© Foto | Royal Caribbean Cruises Ltd.

Harmonie auf hoher See

Auf dem zweit­größten Kreuz­fahrt­schiff der Welt schaffen fast 3.000 EC-Venti­la­toren ein perfektes Raum­klima. Die Aktive-PFC-Tech­no­logie sorgt dafür, dass das Zusam­men­spiel so vieler Einheiten einwand­frei funk­tio­niert.


Die „Quantum of the Seas“ ist die Königin der Meere: Das teuerste Kreuz­fahrt­schiff der Welt lief im Sommer 2014 vom Stapel und ist eine schwim­mende Oase für 4.180 Passa­giere. Der Luxus­liner ist fast 350 Meter lang und 41 Meter breit. Zum Frei­zeit­an­gebot an Bord gehören eine begeh­bare Glas­kugel an einem Schwenkarm für den Rund­um­blick in 90 Meter Höhe, eine Klet­ter­halle, Fahr­bahnen für Boxautos, zahl­reiche Restau­rants, eine Musi­cal­bühne, ein Surf­si­mu­lator und vieles andere mehr. Taru Lähteen­mäki, Leiterin Forschung und Entwick­lung bei Koja, einem finni­schen Anbieter für Klima­an­lagen, sagt: „Wer hier Urlaub macht, hat hohe Ansprüche. Natür­lich auch an die Klima­ti­sie­rung. Wohl­tem­pe­rierte Luft wird in allen Innen­räumen erwartet, ganz gleich, in welcher Klima­zone das Schiff gerade kreuzt.“

Viel Leis­tung auf wenig Raum

Jede Kabine verfügt über ein eigenes Klima­system. So kann jeder Passa­gier seine Wunsch­tem­pe­ratur einstellen.

Jede Kabine hat ein eigenes Klima­system, über das der Passa­gier die Tempe­ratur nach Wunsch einstellen kann. Zusammen mit den größeren EC-Gebläsen in den öffent­li­chen Räumen sorgen insge­samt 2.956 Venti­la­toren für ein ange­nehmes Klima an Bord. Wegen der salzigen, oft tropisch warmen Seeluft verfügen die Venti­la­toren von ebm-papst über eine spezi­elle Beschich­tung, die sie vor Korro­sion schützt.

Viele Räume des Schiffes liegen im Inneren oder haben keine öffen­baren Fenster. Der Luft­aus­tausch findet in den meisten Teilen des Schiffs ausschließ­lich über die Lüftungs­an­lage statt. Jukka Blåfield, tech­ni­scher Manager bei ebm-papst Finn­land, sagt: „Hier trifft ein hoher Bedarf an Luft­wechsel auf wenig verfüg­baren Bauraum.“ Denn eine der größten Heraus­for­de­rungen bei der Schiffs­kli­ma­ti­sie­rung ist der geringe Platz.

Die ‚Quantum of the Seas‘ sollte 20 Prozent weniger Strom verbrau­chen als ihr Vorgän­ger­schiff. Das war die Ansage.“
Taru Lähteen­mäki, Leiterin Forschung und Entwick­lung bei Koja

Koja_Fan-Coils

Produk­ti­ons­linie der Fan Coils bei Koja.

Lähteen­mäki erklärt: „Auf einem Kreuz­fahrt­schiff zählt jeder Kubik­zen­ti­meter, der den Passa­gieren oder dem Personal zur Verfü­gung steht. Die Elek­tronik muss daher so wenig Platz wie möglich einnehmen. Unter anderem darum entschieden wir uns für die kompakten, aber leis­tungs­starken ebm-papst EC-Radi­al­ven­ti­la­toren mit vorwärts gekrümmten Schau­feln in den Kabinen. Für den öffent­li­chen Bereich wählten wir die rück­wärts gekrümmten EC-Radi­al­ven­ti­la­toren der RadiPac-Baureihe.“

Leise Ener­gie­sparer

Als die Reederei Royal Carib­bean die „Quantum of the Seas“ in Auftrag gab, hieß eine ihrer strengsten Vorgaben: 20 Prozent weniger Ener­gie­ver­brauch als das Vorgän­ger­schiff! Das betraf auch die Klima­an­lage. „Der geringe Ener­gie­ver­brauch der EC-Venti­la­toren war ein wich­tiger Grund, uns für ebm-papst als Partner zu entscheiden. Das Schiff hat Tausende Venti­la­toren, aber zum Beispiel nur ein paar Kompres­soren. Will man bei der Klima­ti­sie­rung sparen, hat man mit den Venti­la­toren also einen riesigen Hebel in der Hand!“, erzählt Lähteen­mäki. „Dazu kam noch, dass die Venti­la­toren extrem geräuscharm arbeiten und auch damit die hohen Ansprüche der Passa­giere erfüllen.“

Entlas­tung fürs Versor­gungs­netz

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Auf einem Kreuz­fahrt­schiff zählt jeder Kubik­zen­ti­meter. Schiffs­kli­ma­an­lagen müssen daher beson­ders kompakt sein.

Doch wenn fast 3.000 EC-Venti­la­toren an einem Gene­rator und an einem Netz hängen, kann es durch soge­nannte Ober­schwin­gungen zu Schwie­rig­keiten im Versor­gungs­netz kommen. Darum hat ebm-papst eine in die Elek­tronik des Gebläses einge­baute Lösung entwi­ckelt: die aktive PFC (Power Factor Correc­tion). Mit einem elek­tro­tech­ni­schen Kniff filtert das Modul Strom­auf­nah­me­spitzen heraus. Das mini­miert die störenden Ober­schwin­gungs­an­teile.

Jukka Blåfield fasst zusammen: „Beson­ders in dem geschlos­senen Schiffs­system ist das ein riesiger Vorteil: Die Aktive-PFC-Tech­no­logie erlaubt es, den Bord­ge­ne­rator von vorne­herein kleiner zu planen, weil man von einer gerin­geren Spit­zen­last ausgehen kann. Das spart Geld, Gewicht und Bauraum. Auch die Zulei­tungs­kabel des Venti­la­tors müssen nur noch halb so dick sein wie ohne aktive PFC. Dadurch wird die Anlage noch kompakter.“

Das Belüf­tungs­kon­zept der „Quantum of the Seas“ hat auch andere große Reede­reien über­zeugt: TUI bestellte für seine beiden neuen Kreuz­fahrt­schiffe „Mein Schiff 5“ und „Mein Schiff 6“ bei Koja die gleiche Anlage mit EC-Venti­la­toren.

Aktive PFC

Die Heraus­for­de­rung: Ein EC-Venti­lator arbeitet mit einem Perma­nent­ma­gnet­motor. Dieser nimmt den Strom puls­förmig auf. So entstehen Stro­m­ober­schwin­gungen. Sind viele EC-Venti­la­toren parallel geschaltet, belasten die Ober­schwin­gungen das Versor­gungs­netz und können zu erhöhten Verlusten aufgrund von Blind­leis­tung führen. Sogar andere Geräte im Anla­gen­netz können negativ beein­flusst werden.

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Die Lösung: ebm-papst hat die aktive PFC (Power Factor Correc­tion) entwi­ckelt. Das Modul ist in die Venti­la­tor­elek­tronik inte­griert und wandelt den puls­för­migen Aufnah­m­e­strom der EC-Motoren in einen sinus­för­migen Strom um. Danach wird die Lage der Strom­kurve so verschoben, dass sie gleich­phasig zur Span­nung ist. Das senkt die Oberschwingungs­anteile stark und mini­miert den Spit­zen­wert des Eingangs­stromes. Der Strom­ver­brauch harmo­ni­siert sich.
 

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