Eine Studie des UCL fragt: Sind Elektroboote wirklich leiser?
Die Studie verglich elektrische und verbrennungsmotorische Antriebssysteme.
Eine neue, von Fachkollegen begutachtete Studie wurde vom University College London (UCL) durchgeführt, um den unter Wasser abgestrahlten Lärm über einen Bereich von Betriebsgeschwindigkeiten hinweg zu untersuchen und dabei elektrische und konventionelle Boote zu vergleichen.
Die Studie mit dem Titel „Eine vergleichende Untersuchung der Unterwasserschallabstrahlung von Elektro- und konventionellen Booten“ wurde im Journal of the Acoustical Society of America (JASA) veröffentlicht. Sie wurde vom Fachbereich Maschinenbau des University College London (UCL) in Zusammenarbeit mit RAD, einem britischen Unternehmen für elektrische Schiffsantriebe, durchgeführt.
Die Autoren hatten sich zum Ziel gesetzt, den Lärm von Elektroschiffen zu quantifizieren und die weit verbreitete Annahme, dass diese leiser seien als ihre Pendants mit Verbrennungsmotor, wissenschaftlich zu überprüfen.
Während ihre Motoren für das menschliche Ohr im Allgemeinen leiser sind, können elektrische Schiffe beispielsweise bei höheren Frequenzen erhebliche Unterwassergeräusche erzeugen, wodurch sie für Arten mit einem guten Hochfrequenzhörvermögen, einschließlich Schweinswalen, zunehmend hörbar werden.
Das Projekt begann mit einem ersten Testlauf auf dem Fluss Hamble in Hampshire, Großbritannien. Dort verglich das Team des University College London (UCL) unter der Leitung von Dr. Tom Smith einen elektrischen Außenbordmotor RAD 40 mit einem verbrennungsmotorischen Außenbordmotor gleicher Leistung. RAD stellte für den Test zwei baugleiche Boote zur Verfügung.
Nachdem erste Messungen ein geringeres Rauschen im elektrischen System über mehrere Frequenzbereiche hinweg zeigten, wurde ein zweiter Versuch in einer kontrollierten Seeumgebung in der Nähe von Shrewsbury durchgeführt. Zwei identische Boote wurden über mehrere Tage getestet, eines mit einem RAD 40 und das andere mit einem Verbrennungsmotor gleicher Leistung.
Die Datenerfassung umfasste akustische Messungen mit zwei Hydrophonen, Hochgeschwindigkeits-Unterwasservideos und Luftschallmessungen. Die Tests wurden auf den Booten bei Geschwindigkeiten von vier bis 20 Knoten durchgeführt.
„Kleine Schiffe werden im Zusammenhang mit Unterwasserlärm oft übersehen, aber sie können sehr laut sein. Sie operieren außerdem in vielen sensiblen Umgebungen, weshalb die Reduzierung dieses Lärms von entscheidender Bedeutung ist“, sagt Dr. Smith.
„Die mit dem RAD-Antrieb erzielten Ergebnisse waren bemerkenswert, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen. Erfreulicherweise war das hochfrequente elektrische Rauschen deutlich geringer als bei manch anderen Systemen, was zeigt, dass dieses Problem lösbar ist. Insgesamt ist es ein sehr positives Ergebnis, das hoffentlich zu einer breiteren Anwendung dieser Technologie beitragen wird, insbesondere bei Betreibern in ökologisch sensiblen Gewässern.“
Die Studie berichtet von einer Reduzierung des Geräuschpegels um 43 dB bei 4 Knoten im Vergleich des Elektrobootes mit dem Verbrennerboot. Auch niedrigere Breitbandgeräuschpegel wurden für das elektrische System über den gesamten getesteten Geschwindigkeitsbereich gemessen.
Die Ergebnisse führen die Unterschiede in der Geräuschentwicklung auf das Fehlen von Verbrennungsprozessen und den damit verbundenen Abgasemissionen in elektrischen Antriebssystemen zurück.
Die Autoren stellten fest, dass hochfrequente Tongeräusche aus der Motorsteuerung auf dem RAD-betriebenen Elektroboot messbar waren, jedoch geringer ausfielen als in anderen veröffentlichten Studien.
Die Studie zeigt, dass der elektrische Antrieb daher Vorteile für Arten bietet, die empfindlich auf niederfrequente Geräusche reagieren. Für Arten mit einem besseren Hörvermögen im Hochfrequenzbereich, wie beispielsweise Zahnwale und Robben, bleibt die Reduzierung von Kavitationsgeräuschen bei höheren Geschwindigkeiten für beide Antriebsarten ein wichtiger Aspekt.
Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass hochfrequente Geräusche auf elektrischen Schiffen durch eine sorgfältige Konstruktion des Motors und der Leistungselektronik deutlich reduziert werden können.
Weitere Beobachtungen wurden in Namibia auf dem Chobe-Fluss durchgeführt, wo Pangolin Photo Safaris Schiffe mit RAD-Antriebssystemen einsetzt. UCL führte Vergleichsmessungen zwischen diesen Schiffen und Booten anderer Betreiber durch, um den Unterwasserlärm unter Betriebsbedingungen zu bewerten.
Peter Byford, Chief Technology Officer bei RAD, erklärt: „Wir waren schon immer davon überzeugt, dass die Konstruktion eines elektrischen Antriebs von enormer Bedeutung ist – nicht nur für die Leistung, sondern vor allem für seinen tatsächlichen Umweltnutzen. Diese Forschung bestätigt diese Überzeugung mit fundierten wissenschaftlichen Erkenntnissen. Wir sind sehr stolz darauf, das UCL bei dieser Studie zu unterstützen und ihre Bedeutung für die Zukunft leiserer und nachhaltigerer Schifffahrtsoperationen weltweit zu erforschen.“
Die Ergebnisse liefern Daten, die für maritime Operationen und die Konstruktion von Ausrüstung relevant sind, insbesondere in Bereichen, in denen Unterwasserlärm eine Rolle spielt.
In einer Stellungnahme erklärt RAD: „Die Studie liefert wertvolle Erkenntnisse für politische Entscheidungsträger, Naturschützer und die maritime Industrie und unterstreicht die Bedeutung leiserer Technologien für den Erhalt aquatischer Ökosysteme.“
Die vollständige Forschungsarbeit kann online gelesen werden.
