Auf den Einsatzschiffen der Bundespolizei störten Oberschwingungen regelmäßig die Elektronik. Seit Aktivfilter der Baureihe GRIDCON® ACF an Bord verbaut sind, gibt es endlich sauberen Strom.
Nahezu lautlos fährt die „Bayreuth“ an einem sonnigen, klaren Morgen in den Marinehafen von Neustadt in Holstein ein. Nur das leise Klatschen der Wellen gegen die Bordwand des knapp 66 Meter langen und zehn Meter breiten Schiffs der Bundespolizei ist zu hören. An der Reling steht fast die komplette Mannschaft in ihrer blauen Uniform. Die Männer blicken ihren Kolleginnen und Kollegen entgegen, die bereits am Kai auf den Mannschaftswechsel warten.
Sechs Tage waren sie nun auf der Ostsee unterwegs, um auf dem 140 Seemeilen langen Küstenabschnitt zwischen der Flensburger Förde und der Bukspitze an der Mecklenburger Bucht zu patrouillieren. Nach einem 360-Grad-Wendemanöver nähert sich die „Bayreuth“ langsam der Kaimauer, die Leinen fliegen und pünktlich um zehn Uhr ist das Schiff fest vertäut. Der Personalwechsel und die Versorgung mit neuem Proviant für die kommenden Tage auf See können starten.
Oben auf der Brücke ist das Reich von Kommandant Frank Rogatty, der seit 2002 im Auftrag der Bundespolizei zur See fährt: „Wir sind eines von drei Schiffen der Küstenwache, die die Nord- und Ostsee befahren.“ Der Auftrag: Schiffskontrollen an der Seegrenze zum internationalen Gewässer, Seenotrettung, Hafen‑, aber auch ganz gewöhnliche Verkehrskontrollen, wie sie an Land die Streifenpolizei durchführt. Auch auf See gibt es nämlich Geschwindigkeitsbegrenzungen oder Vorfahrtsregeln.
Vor allem in den Sommermonaten ist viel zu tun, wenn sich Motorboote, Segeljachten und Stand-up-Paddler zusätzlich zur kommerziellen Schifffahrt das Wasser teilen. Die Besatzung besteht aus 14 Polizeibeamtinnen und ‑beamten, die im Dreischichtbetrieb dafür sorgen, dass die Küstenwache rund um die Uhr im Einsatz ist.
Manchmal sind auch mehr an Bord. „Wir sind bei jedem Wetter draußen und müssen uns hundertprozentig auf die Technik verlassen können – vor allem, wenn schnelle Manöver bei schlechter Sicht und schwerem Seegang notwendig sind“, sagt Rogatty und zeigt auf die Bordtechnik. „Das ist ein komplexes System. Das Zusammenspiel der verschiedenen elektrischen Komponenten muss reibungslos funktionieren.“
Motor stört die Technik
Und genau das war bis vor zwei Jahren das Problem. Die Ladegeräte für Handys der Crew gingen regelmäßig kaputt, die Spülmaschine oder einzelne Computer fielen immer wieder aus und wichtige Funktionen der Brückenelektronik wurden gestört. Es dauerte eine Zeit, bis einer der Übeltäter ausgemacht war. Er steht ein paar Etagen tiefer, im Schiffsbauch: der Frequenzumrichter des elektrischen Schiffantriebs.
Der leitende Maschinist Volker Uhlenbrock spricht gegen den Lärm an, der aus dem Maschinenraum dringt: „Wir haben beobachtet, dass die Störungen immer ab einer gewissen Fahrstufe auftraten. Da lag die Vermutung nahe, dass Oberschwingungen die anderen elektrischen Komponenten stören könnten. Wir haben immerhin etwa 50 elektrische Anlagen an Bord.“
Bei den anderen Küstenwachschiffen der Bundespolizei trat das gleiche Phänomen auf. Zwar hat jedes Schiff noch einen Dieselantrieb, doch der ist eigentlich für Notfälle oder besonders hohe Geschwindigkeiten gedacht. Für den Regelbetrieb dient der Elektromotor – denn der verbraucht weniger Kraftstoff, verursacht geringere Emissionen, ist leise und stört die Mannschaft nicht beim Schlafen. Auch die Wartungskosten sind niedriger, da der Dieselmotor seltener beansprucht wird. „Den Strom für Antrieb und Bordelektrik liefern zwei Dieselgeneratoren mit einer Dauerleistung von jeweils 450 Kilowatt“, sagt Uhlenbrock.
„Wir können uns ganz auf unsere Aufgaben konzentrieren und müssen uns um die Bordelektrik keinen Kopf mehr machen.“Frank Rogatty, Kommandant auf der „Bayreuth“
Da die Probleme mit dem Bordnetz nicht aufhörten, suchte die Bundespolizei nach einer Lösung. Bei Reinhausen wurden sie fündig. Experte für Schiffstechnik ist dort Thomas Zöllner aus dem Bereich Power Quality – und der konnte helfen: „Das Problem von Inselnetzen ist, dass sie im Vergleich zu einem Landnetz eine deutlich geringere Kurzschlussleistung haben. Das macht die ganze Technik störanfälliger.“ Mit dem Problem ist die Bundespolizei nicht allein. Die Werften setzen zunehmend auf Elektroantriebe, gleichzeitig wird immer mehr Elektronik an Bord verbaut. Das betrifft Megajachten, aber auch Spezialschiffe wie Kabelleger- oder Saugbaggerschiffe.
Kampf den Oberwellen
Zöllner erklärt: „Unliebsame Netzrückwirkungen durch Oberschwingungen kennen wir aus der Automobilindustrie. Hier können Störungen im Werksnetz die ganze Produktion lahmlegen.“ Damit dies nicht passiert, setzen die Netzverantwortlichen hier schon seit Längerem auf sogenannte aktive Netzfilter (Aktivfilter). „Damit eliminieren wir die problematischen Oberschwingungen. Die Aktivfilter unserer GRIDCON®-Reihe registrieren dafür selbstständig Grenzwertabweichungen und senden gegenläufige Wellen aus, die die Ausschläge ausgleichen. Das Prinzip eignet sich auch für Schiffe“, so Zöllner.
Ab einer bestimmten Fahrstufe machte der Elektromotor Probleme an Bord. (© Jens Umbach)
Dem leitenden Maschinisten Volker Uhlenbrock war schnell klar, dass der Frequenzumrichter der Verursacher ist. Das ist jetzt Vergangenheit. (© Jens Umbach)
Der Aktivfilter der GRIDCON®-Reihe eliminiert die störenden Oberwellen. (© Jens Umbach)
Um nachzuweisen, dass tatsächlich die Oberschwingungen für die Probleme verantwortlich sind, und um den Aktivfilter für die Anforderungen auf dem Schiff auslegen zu können, führte der Power-Quality-Experte über mehrere Tage eine Vielzahl an Messungen durch. „Wir erstellten gewissermaßen ein EKG des Bordnetzes“, erläutert Zöllner. Die Ergebnisse waren frappierend: Die Norm erlaubt einen Anteil an Oberschwingungen von acht Prozent (fünf Prozent sind empfohlen), an Bord wurden jedoch bis zu 14 Prozent gemessen.
Als geeignete Filterlösung identifizierte Zöllner die Industrieausführung GRIDCON® ACF. Doch konnte der Aktivfilter nicht so wie auf dem Festland aufgestellt werden: „Das Schwanken und die Vibrationen des Schiffs könnten die Technik stören. Daher haben wir Schwingungsdämpfer unter dem Schaltschrank angebracht“, erklärt Zöllner. Nach erfolgreichen Tests wurden dann alle drei Küstenwachschiffe der Bundespolizei mit der Filterlösung von Reinhausen ausgerüstet.
Volle Fahrt mit Filter
Seit zwei Jahren ist der GRIDCON® ACF nun auf der „Bayreuth“ im Einsatz. Der leitende Maschinist Uhlenbrock ist begeistert: „Alle Probleme sind Vergangenheit. Und ich muss mich um nichts kümmern, der Filter läuft vollautomatisch. Wenn wir den Motor abstellen, geht auch die Anlage auf Stand-by.“
Kommandant Rogatty ist ebenfalls hochzufrieden: „Wir können uns jetzt ganz auf unsere polizeilichen Aufgaben konzentrieren und müssen uns um die Bordelektrik keinen Kopf mehr machen.“ Für die beiden erfahrenen Seeleute endet nun ihr Einsatz, die Übergabe an die nächste Mannschaft ist abgeschlossen. Um 14 Uhr ist die „Bayreuth“ wieder startklar und legt langsam ab. So leise, wie sie gekommen ist, fährt sie wieder hinaus auf die Ostsee.
REINHAUSEN INSIDE
Die Aktivfilterlösung GRIDCON® ACF eignet sich für eine Vielzahl an Anwendungen. Neben der Automobilindustrie und Schiffen sind auch Windparks, Minen, Klärwerke, die Lebensmittelindustrie und Büro- sowie Geschäftsgebäude Einsatzgebiete. Der Aktivfilter kompensiert Oberschwingungen selbstständig und zuverlässig mit hoher Genauigkeit. Durch den modularen Aufbau lässt sich die Lösung an kundenspezifische Anforderungen anpassen.
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T.Zoellner@reinhausen.com