Stromversorgung und Energiegewinnung des „elektrischen Segelbootes“

Energiebedarf

Als Grundlage zur Auslegung der Anlagen zur Energiegewinnung, muss natürlich zuerst der zu erwartende Stromverbrauch auf dem Segelboot ermittelt werden.
Ich plane nun jedoch einen elektrischen Motor einzubauen, weshalb die Rechnung für mich relativ einfach ist. So viel wie möglich!

…gibt es nicht!
Geplant ist ein 20KWh LiFePO4 Batteriebank.
Wie diese genau aussieht erfahrt ihr in einem gesonderten Beitrag.
20KWh ist natürlich eine ganze Menge, wird jedoch benötigt, um eine ausreichende Reichweite + Reserve für den Elektromotor zur Verfügung zu stellen. Irgendwie muss der verbrauchte Strom jedoch wieder nachgeladen werden. Und hier wird es nun kniffelig. Naivität und Schönrechnen hilft hier nicht weiter.
Ziel ist, an einem durchschnittlichen Tag vor Anker 5KWh Energie in die Batteriebank einzuspeisen.

Da ich in der Regel mindestens 2, in der Regel mehr Tage an einem neuen Ankerplatz verweile, sollte im Idealfall in diesem Zeitraum die Batteriebank wieder voll aufgeladen werden.
Welche möglichkeiten es hier gibt, und wie ich die Umsetzung plane folgt nun.

Solar-/ Photovoltaikanlage auf Segelbooten

… je nach dem, wann du wo bist.
In der Konfiguration, wie auf dem Bild zu sehen erzeuge ich aktuell hier in französisch Polynesien durchschnittlich 2KWh elektrische Energie pro Tag. Ohne darauf zu achten, wie die Panele ausgerichtet sind (sie sind immer horizontal). Das ist aber vor Anker und mit einer 400W Anlage.
Der Ertrag beim Segeln ist etwas geringer, da hier die Segel die Panele häufiger abschatten. Hier werde ich noch einen Mittelwert ermitteln.

Geplant für das kommende Boot ist eine Solaranlage mit 1000W. Dies sollte mit einem 38-40ft Boot gut möglich sein.
400W auf den Geräteträger, 2x 100-150W an der Reling, 200W auf der festen Sprayhood/ hard doger + 200W auf dem Bimini. Das ist viel, muss ordentlich gebaut werden (Sturmfest bzw einfach demontierbar) aber machbar.
Damit komme ich theoretisch auf 5KWh pro Tag. Vermutlich etwas weniger. Konservativ gerechnet 4KWh (in Polynesien!)

Das Gewicht spielt hier keine große Rolle. 100W als klassisches Panel mit Alurahmen und Glasabdeckung wiegen etwa 6Kg. 1000W somit 60Kg.

Kosten:

Solarstrom ist auch die günstigste Möglichkeit, Energie zu gewinnen. Je 100W Photovoltaikanlage etwa 50€. Somit belaufen sich die Kosten für die Panele auf etwa 500€ bei einer 1000W Anlage. Dazu kommen natürlich noch Kabel, Befestigungsmaterial und Ladegeräte.

MPPT Ladegeräte kommen von Victron und kosten etwa 100€ je Stück (48V).
Jeder Montageort besteht aus zwei in Reihe geschaltenen 24V Solarpaneelen. Somit benötige ich 5 Ladegeräte. Macht weiter 500€. Dazu kommen etwa 200€ für Kabel.
Erbibt für eine 1000W Photovoltaikanlage 1200€ (Stand März 2025)
Mit Sicherheitsaufschlag 1500€

Windgenerator auf dem Segelboot

…oder auch liebevoll „Windmühlen der Schande“ genannt, gehen je nach politischer Einstellung sowieso mal garnicht klar 😉
Für mich jedoch sind diese ganz tolle Stromerzeuger.

Leistung:
Es braucht Wind und zwar nicht zu knapp.
Gehen wir vom Modell SilentWind aus, welcher zu den hochwertigsten Modellen zählt.

• Bei 14 Knoten Wind erzeugt dieser 50W (1,2KW in 24Std.)
• Bei 19 Knoten Wind erzeugt dieser 100W (2,4KW in 24Std.)
• Bei 29 Knoten Wind erzeugt dieser 420W (10KW in 24Std.)

Das sind die Hersteller Angaben und diese sind wohl auch richtig (unter Idealbedingungen). Klingt auf dem Papier auch genial. Denn im Gegensatz zu Solaranlagen, welche bei bewölktem Himmel wenig bis keinen Strom liefern, läuft ein Windgenerator 24/7.
Wenn denn genug Wind da ist. Unter 15kn Wind ist der Ertrag zu vernachlässigen.
Im Prinzip ist er die perfekte Ergänzung zu den Panelen um bei Dunkelheit oder schlechtem Wetter Strom zu erzeugen.
Aber…

…der Montageort ist ein Problem. Der Windgenerator muss ausserhalb der Reichweite von Menschenhänden sein um sich nicht an den rotierenden Flügeln zu verletzen. Ebenso dürfen keine Leinen in dessen Nähe kommen. Es bleibt somit nur der Platz am Heck des Bootes, montiert auf einem langen Mast.

Das ist dahingehend ein Problem, da das Heck des Bootes auch der beste Ort für Solarpanele ist. Befindet sich nun der Windgenerator oberhalb dieser auf einem Mast, wirft er einen Schatten auf die Panele und verringert deren Leistungsfähigkeit erheblich.

Die Kosten eines Windgenerators sind auch nicht zu vernachlässigen.
Das Modell von Silentwind kostet in der 48V Ausführung 1800-2000€. Dazu kommen Kabel + ein Rohrmast/ Montagematerial.

Die Erfahrungsberichte anderer Segler sind hier sehr Aufschlussreich. Die Meinung ist einstimmig, in südlichen Gefilden Solar und kein Windgenerator.
Der Ertrag ist zu gering für den Preis + den Nachteil der Abschattung der Solarpanele + störende Geräusche im Betrieb.
In nördlicheren Segelgebieten mag sich dies aufgrund der schlechteren Bedingungen für Solaranlagen ändern, für mich aktuell heißt das jedoch:
Kein Windgenerator!

Hydrogenerator / Rekuperation Elektromotor

funktioniert, wenn dein Rumpf und deine Schraube sauber sind (und nicht wie auf dem Bild) und du schnell bist.

Der Ansatz von Hydrogeneratoren bzw Rekuperation mittels des Elektromotors ist, einen Propeller beim Segeln duch die Fahrt durchs Wasser zum drehen zu bringen. Diese Drehbewegung des Propellers wird dann mittels eines Generators in Strom umgewandelt und in die Batterien eingespeist.
Soweit so gut. Das Prinzip ist einfach und gibt es schon lange. Man nannte es bisher Schleppgenerator, bei dem an einer langen Leine ein Propeller hinter dem Boot hergezogen wurde. Dieser hat dann im Wasser rotiert und die erzeugte Drehbewegung über die Leine an einen am Heck des Bootes montierten Generator übertragen.
Das schöne ist, es lässt sich Strom erzeugen ohne Sonne, einfach nur durch Segeln. Die Batterien werden rund um die Uhr geladen, auch des Nachts und jegliche Sorgen bezüglich leerer Batterien gehören der Vergangenheit an. Oder auch nicht….

Es gibt da nämlich einen Haken.
Speed!
Mit kleinen Booten wie meiner Morsa kann man diese Systeme direkt knicken. Meine Reisegeschwindigkeit beträgt im Schnitt unter 5kn und mit dieser Geschwindigkeit tut sich da nicht viel.

Nehmen wir als Beispiel den Hydrogenerator von Remoran. Dieser erzeugt laut Hersteller bei 5kn Fahrt etwa 100W. Bei 6kn etwa 150W.
Die angegebene Maximale Leistung erreicht er bei 10kn! Fahrt mit 300W. Ich denke, eine durchschnittliche Geschwindigkeit von 6kn auf langen Passagen ist ein realistischer Wert. Und hier fängt es an interessant zu werden. Denn diese 150W kommen dann 24Std am Tag rein. Bei einer 12V Anlage macht das 300Ah, was den Energiebedarf auf Ozeanpassagen mehr als decken sollte.

Segelst du jedoch nur wenige Stunden von Marina zu Marina, lohnt sich der Invest nicht. Den günstig sind Hydrogeneratoren definitiv nicht. Preislich beginnen diese bei etwa 2300€.

Nun könntest du aber einwenden, dass diese für Boote mit Elektromotor doch eine gute Ergänzung zu den Solarpanelen sind, um den „Tank“ des elektrischen Motors auf dem Segelboot wieder aufzuladen. Speziell wenn man wie ich um die Welt segelt und regelmäßig längere Passagen zurück legt. Grundsätzlich ist das natürlich richtig. Wäre da nicht die Möglichkeit der Rekuperation…

Elektromotoren und Rekuperation

Rekuperation, ein Begriff, bei dem die Augen jedes Elektromotor Besitzer anfangen zu leuchten. Oder auch nicht.
Das Prinzip ist klar, die Hardware dafür ja sowieso schon an Bord aber dennoch ist das alles nicht so einfach.
Dan und Kika von Sailing Uma beschäftigen sich schon seit Jahren mit dem Thema. Auch ich versuche hier so viel Infos wie möglich zu bekommen. Aktuell (2025) ist es aber so, dass man von den Herstellern der Elektromotroen so gut wie keine Infos dazu bekommt. Man hüllt sich in Schweigen.
Der Grund ist relativ einfach. Ob und wie gut es funktioniert hängt einfach von sehr vielen Faktoren ab.
Allen voran natürlich wie beim Hydrogenerator – Geschwindigkeit. Unter 5-6kn tut sich da nichts. Dann die Kielform. Wie gut wird der Propeller angeströmt. Der Propeller Durchmesser – je größer desto besser. Unter 16″ geht da wohl auch nicht viel. Die Steigung des Propellers und zu guter Letzt, die Motorsteuerung. Bei letzter lässt sich (achtung Halbwissen) der Wiederstand des Motors/Generators einstellen. Kleiner Wiederstand bedeutet der Propeller dreht sich leichter/ schneller, erzeugt aber weniger Strom. Hoher Wiederstand bedeutet es braucht mehr Kraft die über den Propeller auf den Generator wirkt um eine Drehbewegung zu erzeugen. Dafür wird dann aber auch mehr Strom erzeugt.
Und hier gilt es nun, den Sweetspot aus all den unterschiedlichen Faktoren zu finden um eine möglichst hohe Effizienz zu erreichen. Macht man das gut, soll bei 8kn+ schon mehr als 1KW Leistung möglich sein. Für schnelle Boote ein Gamechanger.
Der einzige Hersteller welcher das aktuell gut hinbekommt und auch seine Motoren und Propeller darauf getrimmt hat ist Oceanvolt. Und die lassen sich das auch zahlen!

Zusammengefasst bedeutet das für mich:
-Hydrogenerator nein, da zu teuer und der Mehrwert für mich nicht wirklich gegeben ist.
-Rekuperation ja gerne. Ich kalkuliere diese aber nicht in die Energiebilanz mit ein. Ich werde mit vertretbaren Kosten versuchen diese zu optimieren und freue mich dann einfach wenn es klappt. Ich baue jedoch darauf, dass sich hier in Zukunft bei den Motorenherstellern noch einiges tun wird. Denn Grundsätzlich ist dies für lange Passagen ein geniales Medium um den Energiebedarf mehr als zu decken.

Generator – Hybridantrieb

Das schlechteste aus zwei Welten?

,Deinen Elektromotor auf dem Segelboot mittels eines Diesel- bzw Benzingernerators mit Energie zu versorgen klingt unsinnig?

Jein.
Der Vorteil, sollte deine Batterie leer sein und du brauchst jetzt dringend Strom um das Boot zu bewegen, dann spielt es keine Rolle woher dieser kommt.
Diesel bzw Benzin hat eine hohe Energiedichte, lässt sich somit platzsparend mitführen und liefert. Ist dies nur für Notfälle geplant, reichen hier auch relativ kleine Mengen. Willst du den Generator jedoch nutzen, um deine Gewohnheiten vom Dieselmotor auf den Elektromotor auf deinem Boot so weiter pflegen zu können und zu jeder Zeit den Motor auch für längere Strecken zu nutzen, ja dann wird es unsinnig.
Denn klar ist, du holst dir zur Komplexität der Elektroinstallation deines eMotors nun noch einen Dieselgenerator dazu, welcher einen hohen Wartungsaufwand hat. In diesem Fall ist es definitiv besser, schlicht bei deinem Dieselmotor im Boot zu bleiben. Der Vorteil des wartungsarmen Elektromotors geht schlicht verloren.
Noch dazu sind Dieselgeneratoren sehr teuer. Diese bewegen sich in der Preiskategorie von mittleren Dieselmotoren.

Hast du jedoch bereits einen an Bord bzw kaufst einen 2KW Benzingenerator (welche recht günstig sind) hast du ein super Backup bzw die Möglichkeit bei Bedarf deine eingeschränkte Reichweite des Elektromotors auf dem Segelboot zu vergrößern.

Für meinen Anwendungsfall werde ich definitiv einen Honda Benzingenerator mitführen. Schlicht als Backup, wenn das Boot bewegt werden muss, die Batterien aber leer sind und aufgrund von fehlendem Sonnenschein nicht geladen werden können.
Natürlich ist das Ziel komplett ohne fossile Brennstoffe unterwegs zu sein. Aus Sicherheitsgründen halte ich einen kleinen Generator + 20L Benzin in Kanistern jedoch für vernünftig. Evtl stellt sich heraus, dass dies nicht nötig ist, dann um so besser.

Brennstoffzelle

In Zukunft sicher eine Option, aktuell liefern diese zu wenig Energie und sind schlicht zu teuer. Die Zuverlässigkeit hält sich auch noch in Grenzen. Die Zukunft wird hier zeigen, ob Brennstoffzellen eine gute Option für die Stromgewinnung werden.

Das ist denke ich auch ein gutes Schlusswort zu diesem Thema. Elektromobilität gibt es zwar schon sehr sehr lange. Länger als Verbrennungsmotoren. Sie wurde lediglich bis vor wenigen Jahren sehr stiefmütterlich behandelt.
Die Entwicklung schreitet aktuell aber sehr zügig voran, die Preise für große LiFePO Batteriebänke fallen merklich und die nächsten Innovationen stehen bereits in den Startlöchern.
Ich gehe stark davon aus, dass sich hier in den kommenden Jahren viel tun wird und das Thema Energiegewinnung für elektrische Motoren auf Segelbooten bald kein großes Thema mehr sein wird.