Lithium-Ionen statt Blei: Neue Akkus lassen U-Boote länger und schneller tauchen
Neue Lithium-Ionen-Systeme sollen Bleibatterien in U-Booten ablösen. Das bringt mehr nutzbare Energie, aber auch neue Sicherheitsfragen.
Naval Group setzt auf Lithium-Ionen-Akkus für Scorpène und Barracuda. Sie sollen mehr Energie liefern und die Ladezeiten verkürzen.
Foto: picture alliance / dpa | Dcns Group
Ein konventionelles U-Boot ist unter Wasser nur so ausdauernd wie seine Batterie. Geht der Strom zur Neige, muss das Boot auf Schnorcheltiefe steigen und seine Dieselgeneratoren anwerfen – eine gefährliche Phase, in der die Ortung droht. Neue Lithium-Ionen-Akkus des Herstellers Saft sollen diesen Schwachpunkt minimieren, die Ladezeiten drastisch verkürzen und zugleich längere Hochgeschwindigkeitsetappen ermöglichen.
Der französische Rüstungs- und Schiffbaukonzern Naval Group hat den Batteriehersteller Saft mit der Entwicklung und Lieferung neuartiger Energiespeicher für die U-Boot-Klassen der Scorpène– und Barracuda-Familien beauftragt. Die Systeme sollen die bislang standardmäßig verbauten Bleibatterien ersetzen.
Welche U-Boote konkret nachgerüstet oder neu ausgerüstet werden, bleibt vorerst ebenso unter Verschluss wie die genaue Zellchemie, die Speicherkapazität, das Auftragsvolumen oder die Stückzahlen.
Inhaltsverzeichnis
- Warum die Batterietechnik über die Tarnung entscheidet
- Länger schnell statt nur höhere Spitze
- Scorpène Evolved: Mehr als zwölf Tage durchgehend getaucht
- Barracuda-Klasse: Nicht verwechseln mit Atom-U-Booten
- Kein Wasserstoff aber neue Herausforderungen beim Brandschutz
- Energiespeicher wird zum taktischen System
Warum die Batterietechnik über die Tarnung entscheidet
Konventionelle U-Boote fahren unter Wasser rein elektrisch. Da die Dieselmotoren zur Verbrennung Sauerstoff benötigen, können sie nur an der Wasseroberfläche oder knapp darunter über einen ausgefahrenen Schnorchel betrieben werden, um die Akkumulatoren wieder aufzuladen.
Genau diese Ladephase stellt das größte Risiko für die Besatzung dar:
- Erhöhte Signatur: Der Schnorchel an der Oberfläche, Abgase, thermische Abstrahlung und das akustische Profil der laufenden Dieselmotoren machen das U-Boot für Radar-, Infrarot- und Sonarsysteme leicht aufspürbar.
- Indiskretionsrate: Je seltener und kürzer ein U-Boot zum Nachladen schnorcheln muss, desto geringer ist seine sogenannte Indiskretionsrate – der Zeitanteil, in dem das Boot seine Position preisgeben könnte.
Hier setzen Lithium-Ionen-Akkus an: Sie bieten eine deutlich höhere Energiedichte im gleichen Bauraum und erlauben extrem hohe Ladeströme. Das Ergebnis: Die Schnorchelphasen verkürzen sich signifikant, während die Tauchzeit steigt.
Länger schnell statt nur höhere Spitze
Der primäre Vorteil der neuen Zellchemie liegt nicht zwangsläufig in einer höheren Maximalgeschwindigkeit, sondern in der Spannungsstabilität:
Bei klassischen Bleibatterien sinken Spannung und abrufbare Leistung mit fortschreitender Entladung kontinuierlich ab. Lithium-Ionen-Systeme halten ihre Nennspannung dagegen über fast den gesamten Entladezyklus nahezu konstant.
Da der hydrodynamische Widerstand unter Wasser bei steigendem Tempo exponentiell zunimmt, verbraucht die Schnellfahrt enorm viel Energie. Dank der stabileren Kennlinie können U-Boote mit Lithium-Ionen-Speicher hohe Geschwindigkeiten über einen wesentlich längeren Zeitraum halten. Das erweitert den taktischen Handlungsspielraum erheblich – sei es beim Ausweichen vor Torpedos, beim schnellen Verlegen in ein neues Operationsgebiet oder beim Heranmanövrieren an Ziele.
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Scorpène Evolved: Mehr als zwölf Tage durchgehend getaucht
Wie stark dieser Performance-Gewinn ausfällt, verdeutlicht die für Indonesien entwickelte Variante Scorpène Evolved Full LiB. Indonesien hat 2024 zwei dieser vollständig mit Lithium-Ionen-Akkus ausgestatteten Einheiten bestellt.
Die Leistungsdaten laut Naval Group:
- Getauchte Autonomie: Über 12 Tage reine Unterwasserfahrt ohne Schnorcheln.
- Gesamteinsatzdauer: Mehr als 78 Tage.
- Höchstgeschwindigkeit: Über 20 Knoten (ca. 37 km/h) im getauchten Zustand.
Der Hersteller betont, dass die volle Leistung unabhängig vom Ladezustand bereitsteht. Wichtig dabei: Solche Werte hängen stark vom konkreten Einsatzprofil, der Fahrgeschwindigkeit und dem Eigenstrombedarf der Bordelektronik ab.
Barracuda-Klasse: Nicht verwechseln mit Atom-U-Booten
Die Erwähnung der Barracuda-Familie führt gelegentlich zu Missverständnissen, da unter diesem Namen unterschiedliche Antriebskonzepte geführt werden:
- Suffren-Klasse (Marine Nationale): Diese französischen Jagd-U-Boote sind nuklear getrieben. Ein Kernreaktor liefert kontinuierlich Energie; Akkus dienen hier lediglich als Not- und Bordstromversorgung.
- Blacksword Barracuda (Exportmodell): Dies ist die konventionell angetriebene, rund 3.000 t verdrängende Exportvariante von Naval Group. Sie setzt voll auf Lithium-Ionen-Akkus, um tagelange Hochgeschwindigkeitsfahrten unter Wasser zu ermöglichen.
Saft ordnet den aktuellen Auftrag explizit diesen konventionellen Typen zu.
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Kein Wasserstoff aber neue Herausforderungen beim Brandschutz
Im Vergleich zur etablierten Blei-Säure-Technik bieten Lithium-Ionen-Zellen deutliche Vorteile, bringen aber auch neue technische Anforderungen an die Sicherheit im Druckkörper mit sich:
| Kriterium | Bleibatterien | Lithium-Ionen-Akkus |
| Gefahrenpotenzial | Knallgasbildung (Wasserstoff) beim Laden | Risikofaktor Thermal Runaway (Thermisches Durchgehen) |
| Wartungsaufwand | Hoch (Säurestand, Entgasung) | Gering |
| Energiedichte | Niedrig (hohes Eigengewicht) | Hoch |
Das Entweichen von Wasserstoff bei Bleibatterien erfordert aufwändige Belüftungs- und Katalysatorsysteme, um Explosionsgefahren im geschlossenen Rumpf zu vermeiden. Bei Lithium-Ionen-Akkus entfällt dieses Problem zwar komplett, jedoch muss das Risiko eines thermischen Durchgehens (Thermal Runaway) absolut beherrscht werden.
Tritt in einer überhitzten oder beschädigten Zelle eine Kettenreaktion ein, entstehen extrem hohe Temperaturen und toxische, brennbare Gase. Da ein Batterieraum im U-Boot weder einfach evakuiert noch leicht von außen gekühlt werden kann, verlangen Militärstandards umfassende Schutzkonzepte:
- Lückenlose Sensorüberwachung (Temperatur, Zellspannung, Ladezustand) auf Zellebene
- Effektive Flüssigkeitskühlung der Modulstränge
- Redundante elektrische und mechanische Trennsysteme
- Räumliche Abschottung, um Kaskadeneffekte bei Zellfehlern zu stoppen
Energiespeicher wird zum taktischen System
Naval Group arbeitet bereits seit mehreren Jahren an Lithium-Ionen-Batterien für konventionelle U-Boote. Der neue Auftrag zeigt, dass die Technik nun stärker in konkrete Programme einfließt.
Dabei geht es nicht nur um größere Reichweiten. Der Energiespeicher beeinflusst direkt, wie lange ein U-Boot verborgen bleiben kann, wie häufig es schnorcheln muss und wie lange hohe Antriebsleistung verfügbar ist.
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