Oberschwingungs-Aktivfilter auf Hoher See

Im Rahmen der Projektabwicklung mit Zollschiffen vermutete die Bundespolizei See in Deutschland, dass es auf mehreren Polizeischiffen wegen durchgeführter Modernisierungen und angewendeter Einsatzbedingungen notwendig sein wird, auftretende Netzrückwirkungen zu minimieren.

Typische Probleme könnten sein, dass ab einer bestimmten Fahrstufe wichtige elektronische Verbraucher nicht ordnungsgemäß bzw. gar nicht mehr funktionieren, wie z. B. ein wichtiges Stabilisierungssystem. Mit den Power Quality-Experten der Maschinenfabrik Reinhausen (MR) wurden mehrere Messungen während der Wachfahrten auf insgesamt vier Schiffen durchgeführt.

Die Einzelmessungen waren wichtig, da nicht jedes Schiff die gleiche Ausbaustufe bzw. Einbauten besitzt und dadurch das Bordnetz anders belastet wird.
Es handelt sich um Schiffe mit einer Länge von 66 Meter, die bis auf die BP21 überwiegend aus dem Jahr 2003 stammen und noch rund 20 Jahre im Einsatz bleiben werden.

Schon nach der ersten Messung konnte der Verdacht bestätigt werden – die Netzrückwirkungen durch Oberwellen nehmen mit steigender Fahrstufe zu. Bereits ab Fahrstufe 5 sind deutliche Grenzwertverletzungen feststellbar.
Bei der höchsten Fahrstufe sind fast alle ungeradzahligen Oberwellen grenzwertverletzend und der erlaubte THD (Gesamtklirrfaktor) von 8 % (DIN EN 61000-2-4, Umgebungsklasse 2) wird mit 14 % deutlich überschritten.

Geschuldet ist das dem elektrischen Hauptantrieb mit 600 kW, der über einen 6-pulsigen Frequenzumrichter geregelt wird. Das 400 V Bordnetz wird über 2 Generatoren mit jeweils 600 kW gespeist; Hauptverbraucher sind der E-Fahrmotor, eine große Pumpe mit 200 kW sowie das Bug- und Heckstrahlruder mit jeweils 250 kW.
Der GRIDCON® ACF Aktivfilter Industrieausführung wurde für diese Umgebungsbedingungen als optimale technische Lösung identifiziert. Die BP21_Bredstedt war das erste Polizeischiff, welches mit dem GRIDCON® ACF Industrie mit 250 A ausgerüstet wurde. Platziert wurde der Aktivfilter im Maschinenraum und die Verkabelung vorsichtshalber für 375 A ausgelegt.

Damit kann bei Bedarf ein 125 A Modul nachgerüstet werden, was durch das modulare Konzept des GRIDCON® problemlos möglich ist.
Besondere Herausforderungen waren zum einen die richtige Platzierung, nicht zuletzt auch wegen des Gewichtes von 460 kg, zum anderen die richtige Kommunikationsart für die Datenkabel der Wandler. Hier entschied man sich – aufgrund der örtlichen Bedingungen und um EMV-Einflüsse und Verluste zu vermeiden – für eine LWL-Kommunikation.

Die BP21 ist nun schon mehrere Monate mit dem Aktivfilter auf See und hatte seitdem keinerlei Ausfälle an der Elektronik und am Stabilisierungssystem. In den nächsten Jahren werden sukzessive die drei weiteren Polizeischiffe mit dem Aktivfiltersystem GRIDCON® ACF Industrie ausgerüstet – in diesen Fällen sogar der Vollausbau mit 500 A. Für die Zukunft ist geplant, die neuen, größeren Polizeischiffe mit 86 Meter Länge und doppelter elektrischer Leistung, gleich mit dem Aktivfilter an Bord auszustatten.

In der Zwischenzeit hat sich das Aktivfiltersystem in der Schifffahrt etabliert; es werden inzwischen neben den Polizeischiffen auch Spezialschiffe wie Kabelleger, Saugbaggerschiffe und sogar Megayachten ausgerüstet – hier kommt teilweise sogar die wassergekühlte Variante im Vollausbau mit 500 A zum Einsatz.
Nächstes größeres Projekt ist die Ausrüstung mehrerer Zollschiffe, die als Katamarane vollelektrisch betrieben werden und eine 4-fach höhere Leistung als die Polizeischiffe aufweisen.