenbord-Elektromotoren vom Typ BlueSpin 15 kW ausgestattet und bietet mehrere innovative Lösungen, die vollständig von BlueNav entwickelt wurden: eine vorprogrammierte Routenverfolgung, ein Lidar-System zur Hinderniserkennung, einen virtuellen Anker sowie ein automatisches Anlegesystem nebst Absenken der Gangway, um das Fluß-Shuttle auch für Menschen mit eingeschränkter Mobilität zugänglich zu machen.

Im November 2025 gewinnt das BlueBoat auf dem Salon des Maires et des Collectivités Locales den Preis für dekarbonisierte Mobilität. Dem aktuellen Stand zufolge bietet die BlueNav drei Außenborder-Modelle an, mit 8 kW, 11 kW und 15 kW Leistung. Die Preise beginnen bei 17.450 €.

Im Kontext der elektrischen Außenbordmotoren sollte auch die von Marko Vrtovec im Februar 2019 in Ljubljana-Šentvid, Slowenien, gegründete Firma Remigo d.o.o. erwähnt werden, die sich auf tragbare 1 – 1,5 kW Elektromotoren spezialisiert hat. Anstatt jedoch einen Benzin-Außenborder zu elektrifizieren, entscheidet sich das Unternehmen dafür, seinen Motor von Grund auf neu zu entwickeln und dabei alle Möglichkeiten zu nutzen, die die heutige Technologie bietet.

Der 125 x 29,5 x 9 cm messende RemigoOne, der auch als elektrisches Ruder für Jollen bezeichnet wird, ist erstmals im Juli 2023 in den Blogs zu sehen, wo er als der weltweit erste 1 kW Elektroaußenbordmotor in Form eines Ruders bezeichnet wird. Mit einem Gewicht von nur 12 kg ist er jedenfalls der leichteste seiner Klasse und kann auf jedem Boot bis zu 8 m oder 1.500 kg eingesetzt werden. Die Halterung wiegt 2,5 kg. Zudem läßt sich der mit einem Kunststoff-Zweiblattrotor ausgestattete Motor auch in den Rückwärtsgang schalten. Die Steuerung erfolgt über eine Zwei-Tasten-Bedienung oder über eine optionale Fernbedienung, die an der Pinne angedockt wird.

Die gut 1 kWh starke Li-Ion-Batterie ist im Ruderbereich eingekapselt, das Aluminiumgehäuse schützt vollständig gegen rauhe Meeresumgebungen und rauhen Gebrauch, und ein Montagesystem mit Halterung macht den Installationsprozeß einfach, schnell und sicher. Nicht unerheblich: Durch die Verwendung hochwertiger LG-Batteriezellen kann der Außenborder zurückgegeben und die Batterie durch ein System-Upgrade ersetzt werden, wenn sie abgenutzt ist.

Im September 2025 bringt das Unternehmen mit dem 1 kg schwereren RemigoOne Neo ein neues Modell auf den Markt, das über eine Leistung von 1,5 kW verfügt, wobei diese über den Boost-Modus nur für einen Zeitraum von 60 Sekunden abgerufen werden kann, z.B. um gegen Windböen anzukämpfen Danach kehrt der Antrieb zu seiner normalen Höchstleistung von 1 kW zurück, um den Akku zu schonen. Sollte sich der Wind als hartnäckiger erweisen, kann die Boost-Taste erneut gedrückt werden, um wieder die volle Leistung von 1,5 kW zu erhalten. Der RemigoOne Neo kostet 2.400 €.

 

Weiter mit den Elektro- und Solarschiffen... (Jahresübersicht 2025 in Arbeit)

 

Nach den Elektroschiffen wenden wir uns nun der dritten Dimension zu und schauen uns an, wie die Entwicklung auf dem Sektor der Elektro- und Solarflugzeuge seit ihrem Beginn verlaufen ist.

 

Weiter mit den Elektro- und Solarfluggeräten...