Die Antwort auf erhöhten Energiebedarf im Feld
Sichere Verfügbarkeit durch VINCORION Aggregate
Seit vielen Jahrzehnten stellt VINCORION Energie für unterschiedlichste militärische Einsatzszenarien bereit. Das Herzstück sind Aggregate in diversen Leistungsklassen. Hochspezialisierte Ingenieure und Techniker liefern zum einen projektbezogene militärische Aggregate als Kundenauftragsentwicklung, zum anderen taktische Aggregate mit breitem Anwendungsspektrum, die passgenau die Anforderungen von Ausschreibungen erfüllen. Für diese Anforderungen oder Einsatzszenarien stellt VINCORION Aggregate mit konstanter oder variabler Drehzahl zur Verfügung, die über moderne Energiespeicher, zum Beispiel mit Batterien oder Superkondensatoren, zu einem System mit hybrider Architektur erweitert werden können.
Die Lage – die Antworten
Es ist eine der maßgeblichen Entwicklungen von militärischen Missionen weltweit: das Bereitstellen von immer mehr Energie im Feld. Die Zahl der elektrischen Verbraucher nimmt kontinuierlich zu – durch IT- und Kommunikationssysteme sowie durch höhere Leistungen innerhalb der Waffen-, Kommando- und Komfortsysteme. Dr. Christian Wildhagen, Head of Governmental Affairs bei VINCORION, bringt es auf den Punkt: „Das kurzfristige Bereitstellen von immer mehr Energie dort, wo sie tatsächlich gebraucht wird, ob für einen mobilen Gefechtsstand oder ein schnell verlegbares Feldlazarett, wird der kritische Erfolgsfaktor zukünftiger Operationen.“
Mit modernen Aggregaten hat VINCORION Antworten auf den steigenden militärischen Energiebedarf. Daniel Zeitler, Produktmanager bei VINCORION für militärische Energiesysteme, fasst die Herangehensweise zusammen: „Neu entwickelte Aggregate sollen ihre Kompaktheit, sprich Größe und Gewicht, verbessern. Dies lässt sich mit einer höheren Effizienz sowie einem exakten Zuschnitt des Aggregats auf das jeweilige Last- und Anforderungsprofil erreichen.“ Zudem kann sich der Kunde bei jedem VINCORION Aggregat auf eine lange Lebensdauer verlassen – auch dank hochqualifiziertem Customer Support mit jahrzehntelangem Obsoleszenzmanagement.
Die Expertise der VINCORION Mitarbeiter verbindet sich zu einer umfassenden Gesamtkompetenz – Spezialisten für Mechanik und Elektrik arbeiten Hand in Hand mit Elektronikern und Software-Entwicklern. So stellt VINCORION auch bei neuen, smarten Technologien wie Speichern, digitalen Steuerungen oder Leistungselektronik – die in der Regel kürzere Entwicklungszyklen als mechanische Komponenten aufweisen – Entwicklungshoheit, hohe Verfügbarkeit und lange Laufzeiten sicher.
Aggregate mit konstanter Drehzahl
Aggregate mit konstanter Drehzahl spielen weiterhin eine wichtige Rolle im Feld. Bei nur punktueller Laufzeit sind sie häufig der Stromerzeuger der Wahl. Das geringere Investment, die Robustheit und das einfache Handling sprechen für Aggregate mit konstanter Motorendrehzahl. VINCORION bietet Lösungen für alle taktisch relevanten Leistungsklassen, die zudem parallel schaltfähig sind. Aber auch bei konventionellen Aggregaten lassen sich Lastspitzen über separate externe Speicherlösungen puffern. Voraussetzung sind entsprechend kompatible Schnittstellen für Elektrik und Steuerung. Diese können häufig sogar nachträglich realisiert werden.
Aggregate mit variabler Drehzahl
Bei hohen Laufzeiten und unregelmäßigem oder variablem Energiebedarf hingegen spielen permanentmagneterregte Generatoren mit variabler Drehzahl ihr volles Einsparpotenzial aus. Lastspitzen können durch hohe Drehzahlen aufgefangen werden. Danach kann der Motor wieder heruntergefahren werden. Neben höherer Effizienz wird so auch ein langfristiger und für die Motoren schädlicher Unterlastbetrieb vermieden. Das permanentmagneterregte VINCORION Aggregat im Launcher des Luftabwehrsystems PATRIOT ist hierfür ein gutes Beispiel. Durch die langen Stand-by-Laufzeiten und Lastspitzen bei sehr seltenen, aber energieintensiven Bewegungen der Launcher-Plattform spielt die Motor-Generator-Einheit mit ihrer lastabhängigen Drehzahl ihre Vorteile voll aus – zum Beispiel bessere Performance im Unterlastbetrieb oder geringerer Treibstoffverbrauch.
Energiespeicher
Auch wenn es um die Entscheidung für einen passenden Energiespeicher geht, analysiert VINCORION mit umfangreicher Expertise und Erfahrung das Anforderungsprofil. Batterien und elektrische Superkondensatoren, englisch Ultracapacitators, werden heute für die meisten militärischen Anforderungen eingesetzt. Dabei zeigt sich, dass die Vielfalt geeigneter Speichertechnologien auch für militärische Anwendungen stetig zunimmt. Dazu Daniel Zeitler: „Als Integratoren und Systemspezialisten entwickeln wir gemeinsam mit dem Kunden den passenden Zuschnitt des Energiespeichers.“
Die Funktion von Batterien basiert auf chemischen Reaktionen. Sie haben eine hohe Energiedichte und sind von der Performance und vom Gewicht – je nach chemischer Basis – mit unterschiedlichen Vorteilen gut zu handhaben. Jedoch können sie je nach Nutzung und Technologie nur ca. 2.000- bis 5.000-mal wieder aufgeladen werden – in der Regel bei langsamem Lade- und Entladevorgang.
Superkondensatoren hingegen lassen sich bis zu 1.000.000-mal wieder aufladen. Bei schnellen Lastwechseln spricht das Aufladen im Sekundentakt für Superkondensatoren. Eine vollständige Entladung ist ebenso möglich, so dass ein Lufttransport unmittelbar realisiert werden kann. Da bei Ultracapacitators keine chemische Reaktion stattfindet, sind sie beim Einsatz unter extremen Hoch- und Tieftemperaturen zu bevorzugen.
Hybride Architektur
Die einsatzerprobte Kompetenz von VINCORION bei konventionellen militärischen Aggregaten in Verbindung mit Energiespeichern und der optionalen Integration weiterer Energiequellen vereint sich zu einer Expertise in hybrider Architektur. Die System- und Speicherlösungen von VINCORION berücksichtigen die entsprechenden Schnittstellen für die Kompatibilität von Aggregaten, Speichersystemen sowie externen Energiequellen und verbinden die Komponenten zu einem taktisch überlegenen Systemverbund.
Welche substanziellen Vorteile dieser Ansatz bieten kann, zeigt das Beispiel eines hybriden Aggregats für das Luftabwehrsystem PATRIOT. Wesentliche Ergebnisse im Vergleich zum herkömmlichen Aggregat: vierfach höhere Ausfallsicherheit, halbierte Stillstandzeit, halbierter Kraftstoffverbrauch und ⅔ weniger Tankvorgänge.
Der VINCORION Programmmanager für PATRIOT, Alexander Ackermann, führt aus: „Basierend auf der Tatsache, dass die Grundlast beim PATRIOT einen sehr hohen Anteil an den Betriebszeiten hat, wurde das hybride System mit einem deutlich kleineren Dieselmotor ausgelegt und die Lastspitzen werden über Energiespeicher bedient. Gleichzeitig kann das gesamte System auch am öffentlichen Stromnetz betrieben werden, wobei Speicher und Aggregat jederzeit die unterbrechungsfreie Stromversorgung absichern.“
Lastprofil-Management
Auf welche Parameter achtet VINCORION bei der Analyse des Energiebedarfs? Das Augenmerk wird auf das fallbezogene Lastprofil gelegt. In der Vergangenheit wurden militärische Aggregate hauptsächlich am maximalen Leistungsbedarf ausgelegt. Bei Systemen, die überwiegend eine geringe Grundlast haben, lässt sich so ein überdurchschnittlicher Kraftstoffverbrauch und Verschleiß nicht vermeiden. Der Ansatz von VINCORION ist daher, Aggregate am gesamten Lastprofil auszurichten. Danach erfolgt mit geeigneter Speichertechnologie, etwa mit Superkondensatoren, die Auslegung des Motors auf den durchschnittlichen Lastbedarf. Natürlich werden dabei nötige Sicherheitsreserven und De-Ratings für die jeweiligen taktischen Einsatzszenarien berücksichtigt.
Einsatz im Feldlager
Ein sinnvolles Einsatzgebiet für VINCORION Aggregate sind militärische Feldlager. Grundsätzlich ist die Aufgabe, sich flexibel auf das Einsatzgebiet einzustellen. Einsätze an der NATO-Ostflanke zur Landes- und Bündnisverteidigung werden zum Beispiel meist über das lokale Stromnetz versorgt. Hier fungieren Aggregate hauptsächlich als Back-up. Bei den UN- und EU-Missionen in Mali läuft die Energieversorgung mangels Stromnetz hingegen fast ausschließlich über Aggregate.
Wichtig ist, das komplexe Energieverbrauchsprofil eines Feldlagers genau zu analysieren. Eine passgenaue Energieversorgung berücksichtigt Doppelbelegungen bei Mannschaftswechseln, tagesabhängige Lastspitzen sowie Peaks beim Heizen und Kühlen. Hier kommen die Systemkompetenzen von VINCORION voll zum Tragen. Das An- und Abschalten von Aggregaten im Parallelbetrieb, Lastabfederung über Energiespeicher, Auskopplung von Warmwasser aus dem Kühlkreislauf der Aggregate oder das Ausschalten unkritischer Systeme sind einige Parameter für intelligentes Energiemanagement.
Zukunftssicher – Versorgung von Hochenergiewaffen
Die Verbindung diverser Kompetenzen in der Aggregat-Konzeption bringt VINCORION auch in aktuelle Projektstudien zu Hochenergiewaffen wie Lasersystemen ein. Hier muss sehr viel Energie in elektromagnetische Impulse, Licht oder Wärme umgesetzt werden. Wenn beispielsweise der Laser pulst, sind in sehr kurzer Zeit extreme elektrische Energien erforderlich, im Stand-by-Betrieb ist das Lastprofil jedoch deutlich geringer. VINCORION Produktmanager Daniel Zeitler erklärt: „Auch bei den Waffensystemen der Zukunft ist VINCORION mit intelligentem Lasten-Management und der Expertise, Aggregate ultrakompakt umzusetzen, ein Innovationstreiber.“
