Hybridboot: So rüsten Sie Ihr Boot mit E-Motor und Verbrenner aus

​Wie wird aus einem Serienboot mit Außenborder ein Hybridboot mit Verbrenner- und Elektro-Antrieb? Und lohnt ein Umbau überhaupt? Wir haben es ausprobiert.

Ein Text von Andreas Mengen

​Der sich mit dem Kauf eines neuen oder auch gebrauchten Bootes beschäftigt, sollte sich vorab über einige Punkte im Klaren sein: Was ist der beabsichtigte Einsatzzweck, welche Fahrtgebiete sind im Fokus, soll es eher gemütlich oder auch mal zügiger vorangehen? Stehen ausgedehnte Reisen, Wochenendtrips oder lediglich Tagestouren im Lastenheft? Die Antworten haben Auswirkungen auf den individuell bevorzugten Bootstyp – und damit auf die Art des Antriebs.

Wir suchten vor einiger Zeit nach einem neuen Motorboot, um damit ausgedehnte Touren auf europäischen Binnengewässern zu unternehmen. Mit Blick auf die Zukunft stellte sich uns dabei die Frage, ob man heute noch auf einen Verbrenner setzen sollte. Oder ob nicht vielmehr das passieren dürfte, was im Automobilbereich längst zu erkennen ist: Elektroantriebe setzen sich langsam, aber unaufhaltsam durch.

Verbrenner-kontra E-Antrieb

Verwundern würde das nicht. Auf dem Wasser kann ein E-Antrieb mit seinem abgasfreien Betrieb, mit dem Fehlen von Schmierstoffen und mit seinem flüsterleisen Lauf punkten. Die laufenden Betriebskosten sind von Wartungsarmut und niedrigen Energiekosten gekennzeichnet. Wird der Strom noch dazu aus regenerativen Quellen erzeugt, läuft die Maschine sogar klimaschonend.

Die von der Autoindustrie getriebenen rasanten Fortschritte in der Batterietechnik senken zudem neben den Kosten auch den Energieverbrauch für die Produktion bei gleichzeitiger Steigerung von Energiedichte und Ladegeschwindigkeit. Nicht zuletzt dürfte der Skipper eines Bootes mit E-Antrieb den zunehmenden regionalen Fahrverboten für Verbrennerantriebe tiefenentspannt entgegensehen. So weit, so gut.

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Nach wie hat aber der Verbrenner die Nase vorne, wenn es um schnelle Fahrt und größere Distanzen geht. Insbesondere fahrtentaugliche Motorboote brauchen für zügiges Vorankommen eine Menge Energie. Und obwohl Verbrennungsmotoren nach wie vor einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen, spielen sie ihre Vorteile aus, wenn hohe Leistung gebraucht wird.

Dafür sorgt die große Energiemenge, die die Natur nun mal in einen Liter fossilen Kraftstoff gepackt hat. Wer sich lange Volllastfahrten verkneift, wird darüber hinaus mit sehr auskömmlichen Reichweiten belohnt. Wollte man die gleiche Energie in elektrischer Form an Bord zur Verfügung stellen, könnte oder müsste man Boote als schwimmende Akkus konstruieren – dem besseren energetischen Wirkungsgrad von E-Motoren zum Trotz.

Unsere Wahl fiel daher auf einen Verbrenner-Außenborder. Neben den Vorteilen eines Außenborders hinsichtlich der Raumnutzung unter Deck gaben die Anforderungen für Fahrten auf Strömungsgewässern den Ausschlag. Will man sich bei Fahrt auf dem Rhein zu Berg nicht mit den Fußgängern am Ufer ein Kopf-an-Kopf Rennen liefern, muss es möglich sein, zumindest für einige Stunden unter Volllast für Strecke zu sorgen und mit 15 km/h oder mehr über Grund voranzukommen. Wem das wichtig ist, der kommt heute um einen Verbrenner noch nicht herum. Aber die technische Entwicklung geht bekanntlich weiter, das Angebot an E-Antrieben für Boote nimmt stetig zu. Viel tut sich gerade bei den Außenbordern, denn die werden oft auf kleineren Booten eingesetzt. Diese lassen sich aufgrund des geringeren Gewichtes mit moderaterem Energieeinsatz auch in flotte Fahrt bringen, sodass heute bereits passable Reichweiten erzielt werden können.

Gewappnet für die Zukunft

An diesem Punkt setzten unsere Überlegungen an: Kaufen wir heute ein Motorboot mit Verbrenner-Außenborder, können wir den in der Zukunft recht einfach durch einen dann vielleicht verfügbaren passenden E-Außenborder ersetzen. Zumindest für den Motortausch an sich erwarten wir dann deutlich weniger Umbauaufwand als bei einer Innenborderlösung.

Die Idee der späteren Elektrifizierung hatte Auswirkungen auf einen weiteren Punkt bei der Bootswahl: Unsere Neon 910 von Nautic Yachts fällt optisch insbesondere wegen ihres geraden, lang gestreckten Dachs auf, das über Steuerhaus und Achtercockpit ragt. Es schützt nicht nur vor Sonne und Regen. Es hat an der Oberseite auch jede Menge unverschattete Flächen für Solarmodule (PV-Module).

Die Sonne im Tank

Die bestückten wir mit unauffälligen Flachmodulen der Firma Sunware mit einer Nennleistung von rund 420 Wattpeak. Die mittige große Dachluke blieb unverbaut, damit weiterhin Licht und Luft in die Kajüte gelangen können. Das Resultat kann sich sehen lassen. Die Module erzeugen mehr Strom, als wir im Bordalltag benötigen – solange kein Großverbraucher wie ein E-Motor installiert ist. Aber genau das sollte sich ja rasch ändern. Trotz großer Zufriedenheit mit den Fahrleistungen des 150 PS starken Außenborders unternahmen wir bereits in der ersten Saison erste Schritte in Richtung Elektrifizierung: Der kleine Torqeedo Travel (ca. 3 PS) vom Beiboot wurde zu Testzwecken mithilfe eines provisorischen Motorbretts an die Badeleiter gehängt. Und siehe da: Es funktioniert!

Es dauert zwar, bis die Trägheit der gut vier Tonnen Verdrängung der Neon überwunden sind. Dann aber fährt das relativ große Boot mit dem kleinen Motörchen doch tatsächlich durchs Wasser. Zackige Manöver und „Streckemachen“ klappen nicht, aber Kurshalten und Steuern geht.

Zwei Erkenntnisse stellten sich ein: Bleibt man deutlich unter der Rumpfgeschwindigkeit, kann ein Boot mit erstaunlich wenig Energie in Fahrt gebracht werden. Was aber den auch nur fallweisen Einsatz eines handgesteuerten E-Außenborders faktisch verbietet, ist die Position des Steuermanns. Wer will und kann schon ohne vernünftige Voraussicht mit der Motorpinne in der Hand hinten auf der Badeplattform hocken und Kurs halten?

Ergo: Jeglicher Antrieb, der in der Praxis vernünftig funktionieren soll, muss vom Cockpit aus steuer- und bedienbar sein. Zudem braucht es eine gewisse Mindestleistung, um eine akzeptable Fahrtgeschwindigkeit zu erreichen.

Das Ganze war dennoch der Auslöser für eine Planänderung: Wie wäre es mit einem Hybridantrieb? Gerade bei Kanal- oder Flussfahrten zu Tal könnte ein ergänzender E-Antrieb sinnvoll sein. Die Idee, einen handelsüblichen E-Außenborder in der Leistungsklasse bis zu zehn PS als Zusatzantrieb an Bord zu nehmen, nahm Gestalt an. Falls es gelänge, diesen Antrieb so auszulegen, dass auch Manöver ohne Nutzung der Hauptmaschine gefahren werden können, wären zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen. Der Zusatzmotor könnte zugleich die Funktion eines Notantriebs übernehmen, sollte die große Maschine einmal ausfallen.

Hybrid: Das Beste aus zwei Welten

Unser Plan erhielt zusätzlichen Auftrieb, als das sonnenverwöhnte Dach unseres Clubhauses mit einer großen PV-Anlage versehen wurde. Die flutet insbesondere während der Bootssaison das Hafennetz mit reichlich grünem Strom. Die ursprüngliche Idee, „Verbrenner raus – E-Antrieb rein“, war damit ad acta gelegt, und die Suche nach einem E-Außenborder für die Hybridlösung begann.

Schneller als gedacht wurden wir mit einem erst zwei Jahre alten Torqeedo Cruise 4.0 samt zwei Lithium-Akkus (je 100 Ah, 24 V) fündig, für den ein langjähri­ger Wassersportfreund keine Verwen­dung mehr hatte. Nun ging es an die praktische Umsetzung. Das Ziel: Der zu­sätzliche E-Antrieb muss spielend leicht montier- und demontierbar sein und als alleiniger Antrieb zumindest ausreichende Fahrleistungen ermöglichen. Er darf im Betrieb den vorhandenen Verbrenner nicht behindern. Und natürlich muss der E-Antrieb wie der Verbrenner auch vom Cockpit aus bedienbar sein.

Gesagt, getan: Die Umsetzung

Offen war zunächst, wo und wie der E-Motor montiert werden konnte. Die erste Idee, ihn gleich links neben den Verbrenner zu setzen, hatte den Charme, den vorhandenen Spiegel zur Befestigung nutzen zu können.

Die Doppelmotorisierung wäre auch optisch unauffälliger gewesen. Und beide Antriebe wären nah an der vorhandenen Hydrauliksteuerung platziert, zu der eine mechanische Verbindung hergestellt werden musste.

Obwohl gemäß Plan der Verbren­ner im E-Betrieb hochgeklappt sein sollte, müsste es jedoch möglich sein, ihn bei kurzfristigem Bedarf abzusenken und einzusetzen – uneingeschränkt von hart Backbord bis hart Steuerbord. Und genau hier gab es Probleme: Bei extremer Ruderlage be­rührten sich die beiden Propeller. Also musste eine Lösung mit mehr Sicherheitsabstand zwischen Verbrenner und E-Motor her. Der Versatz hin ans Ende der Badeplattform löste das Problem. Allerdings musste an diesem exponierten Punkt erst eine passende und ausreichend stabile Halterung geschaffen werden.

Mithilfe einer selbst erstellten Vorlage machte sich ein Metallbauer daran, das benötigte Teil aus VA herzustellen. Nach einer Probemontage wurde der Halteflansch nochmals vergrößert und ein Stabilisierungsstab hinzugefügt. Gehalten wird das Ganze nun von Schraubbolzen mit einer Konterplatte auf der Innenseite der Badeplattform.

Damit die vorhandene Hydraulik­steuerung nicht nur den Verbrenner, sondern gleichzeitig den E-Mo­tor bewegt, musste als Nächstes eine Zug-Druck-Verbindung zwischen beiden Motoren hergestellt werden. Ein auf Maß angefertigter Betätigungszug wurde dazu am Verbrenner beziehungsweise am Flansch des Hy­drau­lik­zy­lin­ders befestigt und zum E-Motor geführt. Eine am Torqeedo zusätzlich montierte Pinne aus Edelstahl nimmt die Bewegungen des Zuges auf und setzt sie in Drehungen um, die exakt denen des großen Motors entsprechen.

Der innere Bewegungszug braucht vor dem Anschlusspunkt immer eine feste Halteposition für den unbeweg­lichen Außenzug. Dieser Punkt wurde als Holzlager ausgeführt und übernimmt eine entscheidende Zusatzaufgabe: Er dient zugleich als Auflager, wenn der E-Motor bei Nichtgebrauch aus dem Wasser genommen und auf der Badeplattform abgelegt wird. Dessen Kopf liegt dann dort auf, und das Motorgehäuse findet seinen Platz in einer halbrund angepassten zweiten Aufnahmevorrichtung. So bestens gegen Verkippen gesichert, lagert der Motor ohne weitere Befestigung sicher in seiner Position.

Der Cruise 4.0 benötigt eine 48-Volt-Stromversorgung, die über zwei parallel geschaltete 24-Volt-Lithium-Ionen-Akkus erfolgen kann. Die müssen nicht nur sicher gegen Verrutschen in der Backskiste gelagert werden, sondern benötigen eine Verbindung zum Motor sowie zum Ladegerät. Das Motorkabel tritt am Heck kurz oberhalb der Badeplattform aus und verläuft dort dann in direkter Linie zum Motor.

Leitungsfragen: Die knifflige Stromversorgung

Geladen werden die Akkus mithilfe von zwei Ladegeräten, die fest in der Backskiste montiert sind und entweder über Landstrom oder 230-Volt-Bordstrom versorgt werden. Der wird erzeugt, indem der Inverter 12-Volt-Strom aus den Verbraucherakkus bezieht und diesen umwandelt. Die Verbraucherbatterien wiederum werden über die PV-Module permanent nachgeladen.

Wenn Zeit keine Rolle spielt, können die Lithium-Ionen-Akkus auf diese Weise vollständig mit von den PV-Modulen erzeugtem Strom aufgeladen werden. Auf Landstrom am Liegeplatz ist man dann nicht angewiesen. Da wir während der Saison nicht durchgehend an Bord sind, ist dies ein gangbarer Weg.

Schalten und Gasgeben

Die Koppelung des E-Motors mit der Hydrauliksteuerung des Verbrenners über den Betätigungszug sorgt da­­für, dass der Torqeedo vom Cockpit aus gesteuert werden kann. Fehlt noch die Möglichkeit, von hier aus auch Gas geben zu können – vorwärts wie rückwärts. Das wird beim Torqeedo entweder über eine Motorpinne oder über den Ferngashebel bewerkstelligt.

Zwei Dinge sind dafür umzusetzen: Zum einen braucht es eine praktikable Position am Steuerstand, und es ist eine Kabelverbindung zum Motor erforderlich. Eine Halteplatte oberhalb des Funkgerätes nimmt den Fahrhebel auf und sorgt für dessen gute Erreichbarkeit, gute Sicht auf das Display und ausreichend Abstand zum Gashebel des Verbrenners. Von hier aus kann das Steuerkabel direkt hinter die Verkleidung und unter Deck quer durch das gesamte Bootsheck in die Badeplattform geführt werden. Dort tritt es seitlich beim E-Motor wieder aus.

Fazit und offene Fragen

Insgesamt wurde ein vollwertiger zusätzlicher Bootsantrieb realisiert, der bei günstigen Bedingungen als alleiniger Antrieb funktioniert. Da die Lagerung des E-Motors bei Nichtgebrauch in unmittelbarer Nähe auf der Badeplattform erfolgt, können Strom- und Datenkabel stets angeschlossen bleiben. Sie sind insofern „fest“ verlegt. Die Bedienung vom Steuerstand aus bringt vollständige Manövrierbarkeit wie beim Verbrenner auch.

Offen aber bleibt, welche Fahrleistungen sich mit einem 4-kW-Motor erzielen lassen. Wie weit kommt man damit überhaupt? Und klappt ein Schleusenmanöver ganz ohne den Verbrenner? Sprich, lässt sich der Traum vom grenzen- und „kostenlosen“ Fahren realisieren? Im nächsten Heft werden diese und weitere Fragen auf Basis praktischer Erfahrungen beantwortet. Achtung, Spoiler: Es läuft besser als erwartet.

​Die Technik: Montage am Heck, Bedienung am Fahrstand

​Die Stromversorgung: Solarenergie von Bord oder von Land

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