Tipps zu Tankgebern zur Tankfüllstand-Überwachung auf Yachten

Die Wahl des richtigen Tanksensors ist entscheidend, um Tankfüllstände an Bord zuverlässig zu überwachen

Die Darstellung der Tankfüllstände ist ein wichtiger Bestandteil der Bordüberwachung. Ob Frischwasser-, Diesel- oder Fäkalientank, präzise Informationen zum Inhalt der verschiedenen Tanks einer Yacht erleichtern die Törnplanung und helfen dabei, Probleme wie leere Wassertanks oder einen überfüllten Fäkalientank rechtzeitig zu erkennen. Moderne Bordanzeigen erleichtern die Überwachung der Tankinhalte und ermöglichen oft die Überwachung mehrerer Tanks in nur einem System.

Bei den Tanksensoren hingegen unterscheiden sich die Anforderungen je nach Tankmaterial, Einbausituation und Tankinhalt erheblich. Eine universelle Lösung für alle Anwendungen ist nur schwer zu finden. Dies gilt besonders für ältere Yachten, da dort häufig unterschiedliche, teils nur schwer zugängliche Tankkonstruktionen und, wenn überhaupt, veraltete Messsysteme verbaut wurden. Daher sind verschiedene Messverfahren von klassischen Schwimmern über Drucksensoren bis hin zu modernen Ultraschallsystemen, die ohne aufwendige Bohrungen außen an den Tanks angebracht werden können, auf dem Markt zu finden. Bei der Wahl eines neuen Tanksensors ist folglich Vorsicht geboten, denn je nach Einsatzbereich bringen die verschiedenen Messmethoden unterschiedliche Vor- und Nachteile mit sich.

Der Tankinhalt als Auswahlkriterium für den Tanksensor

Für die Wahl des passenden Tanksensors ist der Inhalt des Tanks, dessen Füllstand gemessen werden soll, entscheidend. Dabei spielen sowohl die Art der Flüssigkeit im Tank als auch die gewünschte Genauigkeit der Messung eine Rolle. Während bei Frischwasser oder Treibstoff eine möglichst exakte Füllstandsanzeige gebraucht wird, genügt bei Fäkalientanks oft eine grobe Überwachung mit Alarmfunktion. Dafür sind Tanksensoren in Fäkalientanks anderen Verunreinigungen ausgesetzt. Gleiches gilt für Treibstofftanks, denn Diesel oder Benzin verträgt sich nicht unbedingt mit jedem Sensormaterial. Grundsätzlich muss zunächst also geprüft werden, ob ein Tanksensor zum Tankinhalt passt. Je nach Tankfüllung kann für die Wahl des Sensors auch relevant sein, ob der Tank eine Revisionsöffnung hat, um den Sensor gegebenenfalls warten und reinigen zu können.

Die Voraussetzungen als Auswahlkriterium für den Tanksensor

Darüber hinaus muss geprüft werden, welche Voraussetzungen an Bord bereits gegeben sind. Besonders wichtig ist die Frage, ob bereits eine Öffnung vorhanden ist oder ein alter Tankgeber installiert war. Falls keine Bohrung existiert, muss geprüft werden, ob der Tank überhaupt so weit zugänglich ist, dass eine nachträgliche Installation möglich ist. Wenn ein vorhandener Tankgeber ausgetauscht werden soll, lohnt sich zudem ein Blick auf die vorhandenen Flanschsysteme. Oft kommen Fünf-Loch-Lochkreise mit 65 oder 58 Millimetern Durchmesser zum Einsatz, wie sie bei Systemen von VDO oder SAE üblich sind.

Das Tankmaterial als Auswahlkriterium für den Tanksensor

Nicht zuletzt ist das Material des Tanks wichtig für die Wahl des passenden Sensors. Kunststofftanks erlauben teilweise andere Messverfahren als Tanks aus Edelstahl oder Aluminium.

All diese Überlegungen bilden die Grundlage für die Entscheidung zwischen einem klassischen mechanischen Geber, einem elektronischen Drucksensor oder einem berührungslos arbeitendem Messsystem, das zum Teil auch ohne Bohrung an einem Tank angebracht werden kann.

Hinweis: Einen sehr guten Überblick über die verschiedenen Systeme bietet das Angebot von philippi. Der Hersteller hat sich auf Bordelektrik für Yachten, Boote, Expeditionsfahrzeuge, Wohnmobile und Sonderfahrzeuge spezialisiert und verfügt über ein umfangreiches Angebot an Tanksensoren und -gebern sowie Überwachungsmöglichkeiten.

Tankfüllstand messen ohne Bohrung mit außen montierten Tanksensoren mit Microradar und Ultraschallmessung (Gobius)

Nachträglich eine Öffnung in einen Tank zu bohren, ist aufwändig und birgt außerdem die Gefahr, dass etwas schiefgeht. Meist muss der Tank dazu erst entleert und in jedem Fall anschließend gereinigt werden. Hinzu kommt, dass nicht bei jedem Tank eine Bohrung für einen Tanksensor möglich ist. Gerade bei schwer zugänglichen Einbauorten oder fest eingeschäumten Tanks sind andere Lösungen gefragt. Für diese Anwendungen stehen außen montierbare Tanksensoren zur Verfügung, die den Füllstand durch die Tankwand hindurch erfassen können.

Diese Systeme arbeiten überwiegend mit Ultraschalltechnik. Der Sensor wird außen auf den Tank geklebt oder montiert und misst den Füllstand berührungslos. Je nach Wandstärke des Tanks eignen sich solche Systeme für unterschiedliche Tankmaterialien, darunter Stahl, Edelstahl, Aluminium, Polyethylen oder glasfaserverstärkte Kunststoffe. Ein weiteres Plus dieser Tankgeber ist, dass kein direkter Kontakt mit dem Tankinhalt besteht, wodurch Verschmutzungen oder Ablagerungen am Sensor entfallen.

Eine verbreitete Lösung ist der Geber Gobius 4. Damit erfolgt die Messung über mehrere seitlich an der Außenwand des Tanks angebrachte Schallsensoren. Jeder Sensor erkennt akustisch, ob sich Flüssigkeit hinter der Tankwand befindet. Dadurch liefert das System allerdings keine kontinuierliche Messung, sondern lediglich einzelne Pegelstufen. Je mehr Sensoren angebracht werden, desto feiner wird die Auflösung.

Beim Geber Gobius Pro können pro Tank bis zu acht Sensoren konfiguriert werden, wodurch sich eine feinere Pegelüberwachung realisieren lässt. Zudem wurde das System um eine Bluetooth-Schnittstelle erweitert, womit sich die Tankinhalte bequem per App auf einem Mobiltelefon oder Tablet darstellen lassen.

Eine weitere Variante ist der Geber Gobius C. Dieses System arbeitet mit 60GHz Microradar-Technologie. Anstelle von mehreren Sensoren an der Seite ist nur ein Sensor, der von oben misst, erforderlich, das ermöglicht gleichzeitig eine stufenlose Füllstandsmessung. Bei Kunststofftanks ist keine Öffnung im Tank notwendig. Das vereinfacht nicht nur die Installation erheblich. Die Verwendung des Gobius C ist auch bei Tanks aus (Edel-)Stahl oder Aluminium möglich. In diesem Fall muss der Geber auf eine vorhandene oder neue Tanköffnung montiert werden. Auch dieser Sensor verfügt über eine Bluetooth-Anbindung. Zudem sind Varianten für eine NMEA-2000-Schnittstelle oder analoge Systeme verfügbar.

Übrigens: Wer bereits eine Bohrung im Tank hat, kann trotzdem auf einen modernen Gobius-Sensor umrüsten. Einige Systeme lassen sich mithilfe von Adaptern in vorhandene Standardbohrungen in Tanks einbauen.

Ultraschallmessung innerhalb des Tanks (Serie UTV)

Neben komplett außen am Tank montierten Tankgebern, gibt es auch Ultraschallgeber, die eine Öffnung in der Oberseite des Tanks erfordern (UTV). Diese messen den Abstand zwischen Sensor und Flüssigkeitsoberfläche berührungslos und kommen ohne bewegliche Teile aus. Da sie nicht mit dem Tankinhalt in Kontakt stehen, eignen sich solche Sensoren besonders für Abwasser- und Fäkalientanks.

Eine Einschränkung dieser Sensoren ist, dass die oberen fünf Zentimeter des Messbereichs konstruktionsbedingt nicht erfasst werden können. Zur Kompensation kann ein spezieller Abstandsring (UTS) eingebaut werden. Dennoch sind UTV-Geber für Treibstoff- und Wassertanks nicht die erste Wahl, da ab einem bestimmten Füllstand keine zuverlässigen Ergebnisse mehr geliefert werden. Darüber hinaus reagieren diese Ultraschallsysteme empfindlich auf Schräglagen und Wellengang. In diesem Zusammenhang kann ein zusätzlich installiertes Schallführungsrohr (UFT) die Messqualität verbessern.

Durchflusssensoren als alternative Messmethode für Frischwasser (DFS)

Für Frischwassertanks gibt es zudem ein indirektes Messverfahren. Dieses erfolgt über einen Durchflusssensor (DFS) in der Leitung der Wasserentnahme. Dabei wird nicht der tatsächliche Pegel im Tank gemessen, sondern die entnommene Wassermenge erfasst. Nach dem Befüllen des Tanks muss der aktuelle Inhalt manuell am Tankmonitor eingegeben werden. Während des Betriebs reduziert das System den angezeigten Füllstand entsprechend der gemessenen Wasserentnahme.

Solche Systeme eignen sich insbesondere dann, wenn die Einbausituation eine direkte Füllstandsmessung nur schwer zulässt oder wenn aus Prinzip möglichst wenige Eingriffe am Tank gewünscht sind. Durchflusssensoren lassen sich an verschiedene digitale Tankmonitore, wie beispielsweise TCS, BTM oder VTM, anschließen.

Mechanische Füllstandsmessung mit Tauchrohrgebern (TGT, TGW, TRS)

Die am weitesten verbreiteten Tanksensoren sind klassische Tankgeber mit Schwimmermechanik. Sie stellen insbesondere für Wassertanks (Geber TGW) und Tanks mit Treibstoff (Geber TGT) eine vergleichsweise kostengünstige Lösung dar. Für Fäkalientanks gibt es auch spezielle, gegen Verschmutzungen geschützte Systeme (Geber TRS). Nachteile gegenüber berührungslos arbeitenden Ultraschall-Systemen sind die notwendige Bohrung in den Tank und die beweglichen Teile. Diese können blockieren oder Geräusche verursachen.

Moderne Tauchrohrgeber arbeiten mit einem Schwimmer, der auf einem Rohr geführt wird. Die Geber werden senkrecht in entsprechende Flansche eingeschraubt. Das Rohr muss dabei von der Tankoberseite bis zum Boden reichen. Mithilfe der passenden Flansche lassen sie sich zu Wartungszwecken wieder ausbauen. Im Unterschied zu einfachen Schwimmergebern verfügen hochwertige Systeme über mehr Schaltpunkte. Dadurch ist eine deutlich feinere Auflösung des Füllstandes möglich. Gegenüber klassischen Hebelgebern sind Tauchrohrgeber zudem deutlich kompakter und robuster.

Schwimmerschalter für Grenzstände und Alarmfunktionen (DSW)

Schwimmerschalter (DSW) dienen der Erfassung von Grenzpegeln und ermöglichen beispielsweise eine einfache Voll- oder Leerstandsmeldung. Sie werden seitlich in den Tank eingebaut. Abhängig von der Einbaulage öffnet oder schließt der Kontakt bei steigendem beziehungsweise sinkendem Füllstand. Einige Systeme ermöglichen eine Montage von außen, ohne dass im Inneren des Tanks eine Kontermutter gesetzt werden muss. Die Abdichtung erfolgt über einen von außen festgezogenen Dichtring. Solche Systeme eignen sich insbesondere für nachträgliche Installationen an schwer zugänglichen Tanks. Schwimmerschalter werden häufig in Verbindung mit Alarmanzeigen eingesetzt, beispielsweise zur Überwachung von Fäkalientanks.

Elektronische Tankgeber mit Druckmessung durch Sonden (TDT, TDS, TDN)

Elektronische Drucksonden (Geber TDT) gehören neben den berührungslosen Ultraschallgebern zu den wartungsarmen Lösungen für die Tanküberwachung. Sie messen den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit und berechnen daraus den aktuellen Füllstand. Hydrostatischer Druck entsteht durch das Gewicht einer Flüssigkeit und nimmt mit zunehmender Füllhöhe im Tank zu. Tanksonden können als Einschraubsonde in Bodennähe in eine Gewindeaufnahme eingeschraubt werden, die zuvor im Tank installiert werden muss.

Andere Sonden werden als Tauchsonden (Geber TDS/TDN) in eine oberseitige Tanköffnung mit Montageflansch eingeschraubt und von dort bis zum Tankboden abgehängt. Bei Verwendung dieser Geber an Bord ist ein Führungsrohr zur Stabilisierung von Sonde und Anschlusskabel zu empfehlen. Das Anschlusskabel enthält zusätzlich einen dünnen Luftschlauch, der den Druck in der Messzelle ausgleicht. Dadurch werden Luftdruckschwankungen automatisch kompensiert, wodurch sich Messfehler reduzieren. Tauchsonden eignen sich für Wasser-, Diesel-, Abwasser- und Fäkalientanks, jedoch nicht für Benzin, Kerosin oder Petroleum in explosionsgefährdeten Bereichen.

Besondere Anforderungen an Tanksensoren in Fäkalientanks

Insbesondere in Fäkalientanks können Verschmutzungen und Ablagerungen die Funktion empfindlicher Sensoren beeinträchtigen. Mechanische Systeme müssen deshalb häufig gereinigt werden. Für Fäkalientanks eignen sich Drucksonden oder berührungslose Systeme wie der Gobius C am besten. Bei Fäkalientanks ist weniger eine exakte Füllstandsanzeige wichtig als eine zuverlässige Warnung vor Überfüllung.

Tankfüllstände im Blick mit modernen Tankmonitoren oder klassischen Rundinstrumenten

Die Füllstandsmessung ist nur ein Teil der Tanküberwachung. Ebenso entscheidend ist die Frage, wie die Messwerte dargestellt und weiterverarbeitet werden. Klassische analoge Rundinstrumente arbeiten in Europa in der Regel mit Widerstandssignalen im Bereich von 10 bis 180 Ohm. Bei Instrumenten aus den USA hingegen ist ein Widerstandsbereich von 240 bis 33 Ohm üblich. Rundinstrumente für ältere Hebelgeber können für andere, abweichende Geberkennlinien ausgelegt sein und sind mit modernen Gebern leider häufig nicht verwendbar. Außerdem gibt es noch Tankanzeigen, die ausschließlich mit kapazitiven Tankgebern funktionieren. Diese Geber sind daran zu erkennen das mehrere Metallstäbe (Elektroden) nebeneinander in den Tank hineinragen.

Tankgeber und Anzeigeinstrument müssen nicht zwingend vom selben Hersteller stammen, es muss aber unbedingt auf eine Kompatibilität geachtet werden, um eine korrekte Funktion sicherzustellen.

Digitale Tankmonitore erweitern die Möglichkeiten dagegen deutlich. Sie ermöglichen die Überwachung mehrerer Tanks auf nur einem Display. Gleichzeitig lassen sich Alarmgrenzen für Tankfüllstände definieren. Viele moderne Monitore unterstützen unterschiedliche Gebertypen mit Widerstands-, Spannungs- oder Stromausgängen. Häufig ist deshalb eine Anpassung des Sensors nicht unbedingt erforderlich. Über frei konfigurierbare Kennlinien lassen sich moderne Anzeigen zudem an unregelmäßige Tankformen anpassen. Dadurch sind auch bei asymmetrischen Tanks realistische Füllstandsanzeigen möglich. Zusätzlich können die Tankdaten in NMEA-2000-Netzwerke integriert werden.

Ergänzend kommen Alarmpanels zum Einsatz, die insbesondere bei Fäkalientanks optische und akustische Warnmeldungen ausgeben.

Fazit

Die passende Tanküberwachung hängt stets von Tankmaterial, Einbausituation und Tankinhalt ab. Während klassische Schwimmergeber für Wasser- und Treibstofftanks nach wie vor eine bewährte Lösung sind, bieten Drucksonden, Durchflussgeber, Schwimmschalter und berührungslose Ultraschallsysteme Vorteile bei schwer zugänglichen Tanks oder problematischen Inhalten wie bei Fäkalientanks. Moderne Tankmonitore ermöglichen zudem die zentrale Überwachung mehrerer Tanks, konfigurierbare Alarme und lassen sich häufig in bestehende Bordnetzwerke integrieren. Entscheidend ist zunächst, die Anforderungen an den Sensor und die Einbausituation genau zu betrachten und erst dann die dazu passenden Sensoren und Anzeigesysteme auszuwählen.