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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Passagierkabine für ein Kreuzfahrtschiff und ein Kreuzfahrtschiff mit solchen Kabinen.
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Stand der Technik
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Bekanntermaßen wird bei modernen Kreuzfahrtschiffen der Energiebedarf der Passagierkabinen zentral durch das an Bord befindliche Stromnetz sichergestellt, das einen oder mehrere Spannungsgeneratoren umfasst, die mit den Schiffsmotoren verbunden sind.
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Diese Konfiguration setzt die Passagierkabinen jedoch dem Risiko eines Stromausfalls aus, der durch Ausfälle der Stromgeneratoren oder Verteilungsleitungen verursacht wird. Mit dem Ziel, den Gästen auf Kreuzfahrtschiffen einen zunehmend verbesserten Service zu bieten, besteht zunehmend der Bedarf, die Unannehmlichkeiten für Passagiere zu reduzieren, die mit einem solchen Stromausfall verbunden sind (auch wenn sie selten sind und im Allgemeinen nicht lang andauern).
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Gleichzeitig besteht die immer dringendere Notwendigkeit, den Kraftstoffverbrauch zu senken, und die Einführung energiesparender Lösungen an Bord von Schiffen ist ein Schritt in diese Richtung. Dieser Bedarf wurde bisher dadurch bewältigt, dass der Fokus auf die Verbesserung der Effizienz sowohl der Stromgeneratoren und Verteilungssysteme als auch der Versorger, die diese verbrauchen, gerichtet wurde.
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Darstellung der Erfindung
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Folglich ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, indem eine Passagierkabine für Kreuzfahrtschiffe zur Verfügung gestellt wird, die energetisch unabhängig von dem an Bord befindlichen Stromnetz ist, um die Unannehmlichkeiten für Nutzer, die mit Ausfällen des Stromnetzes an Bord verbunden sind, erheblich zu verringern.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Passagierkabine für ein Kreuzfahrtschiff zur Verfügung zu stellen, die dazu beiträgt, den Gesamtstromverbrauch des Schiffs und damit den Kraftstoffverbrauch zu verringern.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Passagierkabine für ein Kreuzfahrtschiff zur Verfügung zu stellen, die in Bezug auf die Funktion sicher und zuverlässig ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Passagierkabine für ein Kreuzfahrtschiff zur Verfügung zu stellen, die leicht herzustellen ist.
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Figurenliste
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Die technischen Eigenschaften der Erfindung gemäß den vorgenannten Aufgaben sind aus den Inhalten der folgenden Ansprüche klar ersichtlich, und die Vorteile derselben werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung besser verständlich, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, die eine oder mehrere Ausführungsformen als nicht einschränkende Beispiele zeigen, wobei:
- - 1 eine schematisierte Ansicht einer Seite eines Kreuzfahrtschiffs zeigt, das mit einer Mehrzahl von Kabinen mit Balkon versehen ist, die über verschiedenen Decks angeordnet sind;
- - 2 eine vergrößerte Ansicht eines Details der Seite des Schiffs in 1 in Bezug auf drei Kabinen mit Balkon zeigt, die zu drei übereinanderliegenden Decks gehören;
- - 3 eine Querschnittsansicht von 2 gemäß der darin angegebenen Schnittebene A-A ist;
- - 4 eine Querschnittsansicht von 3 gemäß der darin angegebenen Querschnittsebene B-B ist;
- - 5 eine Grund- bzw. Bodenansicht der zentralen Kabine in 4 ist;
- - 6 eine perspektivische Ansicht eines Balkons einer Passagierkabine auf einem Kreuzfahrtschiff ist, wobei einige Teile teilweise geschnitten sind, um andere klarer zu zeigen; und
- - 7 eine vereinfachte Ansicht eines elektrischen Systems einer Passagierkabine gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 1 insgesamt eine Passagierkabine für ein Kreuzfahrtschiff gemäß der Erfindung und das Bezugszeichen 100 ein Schiff, das mit einer oder mehreren solcher Kabinen ausgestattet ist.
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Hier und im Folgenden wird in der Beschreibung und den Ansprüchen auf die Kabine 1 und das Schiff 100 unter Verwendungsbedingungen Bezug genommen. Die Bezüge auf eine obere oder untere Position sind daher in diesem Sinne zu verstehen.
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Gemäß einer allgemeinen Ausführungsform der Erfindung umfasst die Passagierkabine 1 zumindest einen Abschnitt 3, 10, der dazu bestimmt ist, im zusammengebauten Zustand an der Außenseite des Schiffs angeordnet zu sein, beispielsweise an einer Seite des Schiffs.
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Die Kabine 1 umfasst ferner ein elektrisches System 30, das im Folgenden detaillierter beschrieben wird.
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Erfindungsgemäß umfasst die Passagierkabine 1 eine oder mehrere Photovoltaikpanels 40, die an dem äußeren Abschnitt 3, 10 der Kabine 1 angeordnet sind und mit dem elektrischen System 30 der Kabine verbunden sind.
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Gemäß der in 7 dargestellten bevorzugten Ausführungsformvariante umfasst das elektrische System 30 der Kabine:
- - zumindest ein Energiespeichersystem, das mit dem bzw. den oben genannten einen oder den mehreren Photovoltaikpanels 40 verbunden ist; und
- - ein Stromverteilungssystem, das mit dem Energiespeichersystem verbunden ist.
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Vorteilhafterweise umfasst das Energiespeichersystem eine oder mehrere Batterien 31 und ein oder mehrere Batterieladegeräte 32, die elektrisch mit den Photovoltaikpanels 40 verbunden sind.
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Es können insbesondere Batterien der Baureihe HL - ZL von HELIOS TECHNOLOGY verwendet werden, die sich durch ihre hohe Energieausbeute und völlige Wartungsfreiheit auszeichnen. Solche Batterien wurden speziell für den Einsatz in Standalone-Systemen entwickelt und weisen eine durchschnittliche Lebensdauer von 8 Jahren auf. Der in diesen Batterien enthaltene gelatineartige Elektrolyt liefert eine höhere amperometrische Leistung als Nasszellenbatterien und ermöglicht gleichzeitig die Installation auf leicht geneigten Flächen bzw. Oberflächen, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.
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Es können insbesondere von SMA Solar Technology AG hergestellte Batterieladegeräte mit einer Leistung von über 98% verwendet werden. Diese Batterieladegeräte weisen eine vernachlässigbare Wärmeableitung auf und können auch bei hohen Temperaturen ohne Verwendung von sich bewegenden mechanischen Teilen verwendet werden.
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Vorzugsweise umfasst das Stromverteilungssystem zumindest einen elektrischen Wechselrichter bzw. Inverter DC/AC 33.
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Es kann insbesondere die von SMA Solar Technology AG hergestellte Inverterreihe SUNNY ISLAND verwendet werden. Diese netzunabhängigen Inverter sind für kleine kompakte, robuste Systeme mit hoher Leistung (vernachlässigbare Wärmeableitung) konzipiert.
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Vorzugsweise umfasst das Verteilungssystem einen elektrischen Schalter 34, durch den das Stromsystem 30 der Kabine mit dem Stromnetz an Bord eines Schiffs verbunden ist. In dem Fall von völlig leeren Batterien schaltet der elektrische Schalter 4 automatisch auf das Netz an Bord um, um die Stromversorgung der Kabinenversorger auf jeden Fall zu gewährleisten.
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Vorteilhafterweise kann das elektrische System 30 der Kabine einen oder mehrere Leistungszähler 35, um die effektive Produktion der Panels und den tatsächlichen Bedarf der Versorger zu überwachen, sowie ein elektrisches Kabinenpanel 36 umfassen.
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Jede Kabine wurde in Bezug auf Energie als unabhängige Insel konzipiert. Dank der Photovoltaikpanels 40 ist das elektrische System 30 in der Lage, den Strombedarf der Kabine 1 decken. Die erzeugte überschüssige Energie wird in den Batterien gesammelt, um selbst dann eine Energiereserve zu haben, wenn die Panels keine Energie erzeugen, beispielsweise nachts oder wenn der Himmel bewölkt ist.
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Das Elektrizitätssystem der Kabine 1 kann daher in drei Funktionsgruppen unterteilt werden:
- - eine Generatorgruppe (die Photovoltaikpanels);
- - eine Speichergruppe (Ladegerät und Batterien); und
- - eine Immissions-/Verteilungsgruppe in der Kabine (Inverter und Schalter) mit Anschluss an das zentralisierte Bordnetz des Schiffs.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, wie in 5 gezeigt, umfasst die Kabine 1 ein Unterbringungsfach, das durch eine kastenartige Struktur mit einer Mehrzahl von Umfangswänden 2, 3, 4, 5 begrenzt ist. Die Kabine 1 grenzt an einen inneren Korridor C des Schiffs 100 zumindest mit einer ersten Wand 2, in die eine Zugangstür zu der Kabine eingebracht ist. Wie in 5 schematisch gezeigt, umfasst die Kabine 1 vorteilhafterweise zumindest einen Schlafbereich und ist mit einer Mehrzahl von Einrichtungselementen ausgestattet, wie zum Beispiel Garderoben bzw. Kleiderschränken, Tischen, Stühlen etc. Vorzugsweise ist die Kabine auch mit einem eigenen Badezimmer ausgestattet.
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Vorteilhafterweise ist zumindest eine Umfangswand, die in der Zeichnung mit 3 bezeichnet ist und in dem in 5 gezeigten Beispiel gegenüberliegend bzw. entgegengesetzt zu der ersten Wand 2 ist, Teil des zuvor genannten äußeren Abschnitts der Kabine (d.h. des Abschnitts der Kabine, der im zusammengebauten Zustand für die Positionierung an der Außenseite des Schiffs bestimmt ist). Das zuvor genannte eine oder mehrere Photovoltaikpanel 40 kann an der äußeren Fläche bzw. Oberfläche einer solchen zumindest einen Umfangswand 3 der kastenartigen Struktur positioniert sein, die in dem äußeren Abschnitt der Kabine enthalten ist.
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Vorzugsweise umfasst der äußere Abschnitt der Kabine 1 einen Balkon 10. Der Balkon 10 ist durch eine Tür zugänglich, die in die äußere Umfangswand 3 der Kabine 1 eingebracht ist.
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Unter Balkon wird ein externer Raum verstanden, der von der Kabine aus zugänglich ist und von einer Brüstung/Balustrade umgeben ist. Insbesondere ist der Balkon 10 durch eine Tür oder ein französisches Fenster zugänglich, das in die äußere Umfangswand 3 der vorgenannten Kabine 1 eingebracht ist.
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Wie in den beigefügten Zeichnungen gezeigt, können Die Photovoltaikpanels 40 vorteilhafterweise an einer oder mehreren der äußeren Flächen des vorgenannten Balkons 10 positioniert sein. Diese Anordnung kann alternativ sein oder mit der Position der Panels an der äußeren Umfangswand 3 der Kabine kombiniert sein.
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Insbesondere kann der Balkon 10 mit verglasten Flächen bzw. Oberflächen versehen sein. Die Photovoltaikpanels 40 können an einer oder mehreren der verglasten äußeren Flächen eines solchen Balkons 10 positioniert sein.
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Wie in 2 bis 6 gezeigt, umfasst der Balkon insbesondere:
- - ein Hauptstütz- bzw. -trägerelement 11, das die Bodenfläche des Balkons definiert und insbesondere von der Hauptstruktur des Schiffs vorstehen kann; und
- - eine Brüstung 12, die mit dem Hauptstützelement 11 und/oder mit der kastenartigen Struktur der Kabine verbunden ist.
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Insbesondere kann der Balkon 10 auch ein oder mehrere Trennelemente 13, 14 in Bezug auf die Balkone benachbarter Kabinen umfassen. Derartige Trennelemente 13, 14 weisen eine größere Höhe auf als die Brüstung 12.
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Vorzugsweise sind Die Photovoltaikpanels 40 an der Brüstung 12 des Balkons positioniert. Insbesondere können die Photovoltaikpanels 40 in die Struktur der Brüstung selbst eingebaut sein. In dem Fall, in dem die Brüstung 12 verglaste Elemente aufweist, können Die Photovoltaikpanels 40 beispielsweise in die verglasten Elemente eingebaut sein, beispielsweise zwischen zwei Glasplatten positioniert sein.
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Vorteilhafterweise können Die Photovoltaikpanels 40 in einem oder mehreren der Trennelemente 13 und 14 positioniert sein, und zwar alternativ zu oder in Kombination mit der Anordnung an der Brüstung 12.
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Vorteilhafterweise können Die Photovoltaikpanels 40 an dem Hauptstützelement 11 positioniert sein, und zwar alternativ zu oder in Kombination mit der Anordnung an der Brüstung 12 und an den Trennelementen 13, 14.
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Wie insbesondere in 6 gezeigt ist, kann der Balkon ein Süll 16 umfassen, das mit dem Hauptstützelement 11 und/oder der kastenartigen Struktur der Kabine verbunden ist.
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Wie insbesondere in 6 gezeigt ist, können Die Photovoltaikpanels an dem Süll 16 des Hauptstützelements 11 platziert sein, d.h. auf der Oberfläche des letzteren unter der Brüstung positioniert.
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Insbesondere können die Panels auf der Bodenfläche 15 des Balkons positioniert sein. Diese besondere Anordnung kann alternativ zu oder in Kombination mit den vorherigen Anordnungen in Betracht gezogen werden.
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Die Photovoltaikpanels 40 können vom Dünnschichttyp sein, vorzugsweise der dritten Generation. Beispielsweise kann das Nanosolar-Produkt aus photovoltaischer Tinte mit geringem Gewicht und hoher Leistung verwendet werden. Alternativ kann das Heliovolt-Produkt verwendet werden, das unter Verwendung der Sputter(Plasma)technologie hergestellt wird. Beide Panels weisen eine im Labor getestete Effizienz von ungefähr 19% im Vergleich zu 11% von Silizium auf.
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Die Photovoltaikpanels 40 können vom Wafertyp sein. Beispielsweise kann ein Waferpanel der amerikanischen Firma SUNPOWER verwendet werden, das in der Lage ist, die Folgen einer Installation an nicht optimalen Positionen (wie etwa einer vertikalen Installation) zu vermindern, an denen die Exposition und die Betriebstemperatur die Leistung erheblich beeinträchtigen würden. Diese Technologie hat im Vergleich zu einem traditionellen Panel eine realen Effizienz von ∼ 15 - 17% und ist in der Lage:
- - Streulicht und einen größeren Teil des Lichtspektrums ausnutzen, mit der resultierenden Fähigkeit, auf derselben installierten Fläche mehr Leistung zu erzeugen;
- - bessere Leistung unter Bedingungen mit hohen Umgebungstemperaturen durch eine niedrigere Betriebstemperatur zu erbringen.
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Beide Technologien bieten den Modulen eine ausreichende Modularität, um die verfügbaren Flächen optimal auszufüllen.
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Die Wahl der beiden Technologien (Dünnschicht oder Wafer) hängt angesichts der vergleichbaren technischen Eigenschaften auch mit der besseren ästhetischen Qualität und geringeren Auswirkungen auf die Silhouette des Schiffs zusammen, die während der Mock-up-Phase bzw. Designphase erreicht wird.
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Eine besonders bevorzugte Lösung betrifft eine Passagierkabine 1 mit einem Balkon 10, der mit einer Brüstung und zwei Trennelementen 13 und 14 versehen ist. Die Photovoltaikpanels 40 sind an der Brüstung und an den Trennelementen positioniert. Die verfügbare Photovoltaikfläche bzw. -oberfläche wurde mit 4,8 m2 unter Einbeziehung der Verglasung der Brüstung und 1,2 m2 der beiden Trennwände auf insgesamt 6 m2 geschätzt.
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Die elektrische Bilanz bzw. Energiebilanz der Kabine wurde mit Bezug auf die in einer EB-Kabine (EB = externer Balkon) eines typischen Schiffs installierten Versorger erstellt. Diese Art von Kabinen wurde insofern gewählt, als sie für die meisten Kabinen des jeweiligen Schiffs repräsentativ sind und tatsächlich den Stand der Technik für den Hotelaspekt des Kreuzfahrtsektors darstellen.
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Insbesondere sind alle Einrichtungselemente innerhalb dieser Kabine enthalten, wie es in 5 verallgemeinert gezeigt ist. Vorzugsweise gibt es in einer Kabine:
- - Schlafbereich mit zumindest zwei Betten, entsprechende Nachttische;
- - einen Wohnbereich, der in der Größe variieren kann, der jedoch im Allgemeinen mit einem Sofa, Sesseln, einem Tisch und einem Schreibtisch ausgestattet ist;
- - einen Garderoben- bzw. Kleiderschrankbereich;
- - ein Badezimmer, bestehend aus einer Duschkabine und/oder Badewanne, einem Waschbecken und Badezimmerarmaturen.
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Vorteilhafterweise ist die Kabine nach modernsten Standards gut beleuchtet und mit jeglichem Komfort wie Fernseher, Telefon, Internetzugang etc. ausgestattet.
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Die Energie, die für den Betrieb der Kabine benötigt wird, wurde durch Hypothesenbildung der Nutzungskoeffizienten über einen Zeitraum von 24 Stunden für jeden Versorger auf etwa ~ 6.100 W h/Tag berechnet. Die Koeffizienten wurden so gewählt, dass der Energieverbrauch der Kabine überschätzt wird.
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Um zu überprüfen, ob es möglich ist, die Stromversorgung der Kabine mit der identifizierten Photovoltaiktechnologie und der verfügbaren Oberfläche sicherzustellen, wurde die Einstrahlung für ein Jahr an einer Wetterstation in Treviso landeinwärts von Venedig gemessen. Der gefundene Wert betrug - 9.200 W h/(m2/Tag).
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Durch Hypothesenbildung einer realen Effizienz des Panels von 11% (konservative Schätzung im Vergleich zum tatsächlichen Wert) und Schätzung einer Verfügbarkeit einer Photovoltaikfläche von 6 m2 (4,8 m2 der Brüstung + 1,2 m2 der Trennwände) beträgt die erzeugbare Energie 9.200 W h / (m2 Tag) × 0,11 × 6 m2, was sich auf - 6,100 W h/Tag beläuft.
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Die vorgenommenen Schätzungen lassen den Schluss zu, dass die erfindungsgemäße Passagierkabine energetisch autark ist, da die photovoltaische Oberfläche den täglichen Energiebedarf einer solchen Kabine decken kann. Es ist wichtig zu betonen, dass die gemessene Strahlung an einer Landwetterstation lag; folglich ist der Wert von 9.200 W h/(m2 Tag) eine konservative Schätzung im Vergleich zu den tatsächlichen Einsatzbedingungen des Systems.
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Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Kreuzfahrtschiff 100, das eine Mehrzahl von Passagierkabinen umfasst, von denen ein Teil der Außenseite des Schiffs zugewandt ist. Eine oder mehrere der Passagierkabinen, die der Außenseite des Schiffs zugewandt sind, bestehen aus Passagierkabinen 1 gemäß der Erfindung, wie oben beschrieben.
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Insbesondere umfasst das Kreuzfahrtschiff eine Mehrzahl von Passagierkabinen 1 gemäß der Erfindung, die über verschiedene Decks angeordnet sind und auf die beiden Seiten blicken. Insbesondere ist jede Kabine mit einem Balkon 10 mit Photovoltaikpanels 40 versehen.
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Durch die Erfindung können zahlreiche, zum Teil bereits beschriebene Vorteile erzielt werden.
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Die Passagierkabine 1 für Kreuzfahrtschiffe gemäß der Erfindung ist energetisch autonom. Auf diese Weise ist es möglich, die Kabine 1 von dem Stromnetz an Bord zu trennen und dadurch die Unannehmlichkeiten für Nutzer, die mit jeglichen (wenn auch seltenen) Ausfällen des Stromnetzes an Bord verbunden sind, erheblich zu verringern, wodurch ein höherer Komfort erreicht wird.
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Die Passagierkabine 1 für Kreuzfahrtschiffe gemäß der Erfindung trägt dazu bei, den Gesamtstrombedarf des Schiffs und damit den Kraftstoffverbrauch erheblich zu verringern, was auch Vorteile hinsichtlich geringerer Umweltauswirkungen hat. Aufgrund ihrer energetischen Autonomie und der Tatsache, dass die elektrische Energie aus Solarenergie (erneuerbarer Energiequelle) stammt, nimmt die Passagierkabine 1 unter normalen Umständen keine Energie aus dem Bordnetz auf, außer unter besonderen Umständen, wie in dem Fall eines übermäßigen Energiebedarfs und/oder Nichtfunktionierens der Photovoltaikpanels. Angesichts der Anzahl von Passagierkabinen auf einem Kreuzfahrtschiff ist die Gesamtenergieeinsparung im Vergleich zu herkömmlichen Kabinen, die vom Stromnetz an Bord abhängig sind, erheblich.
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Die Passagierkabine 1 für Kreuzfahrtschiffe gemäß der Erfindung erweist sich angesichts der bereits heute auf dem Markt verfügbaren Technologie als funktionssicher.
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Die Passagierkabine 1 für Kreuzfahrtschiffe gemäß der Erfindung ist auch leicht herzustellen, wobei keine wesentlichen Modifikationen an der Struktur einer traditionellen Kabine erforderlich sind. Eine Nachrüstung von Programmen für bestehende Schiffe ist ebenfalls denkbar.
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Die so konzipierte Erfindung erreicht die beabsichtigten Ziele.
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Es ist offensichtlich, dass ihre praktischen Ausführungsformen andere Formen und Konfigurationen als die beschriebenen annehmen können, während sie innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung bleiben.
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Darüber hinaus können alle Teile durch technisch äquivalente Teile ersetzt werden, und die verwendeten Abmessungen, Formen und Materialien können nach Bedarf variiert werden.
