Stromrichter für die Schifffahrt sind elektrische Geräte, die Spannung, Stromstärke und Frequenz umwandeln und regeln, um den Strombedarf von Schiffs- und Unterwassersystemen zu decken. Zu den verfügbaren Konfigurationen zählen Wechselstrom-Gleichstrom-Gleichrichter, Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter, bidirektionale Wandler sowie Wechselstrom-Wechselstrom-Frequenzumrichter.
Auf dieser Seite werden Hersteller von Stromrichtern für die Schifffahrt vorgestellt, deren Produkte die Antriebstechnik, die Stromverteilung, das Batteriemanagement und die Bordelektronik sowohl auf bemannten als auch auf unbemannten Schiffen unterstützen.
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Robuste Stromversorgungen und Wandler für Schiffs- und Marinesysteme
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Stromrichter für die Schifffahrt sind elektrische Geräte, die Spannung, Stromstärke oder Frequenz umwandeln und regeln, um den Strombedarf von Geräten an Bord von Schiffen, auf Offshore-Anlagen und in Unterwassersystemen zu decken. Sie ermöglichen den Betrieb elektrischer Geräte mit verschiedenen Stromquellen, darunter Generatoren, Batterien, Landstromanschlüsse und Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien.
CWA003 von Aegis Power Systems
Zu den gängigen Konfigurationen zählen Wechselstrom-Gleichstrom-Gleichrichter (AC-DC), Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (DC-DC), Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter für den Schiffsbetrieb (DC-AC) sowie Wechselstrom-Wechselstrom-Frequenzumrichter (AC-AC). Diese Geräte unterstützen den Antrieb, wissenschaftliche Messtechnik, Unterwasserinfrastruktur sowie die Stromverteilung auf See, wobei einige Anlagen zudem eine galvanische Trennung, Spannungsstabilisierung, Umweltschutzmaßnahmen und eine integrierte Überwachung erfordern.
Stromrichter für die Schifffahrt sind in verschiedenen Typen und Konfigurationen erhältlich, die jeweils für spezifische Stromumwandlungsfunktionen in elektrischen Systemen auf See und unter Wasser ausgelegt sind.
| Typ des Stromrichters | Merkmale |
| AC-DC-Gleichrichter | Wandeln Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) um, beispielsweise zum Laden von Batterien, zur Gleichstromverteilung, für elektronische Geräte und andere Bordverbraucher, die eine Gleichstromversorgung benötigen. |
| DC-DC-Wandler | Wandeln eine Gleichspannungsstufe in eine andere um, sodass Batterien oder Gleichstromverteilungssysteme Geräte versorgen können, die unterschiedliche Betriebsspannungen benötigen. Die Ausführungen können eine Aufwärts-, Abwärts-, isolierte oder nicht isolierte Umwandlung ermöglichen. |
| DC-AC-Wechselrichter für die Schifffahrt | Wandeln Gleichstrom aus Batterien oder Gleichstromsystemen in Wechselstrom um, damit Geräte betrieben werden können, die für den Betrieb mit Wechselstrom ausgelegt sind. Ausgangsspannung und -frequenz hängen vom Wechselrichter und den Anwendungsanforderungen ab. |
| Wechselstrom-Wechselstrom-Frequenzumrichter | Wandeln Wechselstrom von einer Frequenz in eine andere um, bei Bedarf auch mit Spannungsumwandlung. Sie kommen zum Einsatz, wenn sich die Eigenschaften des Bordstroms oder des Landstroms von den Anforderungen der angeschlossenen Schiffsausrüstung unterscheiden. |
| Bidirektionale DC-DC-Wandler | Leiten Gleichstrom in beide Richtungen zwischen Batterien, Gleichstrombussen und anderen elektrischen Systemen weiter und unterstützen so Lade- und Entladevorgänge, Energiespeicherung sowie das Energiemanagement in Hybrid-Elektroantrieben. |
| Bidirektionale Wechselrichter | Unterstützen sowohl die Gleichstrom-Wechselstrom- als auch die Wechselstrom-Gleichstrom-Umwandlung und ermöglichen so den Energiefluss zwischen Batteriespeichersystemen und Wechselstromnetzen. Zu den Anwendungsbereichen zählen Hybridantriebe, das Laden von Batterien und das Energiemanagement in der Schifffahrt. |
| Frequenzumrichter (VFDs) | Kombinieren in der Regel einen Gleichrichter, einen Zwischenkreis und einen Wechselrichter, um Elektromotoren mit einstellbarer Wechselspannung und -frequenz zu versorgen. Sie regeln Drehzahl und Drehmoment von Antriebsmotoren, Pumpen, Triebwerken und anderen Schiffsmaschinen. |
| Unterwasser-Stromrichter | Bieten Wechselstrom-Gleichstrom-, Gleichstrom-Gleichstrom- oder andere Stromumwandlungsfunktionen in unmittelbarer Nähe von Unterwasseranlagen und wandeln häufig höhere Verteilerspannungen auf die von Unterwasserinstrumenten, Steuerungen und ferngesteuerten Systemen benötigten Werte um. Die Konstruktionen können druckfeste Gehäuse oder druckbeständige Elektronik verwenden. |
Forschungs- und hydrografische Vermessungsschiffe nutzen Stromrichter, um Sonarsysteme, wissenschaftliche Instrumente, Navigationsausrüstung und Datenerfassungsgeräte stabil mit elektrischer Energie zu versorgen. DC-DC-Wandler passen die Versorgungsspannungen an Bord für einzelne Geräte an, während Schiffswechselrichter Wechselstrom aus Gleichstrom-Batteriesystemen bereitstellen. Bei empfindlichen Messgeräten können rauscharme Ausgänge, Filterung und eine angemessene elektrische Isolierung dazu beitragen, Störungen bei Messungen und in der Kommunikation zu begrenzen.
Unbemannte Oberflächenfahrzeuge (USVs), autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs) und ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge (ROVs) nutzen Stromumwandlungssysteme, um den Strom auf Antrieb, Steuerelektronik, Sensoren und Kommunikationsausrüstung zu verteilen. Kompakte DC-DC-Wandler liefern die von den einzelnen Teilsystemen benötigten Spannungen, während DC-AC-Wechselrichter Geräte versorgen, die Wechselstrom benötigen. Umwandlungswirkungsgrad, Wärmemanagement und Leistungsdichte sind besonders wichtig für batteriebetriebene Fahrzeuge, die über längere Einsatzzeiten hinweg betrieben werden.
Unterwasser-Stromrichter liefern geregelte elektrische Ausgangsspannungen für Unterwasserinstrumente, Überwachungssysteme, Steuerungsgeräte und ferngesteuerte Infrastruktur. Bei kabelgebundenen ROV-Systemen kann die über ein Versorgungskabel mit erhöhter Spannung übertragene elektrische Energie vor Ort in niedrigere Spannungen für die Bordausrüstung umgewandelt werden, wodurch Übertragungsverluste entlang des Kabels reduziert werden. Bei Tiefseeanlagen können Stromrichter zum Einsatz kommen, die in druckfesten Gehäusen oder speziell entwickelten, druckbeständigen Baugruppen untergebracht sind.
Anlagen zur Gewinnung erneuerbarer Meeresenergie nutzen Stromumrichter, um variable Stromquellen mit Batterien, bordinternen Verteilungsnetzen und externen Stromversorgungssystemen zu verbinden. Offshore-Anwendungen in den Bereichen Wind-, Gezeiten-, Wellen- und Solarenergie erfordern unter Umständen Gleichrichtung, Wechselrichtung oder Spannungsregelung, während bidirektionale Umrichter den Energietransfer zwischen Batteriespeichern und Gleichstromverteilungsnetzen steuern können. In maritimen Hybridsystemen unterstützen Stromrichter zudem die Koordination von Generatoren, Batterien und anderen Stromquellen, um die betriebliche Flexibilität zu verbessern.
Elektrische und hybrid-elektrische Antriebssysteme sind auf Stromrichter angewiesen, um die Stromversorgung der Antriebsmotoren und der zugehörigen Ausrüstung zu regeln. Gleichstrom-Wechselstrom-Wechselrichter und Frequenzumrichter (VFDs) steuern Motordrehzahl und Drehmoment durch Anpassung der elektrischen Ausgangskennlinien, während geeignete bidirektionale Antriebssysteme den regenerativen Betrieb unterstützen können, sofern die Antriebsarchitektur eine Energierückgewinnung zulässt. Hochleistungs-Schiffsumrichter erfordern eine angemessene Kühlung, Fehlersicherung und Integration in die elektrischen Verteilungssysteme des Schiffes.
Schiffs-Leistungsumrichter erfüllen spezifische elektrische Umwandlungsfunktionen innerhalb größerer Stromversorgungssysteme an Bord und vor der Küste. Verwandte Geräte können elektrische Trennung, Ladung, Spannungsregelung, Energiespeicherung oder Motorsteuerung bereitstellen, wobei einige Geräte Umrichterschaltungen als Teil eines umfassenderen Systems enthalten.
Die Auswahl der Geräte hängt daher davon ab, ob eine Anlage eine Stromumwandlung, Spannungstransformation, Energiespeicherung, Aufladung, Motorsteuerung oder eine Kombination dieser Funktionen erfordert.
Stromrichter für die Schifffahrt müssen gemäß den für ihren Verwendungszweck geltenden Anforderungen an die elektrische Sicherheit, den Umweltschutz und die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ausgewählt und installiert werden. Zu den relevanten Normen der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) gehören:
Für Umrichter, die auf klassifizierten Schiffen oder in Offshore-Anlagen installiert werden, können zusätzliche Vorschriften der Klassifikationsgesellschaften sowie projektspezifische Anforderungen gelten. Die Einhaltung dieser Anforderungen hängt von der Funktion des Umrichters, der Installationsumgebung, dem geltenden Zulassungsumfang sowie den spezifischen Anforderungen des Schiffes oder Projekts ab.
Entwicklungen in der Leistungshalbleitertechnologie, der digitalen Steuerung und modularen elektrischen Architekturen beeinflussen die Konstruktion von Stromrichtern für die Schifffahrt, insbesondere dort, wo Wirkungsgrad, Leistungsdichte, Zuverlässigkeit und Fernüberwachung von Bedeutung sind.
Diese Entwicklungen ermöglichen effizientere, flexiblere und genau überwachte maritime Stromversorgungssysteme, wobei die Auswahl der Umrichter weiterhin von der elektrischen Leistung, den Umgebungsanforderungen, der Systemarchitektur und den Integrationsbeschränkungen abhängt.
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