Hydrogeneratoren: So wird Fahrt durchs Wasser zu Strom

​Normalerweise ist die Zufuhr von Energie erforderlich, damit sich der Propeller dreht. Hydrogeneratoren kehren diesen Ansatz um. Sie sind eine echte Seglerspezialität: Da Segelyachten den Wind zum Vortrieb nutzen, stellt die Fahrt durchs Wasser eine erneuerbare Energiequelle bereit, mit beachtlicher Effizienz, denn das vorbeiströmende Wasser entwickelt aufgrund seiner hohen Dichte enorme Kräfte.

Hinzu kommt bei üblichen Verdrängern der Faktor Rumpfgeschwindigkeit: Eine Fahrtenyacht erreicht sie bereits nahezu bei 15 Knoten Wind. Ein darauf abgestimmter Hydrogenerator liefert dann schon einen Großteil seiner Maximalleistung. Verdoppelt sich die Windgeschwindigkeit auf 30 Knoten, ändert sich, zumindest theoretisch, an der Generatorleistung nur wenig, weil das Boot nicht mehr wesentlich schneller wird. Ein Windgenerator dagegen steigert seine Leistung mit dem Wind und erreicht seinen höchsten Ertrag erst bei Starkwind.

Der Ertrag eines Hydrogenerators hängt somit von der Geschwindigkeit und der geloggten Strecke unter Segeln ab. An Liegetagen im Hafen oder irgendwo in einer Ankerbucht liefert ein Hydrogenerator naturgemäß gar keinen Strom. Daher bietet es sich an, Wind- und Sonnenenergie als Ergänzung zu nutzen. Ebenso vermag ein Schleppgenerator Versorgungslücken zu schließen, wenn der Platz an Deck für eine autarke Energieversorgung mittels Wind und Sonne allein nicht ausreicht.

Einst belächelter Bremsklotz, heute verbreitet

Die Idee ist nicht neu: Manche Langfahrtsegler nutzten früher Wellengeneratoren, bei denen unter Segeln der Propeller des Bootsdiesels zur Stromerzeugung genutzt wurde. Dafür wurde eine Lichtmaschine über einen Riemen von der Antriebswelle angetrieben. Der Propeller bremste jedoch deutlich und sorgte für Geräusche, während die Energieausbeute bescheiden ausfiel.

Ein weiterer Ansatz bestand in Systemen, die hinter der Yacht hergezogen wurden, wie zum Beispiel der Aquair 100 und der LVM Aquagen. Hier ist die geschleppte Propellereinheit über eine Leine mit dem Generatorgehäuse am Heck verbunden. Diese Schleppgeneratoren brauchen jedoch eine ausreichende Wassertiefe und sind nicht einfach zu handhaben.

Bei aktuellen Modellen ist der Generator meist sehr viel kompakter und arbeitet unter Wasser direkt hinter dem Propeller. Nur beim Seawing wird das Gerät weiterhin hinterhergeschleppt. Bei allen anderen hängt der Generator überwiegend an einer Finne oder Stange, die am Heckspiegel montiert wird. Diese Geräte muten eher wie ein elektrischer Außenborder oder ein zusätzliches Ruderblatt an. Sie weisen eine hohe Effizienz auf, während die hydrodynamisch optimierte Gestaltung zugleich den Widerstand reduziert.

Dadurch werden sie selbst für die Hochseerennmaschinen der Imoca-Szene interessant. Yannick Bestaven, Gewinner der Vendée Globe 2020/21, ist sogar einer der Mitbegründer des Herstellers Watt & Sea, auf dessen Produkte auch Boris Herrmann auf seiner „Malizia Sea Explorer“ setzt. Ebenso sind Hydrogeneratoren in der Class-40-Szene anzutreffen: So hatte beispielsweise Ari Känsäkoski auf der Global Solo Challenge 2024 ein Remoran-Produkt am Heck. Sein Konkurrent Kevin Le Poidevin nutzte Geräte von Ocean Power. Fahrtensegler dürfen die Bremswirkung dieser Generatoren in der Praxis somit getrost vernachlässigen.

10 Modelle im Vergleich

Bootstyp und Segeleigenschaften entscheidend

Zahlreiche Produkte gehen auf Eigenentwicklungen von Seglern zurück, und einige werden auch direkt von ihren Erfindern vertrieben. Welcher Hydrogenerator sich für die eigene Yacht eignet, hängt vom Bootstyp und dessen Segeleigenschaften ab. Denn die Geräte sind immer auf einen bestimmten Geschwindigkeitsbereich abgestimmt. Wobei es auf die Fahrt durchs Wasser ankommt, nicht auf die vom GPS ermittelte Fahrt über Grund. Zu achten ist auf den sogenannten Cut-in Speed. Ab dieser Bootsgeschwindigkeit setzt die Stromerzeugung ein. Ebenso gibt es eine maximale Einsatzgeschwindigkeit, den Cut-off Speed. Bei zu hoher Drehzahl droht der Propeller zu kavitieren und sollte aus dem Wasser genommen werden.

Bei der Produktauswahl hilft ein Blick auf die Leistungskurve des Generators. Sie zeigt den erwartbaren Stromertrag in Abhängigkeit von der Bootsgeschwindigkeit an und sollte zu den spezifischen Eigenschaften der Yacht passen: Für ein schnelles Boot darf der Generator nicht zu früh an seine Grenzen stoßen, auch wenn dies einen höheren Cut-in Speed mit sich bringt. Bei langsameren Yachten ist derweil ein möglichst früher Anstieg der Leistungskurve wünschenswert, auch wenn dann schneller das Ende der Fahnenstange erreicht wird. Die Vergleichstabelle (Seite 68/69) beschränkt sich auf Generatoren für einen Geschwindigkeitsbereich von etwa 3 bis 10 Knoten. Diese Geräte sind mithin am ehesten für Fahrtensegler interessant.

Einige Hydrogeneratoren lassen sich an unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche anpassen. Bei Eclectic Energy, Kitewinder, Ocean Power, SailnSea und Watt & Sea stehen dafür verschiedene Propellergrößen zur Auswahl. Hintergrund: Je schneller das Boot, desto größer die auf den Propeller wirkende Kraft. Dann reicht ein kleinerer Propeller aus, um die gewünschte Generatorleistung zu erzielen, wodurch allerdings auch der Cut-in Speed heraufgesetzt wird.

Für eine niedrigere Durchschnittsgeschwindigkeit bedarf es hingegen eines größeren Propellers, um dieselbe Leistung zu generieren. Ein Beispiel: Watt & Sea empfiehlt bei seinen Cruising-Modellen den Standardpropeller für Reisegeschwindigkeiten von 4 bis 11 Knoten, die größere Ausführung für einen Speed von 3 bis 9 Knoten und die kleinste Version für 6 bis 13 Knoten Fahrt.

Auch die Form des Propellers spielt eine Rolle, insbesondere die Steigung. Sie bestimmt die je nach Bootsgeschwindigkeit erzielte Drehzahl. Manche Hersteller haben daher verstellbare Propeller im Programm, wodurch sich ebenfalls ein breiter Geschwindigkeitsbereich abdecken lässt. Bei SWI-TEC wird der Propeller vor der Auslieferung nach Kundenangaben eingestellt. Watt & Sea arbeitet für sehr schnelle Regattaboote mit einem Verstellpropeller. Dessen variable Steigung erweitert den Geschwindigkeitsbereich auf bis zu 30 Knoten.

Leistungsmäßig liegen die Geräte eng beieinander

Ein weiteres Auswahlkriterium stellt die Leistungsklasse des Hydrogenerators dar. Welche benötigt wird, hängt vom Stromverbrauch und der Batteriekapazität ab und auch davon, ob weitere Energiequellen wie Solarpaneele oder ein Windgenerator vorhanden sind. Die Unterschiede bei einem durchschnittlichen Cruising-Speed von 6 Knoten fallen in den Leistungskurven der gelisteten Geräte allerdings nicht allzu groß aus.

Wichtig ist außerdem eine solide Befestigung. Einige Halterungen lassen sich flexibel an unterschiedliche Heckspiegel anpassen. Manche Hersteller bieten auch zusätzliche Halterungen für spezielle Einbausituationen an. Höhe und Schaftlänge spielen ebenfalls eine Rolle: Ein zu hoher Propeller könnte bei Seegang auftauchen, ein zu tiefer unnötig den Schleppwiderstand erhöhen. Hier sollten die Herstellerangaben zur Montagehöhe beachtet werden. Zudem ist es praktisch, wenn sich das Gerät einfach aus dem Wasser ziehen oder schwenken und sich bei Nichtgebrauch unkompliziert abnehmen lässt.

Was für die Kaufentscheidung relevant ist

Der Kauf eines Hydrogenerators sollte wohl überlegt sein. Zunächst gilt es, die Segel-Performance der Yacht realistisch einzuschätzen: In welchem Geschwindigkeitsbereich bewegt sich das Boot überwiegend? Ab welchem Speed lohnt es sich, die Segel zu setzen, und welche Maximalgeschwindigkeit durchs Wasser vermag die eigene Yacht überhaupt zu erreichen? In die engere Wahl kommen dann Geräte, deren Leistungskurve zu diesen Faktoren passt oder sich darauf abstimmen lässt.

Obendrein sind eine sichere Befestigungsmöglichkeit und einfache Bedienung wichtig. Bei direkten Preisvergleichen sollte man darauf achten, ob ein für die vorhandenen Akkus geeigneter Laderegler enthalten ist. Der schützt die Batterien vor Überladung und darf nicht fehlen.

​E-Antrieb als Hydrogenerator

​Prinzipiell lassen sich auch elektrische Antriebe unter Segeln zur Stromerzeugung nutzen. Diese sogenannte Rekuperation beherrschen zum Beispiel die elektrischen ­Außenborder der EVO-Linie von ePropulsion. Sie können allerdings nur den eigenen Akku laden, keine externen Stromspeicher. Der Spirit 1.0 EVO soll bei 6 Knoten Fahrt etwa 95 Watt liefern. Sein ­Akku wäre damit nach knapp sieben Stunden wieder zur Hälfte geladen. Auch die POD-Drives der EVO-Linie beherrschen Rekuperation. Ein Beispiel für den Einsatz von Einbaumotoren als ­Hydro­generatoren liefert Oceanvolt. Die Saildrives des finnischen Herstellers werden dazu mit sogenannten Servo-Props ausgestattet – Propellern mit variabler Steigung, die sich der jeweiligen Betriebsart anpassen. Damit sollen sich bei 7 bis 8 Knoten Fahrt bis zu 1.000 Watt generieren lassen. Einige Werften wie zum Beispiel Arcona, Garcia, Linjett und X-Yachts bieten solche Oceanvolt-­Antriebe ihren Kunden bereits als Op­tion an.

Die Modelle im Detail

​Hybridwesen: Duo-Gen

Die vielfachen Analogien zu Windgeneratoren haben den britischen Hersteller Eclectic Energy zur Entwicklung eines Kombigeräts angeregt: Der Duo-Gen 3 arbeitet unterwegs als Hydro- und vor Anker oder im Hafen als Windgenerator. Dafür muss lediglich der Propeller gewechselt und das Gerät aufgestellt beziehungsweise abgesenkt werden. Der Hersteller spricht von einem „ausgezeichneten Wassergenerator mit Windkapazität“. In der Variante als Sail-Gen ist auch ein reiner Hydrogenerator von Eclectic Energy verfügbar. Das Generatorgehäuse befindet sich auch bei diesem über dem Wasser. Eine Flügelplatte hält den Propeller auf Tauchstation.

​Easygoing: Ocean Power

Den Ocean Power hat Eckard Scholz entwickelt. Der Ingenieur und Segler vertreibt ihn auch selbst. Beim Aufholen und Absenken gleitet das Gerät rollengelagert auf einer Führungsschiene. Die Aufhängung lässt sich unterschiedlichen Einbausituationen anpassen. Hinzu kommen Halterungen für alle erdenklichen Heckformen. Bei Nichtgebrauch lässt sich das Gerät einfach abnehmen. Das schlanke Generatorgehäuse kommt ohne dynamische Dichtung aus. Scholz spricht von einem „ungedichteten Design“, das den Wartungsaufwand minimiert. Die Carbon-­Flügel des Propellers sind einzeln austauschbar. Auf Wunsch sind abweichende Propellerdesigns zu haben.

​Hochflexibel: Remoran Wave

Der Remoran Wave 3 aus Finnland zählt zu den flexibelsten Produkten in Bezug auf das Ruderblatt-Design. Dafür sorgen ein teleskopierbarer Schaft und ein um 40 Grad verstellbarer Neigungswinkel. Hinzu kommen drei verschiedene Heckhalterungen. Für abweichende Geschwindigkeitsbereiche stehen zwei Modelle mit den Kürzeln GD und GS zur Wahl, die jeweils im 300-Watt-Segment angesiedelt sind. „95 Prozent der Kunden entscheiden sich für unser Modell Remoran Wave 3GS, das eine bessere Stromerzeugung bei niedrigeren Geschwindigkeiten bietet“, berichtet Geschäftsführer Samuli Aura. Das Gerät ist für eine durchschnittliche Fahrt von 3 bis 10 Knoten ausgelegt.

​Einstiegsklasse: SailingGen

Seine Eigenentwicklung SailingGen verkauft der segelbegeis­terte Diplom-Ingenieur und Maschinenbau-Professor Armin Horn über einen eigenen Webshop. Statt an einem stromlinienförmigen Schaft hängt die Generatoreinheit an einer schlichten Stange. Sie wird bei Nichtgebrauch hochgeschwenkt. Trotz der soliden Bauweise aus seewasserbeständigem Edelstahl wiegt das Gerät inklusive Heckhalter nur 5,5 Kilogramm. Die Halterung lässt sich unterschiedlichen Heckformen anpassen. Der separat zu erwerbende Laderegler (299 Euro) sorgt für eine permanente Überwachung der Turbinenbelastung. Ferner sind ein optionales Display und eine Android-App verfügbar.

​Allzwecklösung: Hydro Charger Universal

Mit dem Hydro Charger Universal bringt SWI-TEC einen Nachfolger seines bewährten Standardmodells auf den Markt. „Der große Vorteil unseres neuen, leichteren Modells ist, dass wir die Steigung so einstellen können, dass bereits bei 3 Knoten Fahrt circa 4 Ampere erzeugt werden“, erklärt Gründer Marco Bachmann. Davon sollen kleinere Yachten profitieren. Der einstellbare Propeller kann an verschiedene Geschwindigkeitsbereiche angepasst werden. Zudem sind diverse Halterungen für unterschiedliche Einbausituationen verfügbar – darunter auch eine Pendelhalterung. Der mitgelieferte Regler lässt sich mittels Bluetooth über eine Android-App kontrollieren.

​Große Vielfalt: Watt & Sea

Die größte Auswahl bietet Watt & Sea. Fahrtensegler können zwischen einem 300- und einem 600-Watt-Modell im strömungsoptimierten Ruderblatt-Design wählen, die jeweils in zwei Schaftlängen erhältlich sind. Hinzu kommt ein POD, der fest unter den Rumpf gebolzt wird. Für jeden Generator sind Propeller in drei Größen sowie einer mit verstellbarer Neigung verfügbar. Hinzu kommen die Racing-Modelle und Spezialausführungen für einzelne Bootsklassen wie Mini 650 und Class 40. Auch individuelle Anfertigungen sind möglich. Hier sollte sich für jeden Anspruch eine passende Lösung finden, wobei die Produkte allerdings auch preislich im Spitzenfeld rangieren.

​Tauchgefährt: Seawing

Ebenso exotisch wie neu ist der Seawing aus Frankreich, der hinter dem Boot hergezogen wird. Die beiden Propeller treiben jeweils einen Generator an, was eine beachtliche Leistung erschließt. Ein Auftriebskörper und ein Hydrofoil halten das Gerät auf einer Wassertiefe zwischen 0,50 und 1,50 Metern. Das Schleppkabel ist 3,20 Meter lang und mit einem Dyneema-­Geflecht ummantelt, welches die Zugkraft aufnimmt. „Derzeit produzieren wir die Einheiten 10 bis 20 mit Verbesserungen, die wir anhand des Kunden-Feedbacks vorgenommen haben“, berichtet Gründer Oliver Normand. Die Anschlussbox mit inte­griertem Laderegler und Bluetooth gehört zum Lieferumfang.

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Ist der Hydrogenerator auf Langfahrt unverzichtbar oder bleiben Solarenergie und Windgenerator die praktischere Lösung? Schreiben Sie Ihre Erfahrungen und Ihre Meinung in die Kommentare.