Ein paar Monate lang arbeitete ich an einem Projekt in La Rochelle, Frankreich. La Rochelle liegt an der Atlantikküste und nur wenige Stunden von der Normandie entfernt, dem Ort der Operation Overlord und der berühmten Alliierten D-Day-Landung im Juni 1944. Als begeisterter WWII-Historienliebhaber konnte ich der Versuchung, diese Region zu erkunden, einfach nicht widerstehen.
Für den Ausflug nahm ich mir nur drei kurze Tage Zeit und plante sorgfältig meinen Angriff. Ich wählte und kartierte alle Orte aus, die ich besuchen wollte, darunter Utah und Omaha Beach, die Stadt Sainte-Mère-Église (von Elementen der 82. und 101. Luftlandedivision am frühen Morgen des 6. Juni angegriffen), die amerikanischen und deutschen Friedhöfe, Point du Hoc (wo US Army Rangers eine freiliegende Klippe erklommen, um deutsche Kanonen auszuschalten, die zwar verlegt worden waren, aber von den Rangers gesucht, gefunden und zerstört wurden) und das Küstendorf Arromanches.
Arromanches ist bekannt für den künstlichen Hafen, der dort von den Briten auf dem sogenannten Gold Beach errichtet wurde. Unter dem Codenamen “Mulberry” von Winston Churchill während des Ersten Weltkriegs ursprünglich konzipiert, bot der Hafen den Alliierten an der Küste einen sicheren Anlegeplatz, an dem sie Hunderte Tonnen an Material abladen konnten, das von den vorrückenden Armeen zu Beginn der Invasion benötigt wurde. Bekannt als “Port Winston” diente er als Hauptlandeplatz für Kriegsmaterial, bis nahegelegene Häfen eingenommen werden konnten. In den ersten 100 Betriebstagen ermöglichte der Hafen die Ausschiffung von 2,5 Millionen Männern, 500.000 Fahrzeugen und 4 Millionen Tonnen Material.
Die Herausforderungen bei der Errichtung eines künstlichen Hafens unter Kampfbedingungen entlang der Atlantikküste Frankreichs, die sich über den Nordatlantik erstreckt, sind enorm. Die flache Biskaya und der Ärmelkanal sind für ihre stürmischen Bedingungen bekannt, die Schiffe in Gefahr bringen. Churchill, Eisenhower und andere glaubten, dass es nicht nur möglich, sondern auch unverzichtbar war, und so begannen Ingenieure mit der Planung eines Systems, das den Anforderungen der Alliierten Armeen und Flotten gerecht werden sollte. Der “Hafen” bestand aus einer Reihe von riesigen schwimmenden Betonkästen, genannt Phoenixes, die aus Großbritannien geschleppt und an Ort und Stelle versenkt wurden, sowie angrenzenden schwimmenden Straßenspangen, genannt “Whales”. Heute liegen mehrere Kästen in einer imposanten Reihe vor der Küste, zusammen mit einem Strandkasten, den Besucher bei Ebbe besichtigen können.
Die sichere Verankerung der schwimmenden Brückensektionen, der Whales, die den Betonhafen mit dem Strand verbinden sollten, stellte eine der vielen Herausforderungen dar. Major Allan Beckett von den Royal Engineers der britischen Armee wurde mit dieser Aufgabe betraut. Nach zahlreichen Experimenten und Tests entwickelte er, was er als “Kite Anchor” bezeichnete (er entwarf auch die Whales). Obwohl die Geschichte noch viel mehr zu erzählen hat, funktionierte der Anker und hielt die Whales sicher, während Tausende von Fahrzeugen und Hunderttausende Tonnen an Material in den Wochen und Monaten nach dem D-Day darüber hinweggeleitet wurden. Selbst als eine heftige Nor’easter-Winde, der schlimmste seit 40 Jahren, eine Woche nach dem D-Day über das Gebiet zog und viele Häfen, einschließlich eines anderen Mulberrys am Omaha Beach, zerstörte, hielten Becketts Anker den Sturm mit minimalem Schaden am Mulberry in Arromanches aus.
Das Denkmal, das in den beigefügten Fotografien zu sehen ist, befindet sich am Arromanches-Grenzkopf. Es ist Major Beckett und seiner Erfindung gewidmet und zeigt einen der tatsächlich bei der Landung verwendeten Anker. An den Pfeilern entlang der Straße, die in das kleine Dorf führt, sind mehrere Whales zu sehen, die den Mulberry mit dem Strand verbinden. Als ich den Anker betrachtete, dachte ich sofort: “Das sieht aus wie ein CQR-Anker”, er ist sogar beweglich. Der Anker, die Whales und das Mulberry-Konzept repräsentieren einen Triumph der maritimen Ingenieurskunst, insbesondere im Krieg.
Heute ist Arromanches eine kleine Touristenstadt. An dem Tag meines Besuchs war es warm, sonnig und idyllisch. Souvenirläden säumen die Straßen und ihre Fenster sind gefüllt mit D-Day-Memorabilia, T-Shirts, Hüten, Flaggen, während Familien um die gestrandeten Überreste eines Kastens herumwandern. Ich wandere zu einer Anhöhe, von der aus ich den Hafen überblicke, und während ich dort stehe und die Szene aufnehme, bemerke ich, dass der Boden vor mir von den Überresten deutscher Schützengräben durchzogen ist. Ich versuche mir vorzustellen, wie es für Verteidiger und Angreifer gleichermaßen gewesen sein muss, all diese Männer, Fahrzeuge und Berge von Material Tag für Tag an Land zu sehen; es muss ein beeindruckender Anblick gewesen sein.
Der Artikel des Marine Systems Excellence eMagazine dieses Monats behandelt das Thema 50 Hz und 60 Hz Landstromsysteme und die verschiedenen Probleme im Zusammenhang mit ihrer Verwendung an verschiedenen Orten. Ich hoffe, Sie finden es interessant und nützlich.
Verständnis des Unterschieds zwischen 50 Hz und 60 Hz aus der Perspektive des Bootskaufs und des Besitzes
Es gibt mehr zu Landstrom als nur die Spannung, die Frequenz spielt eine ebenso wichtige Rolle.
Ein Kunde stellte mir vor einigen Monaten die Frage: “Ich suche nach einem herausragenden, atemberaubenden, penibel gepflegten, perfekt gestalteten und ausgestatteten Boot. Es hat alles, was ich mir wünsche, und der Preis stimmt. Leider handelt es sich um ein 50 Hz Modell. Gibt es eine Möglichkeit, die Euro-Stecker in unsere nordamerikanischen Stecker umzuwandeln?”
Ich wurde diese Frage schon oft gestellt, und das aus gutem Grund. Die Welt wird flacher und das gilt auch für die Kreuzfahrtboote.
Beginnen wir mit einem spezifischen Aspekt der Frage des Kunden, er fragt, ob es eine Möglichkeit gibt, die europäischen Stecker in nordamerikanische Stecker umzuwandeln. Es gibt Universaldosen, die eine Reihe, aber nicht alle, männlichen Steckertypen akzeptieren. Ich begegne ihnen häufig auf Reisen in Asien. Sie sind jedoch nur für Geräte geeignet, die nicht spannungsfühlig oder frequenzsensitiv sind, wie Laptops, Tablets und Telefonladegeräte. Sie können jedoch sehr gefährlich sein, wenn sie falsch verwendet werden (und sie entsprechen nicht den ABYC-Vorschriften). Wenn Sie beispielsweise einen 120 Volt 60 Hz Haartrockner oder Lockenstab in eine 240 Volt 50 Hz Steckdose stecken, kann dies zu einem unvergesslichen und potenziell gefährlichen Erlebnis führen, das vermieden werden sollte. Mit diesen universellen Dosen ist es sehr einfach, einen solchen Fehler zu machen. Die Dosenkonfiguration selbst ist nur ein kleiner Aspekt des Rätsels um die Stromversorgung an Bord.
Die primären Probleme beim Umgang mit Schiffen, die für den Betrieb in Nordamerika konzipiert sind, im Vergleich zu solchen, die für Europa, Australien, Neuseeland und Teile Asiens und Südamerikas konzipiert sind, sind die Spannung und die Frequenz. In Nordamerika beträgt die Spannung am Kai 120 Volt Wechselstrom (VAC) und 120/240 Volt Wechselstrom, der mit einer Frequenz von 60 Hertz (Hz) geliefert wird. Größere Schiffe, die über ungefähr 12 Meter lang sind, verwenden oft eine Kombination aus 120 VAC und 240 VAC und stecken in eine 120/240-Volt-Einphasen-50-Ampere-Steckdose, die oft als “60 Hz” bezeichnet wird. In Europa, Australien, Neuseeland usw. besteht die Kaisstromversorgung typischerweise aus 230-240 VAC, die mit 50 Hz geliefert wird und in Bereichen von 10 bis 32 Ampere und manchmal mehr verfügbar ist. Schiffe, die für dieses System verdrahtet sind, werden häufig als “50 Hz Boote” bezeichnet.
Im Allgemeinen müssten Sie, wenn Sie ein 60 Hz Boot in einer 50 Hz Umgebung betreiben möchten, Spannung und Frequenz umwandeln. Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, dieses Ziel zu erreichen (und Unteroptionen für 50 Hz Boote, die in einer 60 Hz Umgebung betrieben werden). Während es relativ einfach ist, die Spannung mit einem einfachen Transformator umzuwandeln (Vorsicht, nicht alle Landstromtransformatoren sind für den 50 Hz oder 60 Hz Betrieb ausgelegt), ist die Umwandlung der Frequenz komplexer und kostspieliger und erfordert mehr Platz.
Die gesamte elektrische Anlage des Schiffes von 50 Hz auf 60 Hz oder umgekehrt umzurüsten, ist in den meisten Fällen praktisch und finanziell nicht vertretbar, es sei denn, das Schiff ist alt genug und erfordert bereits eine elektrische Umrüstung. Zu den Herausforderungen gehören unter anderem der Leitungsquerschnitt, da 240-VAC-Geräte nur halb so viel Strom oder Ampere wie gleichwertige 120-VAC-Geräte benötigen, kann ein kleinerer Leitungsquerschnitt und kleinere Sicherungen verwendet werden. Einfachheitshalber verwenden Bauherren, die für beide Märkte bauen, oft den größeren Leitungsquerschnitt für alle Schiffe. Bauherren, die ausschließlich für den 50-Hz-Markt bauen, verwenden jedoch unwahrscheinlich größeren Leitungsquerschnitt, was den Austausch nahezu aller Leitungen für eine 50-Hz-zu-60-Hz-Umrüstung erforderlich machen würde. Eine Umstellung von 60 Hz auf 50 Hz kann dazu führen, dass viele vorhandene Leitungen verwendet werden können, bleibt aber dennoch eine Herausforderung. In den meisten Fällen müsste auch das gesamte Wechselstrom-Sicherungspanel sowie die meisten Wechselstrom-Geräte ausgetauscht werden. Solche Umrüstungen sind oft unpraktikabel und daher selten.
Frequenzempfindliche Geräte wie einige Motoren, Klima- und Kältekompressoren sowie Uhren und elektronische Schaltungen in Mikrowellen und Öfen, Waschmaschinen, Trocknern, Geschirrspülern, Kühlschränken und anderen Haushaltsgeräten könnten bei Betrieb auf einer Frequenz, für die sie nicht ausgelegt sind, Probleme haben, die über eine einfache Unannehmlichkeit hinausgehen können. Sie können zu Beschädigungen und Überhitzung der Geräte führen. Darüber hinaus kann es auch Herausforderungen bei der Wartung und Beschaffung von Teilen für 50 Hz Geräte in Nordamerika und umgekehrt geben.
Wenn das Schiff mit einem Trenntransformator ausgestattet ist, wovon es fast sicher sein sollte, muss sichergestellt werden, dass er für den Betrieb mit 50 oder 60 Hz ausgelegt ist, da dies nicht bei allen der Fall ist. Es ist erwähnenswert, dass Kompressoren und Motoren bei 60 Hz schneller drehen als bei 50 Hz, was bedeutet, dass möglicherweise eine Unterschied in der Kapazität oder Effizienz festgestellt werden kann, wenn man sich von einer 60 Hz zu einer 50 Hz Umgebung bewegt.
Die Herausforderungen nehmen insbesondere bei Klimaanlagen zu. Wenn die Kompressoren, Luftbehandlungseinheiten und Pumpen eine variable Frequenz haben, wie es heute oft der Fall ist, können sie mit 50 Hz oder 60 Hz betrieben werden. Einige HVAC-Hersteller verlangen jedoch eine etwas andere Spannung, wenn sie mit einer von ihnen nicht primär ausgelegten Frequenz betrieben werden, d.h. eine Einheit, die für den Betrieb bei 120 Volt und 60 Hz ausgelegt ist, kann beim Betrieb mit 50 Hz möglicherweise 100 Volt benötigen. Solche Richtlinien sind fast immer direkt an der Luftbehandlungseinheit oder am Kompressorrahmen angebracht (und dies wäre mit einem lokalen Transformator realisierbar). Für Verfügbarkeit und Preisoptionen liefern einige Bootsbauer nordamerikanische 60-Hz-Geräte in 50-Hz-Schiffe mit Hilfe eines kleinen vor Ort installierten Geräts, das als Auto-Transformator bekannt ist. Dies bringt die Spannung einfach von 230 auf 100 herunter. Obwohl diese in der Regel gut funktionieren, sind sie normalerweise nicht vom Gerätehersteller genehmigt.
Waschmaschinen und Trockner stellen die nächste große Herausforderung dar, insbesondere aufgrund ihrer hohen Belastung. Wenn sie nicht für 50/60 Hz geeignet sind, und das sind die meisten nicht, muss auch diese Hürde überwunden werden.
Die Kühlanlagen fallen in eine ähnliche Kategorie, eine relativ hohe und potenziell frequenzempfindliche Last. Obwohl es sie geben mag, habe ich noch keine Haushaltskühlschränke oder Gefrierschränke gesehen, die speziell für den Betrieb bei 50 und 60 Hz ausgelegt und gewährleistet sind. Einige Cruiser, die ich kenne, haben solche Geräte in Umgebungen mit 50 und 60 Hz betrieben, ohne dass ein Auto-Transformator zum Einsatz kam, und berichten von keinen negativen Auswirkungen, während andere die Konsequenzen, insbesondere bei Waschmaschinen und Trocknern, zu spüren bekommen haben. Es besteht kein Zweifel, dass es riskant ist.
Wenn das Schiff mit einem Trenntransformator ausgestattet ist, wovon es fast sicher sein sollte, muss sichergestellt werden, dass er für den Betrieb mit 50 oder 60 Hz ausgelegt ist, da dies nicht bei allen der Fall ist. Es ist erwähnenswert, dass Kompressoren und Motoren bei 60 Hz schneller drehen als bei 50 Hz, was bedeutet, dass möglicherweise eine Unterschied in der Kapazität oder Effizienz festgestellt werden kann, wenn man sich von einer 60 Hz zu einer 50 Hz Umgebung bewegt.
Letztendlich ist es möglich, außerhalb der nativen Frequenzumgebung eines Schiffes zu operieren, jedoch ist dies als Besucher etwas anderes als die Vollzeitnutzung eines solchen Schiffes, d.h. den Kauf eines 50 Hz Schiffes, um hauptsächlich in Nordamerika zu kreuzen. Für globale Kreuzfahrten sieht die Situation jedoch anders aus. Ich habe Kunden, die 60 Hz Schiffe in Europa und 50 Hz Schiffe in Nordamerika fahren, ohne einen Frequenzumrichter zu verwenden (dazu später mehr), sondern mit einem Trenntransformator und 10-18 kW Wechselrichterkapazität, was bedeutet, dass die AC-Ausstattung, Steckdosen und Geräte des Schiffes alle vom Wechselrichter gespeist werden (HVAC, wenn 50/60 Hz-fähig, kann direkt an Landstrom angeschlossen werden), der wiederum von der Haus-Akkubank gespeist wird, die wiederum von Batterieladegeräten geladen wird, die in der Lage sind, sowohl mit 50 Hz als auch mit 60 Hz zu arbeiten und heute leicht erhältlich sind.
Bei diesem Szenario ist es wichtig zu beachten, dass das System nur so viel Leistung liefern kann wie vom Landstrom zur Verfügung steht und dabei die Umwandlungsverluste berücksichtigt. Eine 230-Volt-, 16-Ampere-, 50-Hz-Europa-Steckdose liefert beispielsweise maximal 3,6 kW. Wenn das Schiff mit Ausnahme von kurzen Spitzenzeiten mehr als diese Leistung verbraucht, werden die Batterien entladen. Mit einer sorgfältigen Lastverteilung, bei der die Batterien während der Spitzenzeiten, wie beim Kochen oder Wäschewaschen, entladen werden und die Batterien während der Zeiten mit geringer Last, über Nacht, wenn das Schiff und die Besatzung schlafen, aufgeladen werden, kann dieser Ansatz funktionieren. Ich war längere Zeit auf 50 Hz und 60 Hz Schiffen, die dieses System nutzen, und es funktioniert gut, wenn es richtig dimensioniert und ausbalanciert ist.
Für Schiffe, die dauerhaft in nicht-einheimischen elektrischen Umgebungen betrieben werden, ist es möglich, eine “Schatten”-Stromversorgung (für ein 60 Hz Schiff wäre dies ein 230-240 VAC 50 Hz System) einzurichten, die von einem dedizierten Wechselrichter betrieben wird und über dedizierte Steckdosen verfügt (zum Beispiel in der Küche sowie in Toiletten und möglicherweise im Maschinenraum), so dass der Schiffsbetreiber lokal kleine Geräte und Werkzeuge kaufen kann.
Der einfachste und nahtloseste Ansatz für den Betrieb in einer nicht-einheimischen Frequenzumgebung besteht darin, einen Frequenzumrichter zu verwenden. Frequenzumrichter erledigen im Wesentlichen alles, sie wandeln die Frequenz und die Spannung um und bieten zudem eine Isolation gegenüber galvanischen Korrosionsströmen (auch Trenntransformatoren tun dies), Phasenumwandlung, d.h. Umwandlung von Einphasen- in Dreiphasenstrom, viele größere Schiffe, ab etwa 21 Metern, verwenden letzteres zusammen mit Leistungsverstärkung/Konditionierung für Niederspannungsszenarien. Sie haben jedoch einen Preis, sowohl im übertragenen als auch im wörtlichen Sinne. Sie sind teuer, groß, komplex und erzeugen Wärme. Sie verbrauchen auch Strom bei der Umwandlung. Wenn sie ausfallen, kann das Schiff möglicherweise keinen Landstrom mehr nutzen, und in einigen Fällen kann dies auch die Generatorversorgung beeinträchtigen, da einige Frequenzumrichter Generatoren synchronisieren. Es ist nicht ungewöhnlich, dass größere Yachten aus Gründen der Redundanz zwei Frequenzumrichter verwenden.
Frequenzumrichter lösen das Problem der Verwendung, Wartung oder des Austauschs von Bordgeräten und -geräten nicht, und die Wandsteckdosen können immer noch Herausforderungen für Sie und Ihre Gäste für Gegenstände wie Küchengeräte, Haartrockner usw. darstellen. Wenn Sie ein 50 Hz Schiff in Nordamerika kaufen und nutzen und die Waschmaschine oder der Kühlschrank in der Küche ausfällt, kann der örtliche Gerätetechniker möglicherweise keine Reparaturen durchführen. In diesem Fall müssten Sie Ersatz beschaffen; wenn es jedoch schwierig ist, einen 50 Hz Kühlschrank zu finden, gilt dasselbe für ein 60 Hz Schiff, das in einem 50 Hz Land “lebt”. Die Optionen sind weniger als ideal: Spezialbestellung einer 50 Hz Einheit und Warten auf den Versand; Einbau eines Auto-Transformators zur Spannungstrimmung und Kauf einer 60 Hz Einheit, sofern sie nicht von der Frequenz abhängig ist (die meisten Waschmaschinen und Trockner sind frequenzempfindlich) oder Einbau eines dedizierten Wechselrichters für dieses Gerät. Bei all dem sollte jedoch beachtet werden, dass Frequenzumrichter es einem Schiff ermöglichen, fast überallhin zu fahren und sich nahezu überall anzuschließen, ohne dass die Benutzer viel tun müssen.
Schließlich kann der Wiederverkauf eines Schiffes, dessen Spannung nicht für die Umgebung, in der es verkauft wird, einheimisch ist, Herausforderungen darstellen, von denen einige rechtlich bindend sein können. In einigen Ländern wie Australien und Neuseeland ist dies einfach nicht zulässig, das elektrische System des Schiffes muss sicher in einer Weise umgestaltet werden, die den örtlichen Richtlinien entspricht, die recht streng sein können.
Welchen Ansatz Sie auch wählen, stellen Sie sicher, dass diejenigen, die Sie mit den Modifikationen beauftragen, sich verpflichten, dies in einer Weise zu tun, die den lokalen anerkannten Standards entspricht, wie ABYC, AUS/NZ, CE usw.
