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Mobile Maschinen 6/2017

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ANTRIEBE UND

ANTRIEBE UND ANTRIEBSELEMENTE I HYBRIDTECHNIK Elektromobilität für die Schiene Hybride Antriebstechnik senkt Verbrauch und Emissionen Weniger Kraftstoffverbrauch, weniger Emissionen, weniger Lärm, weniger Betriebskosten – all dies verspricht die hybride Antriebstechnik, welche die MTU Friedrichshafen GmbH für Diesel-betriebene Schienenfahrzeuge gemeinsam mit Wittenstein entwickelt und zur Marktreife bringt. Denn die elektrische Maschine sowie die dazugehörige Leistungselektronik des MTU-Hybrid-PowerPacks stammen vom Entwicklungspartner Wittenstein cyber motor, der beide Systemkomponenten auch in Serie fertigt. Zwei elektrische Maschinen mit ihren rund 200 kW Dauerleistung bilden zusammen mit den bis zu 390 kW starken Dieselmotoren, wie sie beispielsweise in Triebwagen der Baureihe Desiro Classic VT642 von Siemens zum Einsatz kommen, einen sogenannten Parallel-Hybrid. Die Fahrzeuge können nur mit Diesel angetrieben werden, sie können temporär rein elektrisch fahren und beide Aggregate können Autor: Peter Schuster, Leiter Channel Management, und Patrick Rommel, Branchenmanager Elektromobilität, Wittenstein cyber motor GmbH zur Leistungssteigerung auch zusammengeschaltet werden. „Wir sehen ein großes Zukunftspotenzial für Schienenfahrzeuge mit hybrider Antriebstechnik“, erklärt Dr. Peter Riegger, Director Research & Technology bei der MTU Friedrichshafen GmbH. Das Hybrid- PowerPack reduziert den Dieselverbrauch um bis zu 25 % und senkt NO x -Emissionen um bis zu 20 %. Im Bahnhof vermindern Lokomo tiven mit Hybridantrieb den Lärmpegel verglichen mit klassischen Diesel-Züge um bis zu 21 Dezibel – ein beachtlicher Wert, wenn man bedenkt, dass in der menschlichen Wahrnehmung zehn Dezibel einer Verdoppelung der Lautstärke entsprechen. Schließlich erlaubt es die Hybridtechnik, nicht elektrifizierte Nebenstrecken kostengünstiger zu betreiben und stillgelegte Strecken bei Bedarf ohne hohen Elektrifizierungsaufwand wieder in Betrieb zu nehmen. Die aktuellen Zahlen bestätigen den Marktbedarf: Das Schienennetz der Eisenbahnen in Deutschland hat aktuell eine Streckenlänge von rund 38 000 km. Rund 60 % davon sind elektrifiziert. Dies bedeutet umgekehrt, dass etwa 15 000 km nicht mit einer Oberleitung ausgestattet sind – und damit prädestiniert sind für hy brid angetriebene Schienenfahrzeuge. International gesehen ist der Grad der Elek trifizierung des Schienennetzes in den meisten Ländern geringer als in Deutschland – und der grundsätzliche Bedarf an hybrider Antriebstechnik für diesel-betriebene Schienenfahrzeuge also noch größer. Seit 1996 PowerPack-Technologie Die MTU Friedrichshafen GmbH zählt zu den weltweit führenden Herstellern von Großdieselmotoren und kompletten Antriebssystemen. Eingesetzt werden diese unter anderem in der Schifffahrt, der Energieversorgung, in Schwerfahrzeugen und in 62 Mobile Maschinen 6/2017

HYBRIDTECHNIK I ANTRIEBE UND ANTRIEBSELEMENTE Anzeige_C_Elo_210_105_Agrar_3.qxp_Layout 1 26.09.17 09:55 Seite 1 Eisenbahnen. Mit dem Rail-Power-Pack brachte das Unternehmen im Jahr 1996 ein Antriebsmodul auf den Markt, in dem alle Komponenten eines Dieselantriebes in ein standardisiertes Unterflurgestell integriert sind. Dazu gehören neben Motor und Kraftübertragung alle für den Antrieb des Fahrzeugs benötigten Nebenaggregate, wie Kühlsystem und Abgas-Nachbehandlung. Dies hat die Erstausrüstung der Fahrzeuge wie auch die Wartung und das Retrofit deutlich vereinfacht und kostengünstiger gestaltet als die zuvor übliche Montage der Einzelkomponenten. Ob Siemens, Alstom oder Bombardier – aktuell treiben Diesel-PowerPacks von MTU etwa 6 000 Niederflurfahrzeuge verschiedener Hersteller an. „Das Projekt eines hybriden, diesel-elektrischen Antriebes verfolgen wir seit etwa zehn Jahren“, blickt Dipl.-Ing. Thies Schwanke, Manager Electrical Machines Research & Technology bei MTU, zurück. „Der Gedanke, die elektrische Maschine sowie die Leistungselektronik selbst zu entwickeln, ist dann der Idee einer Entwicklungspartnerschaft mit einem darauf spezialisierten Unternehmen gewichen. Wittenstein konnte uns nicht nur von seinem Know-how hinsichtlich Entwicklungskompetenz und Projektmanagement überzeugen, sondern bot auch die fertigungstechnischen Möglichkeiten für die spätere Serienproduktion.“ Im Jahr 2014 wurde zunächst eine Konzeptstudie vereinbart. Diese mündete in einen Entwicklungsauftrag, aus dem 2016 der erste seriennahe Prototyp hervorging. Parallel dazu hat MTU die hybride Antriebstechnik in mehreren Pilottests eingesetzt und die zuvor nur simulierten Vorteile hinsichtlich Dieseleinsparung, Emissionsreduzierung und Lärmvermeidung auch praktisch nachgewiesen. Leistungsdichte, Wirkungsgrad, Wirtschaftlichkeit Weltweit sind mehrere tausend Niederflurfahrzeuge mit einem rein diesel-betriebenen PowerPack im Einsatz, von denen jährlich eine beachtliche Anzahl einem Retrofit unterzogen werden. Zudem sind die Power- Packs von MTU eine Standardkomponente bei der Fertigung von Neufahrzeugen – mit definierten Maßen und mechanischen wie auch elektrischen Schnittstellen. „Daher war es ein absolutes Muss, den gesamten elektrischen Antriebsstrang zusätzlich in das Unterflurgestell zu integrieren, ohne dessen Abmessungen zu verändern – zumal größere Modifikationen am vorhandenen Einbauraum aufgrund der jeweiligen Fahrzeugzulassung nicht möglich sind“, blickt Thies Schwanke zurück. Gefragt waren somit ein elektrischer Antrieb sowie eine Leistungselektronik in kompakter Bauform und mit hoher Leistungsdichte, dessen Wirkungsgrad es erlaubt, den Zug rein elektrisch beispielsweise in einen Bahnhof ein- und wieder hinausfahren zu lassen. Schließlich musste sich die neue Technologie so umsetzen lassen, dass die Betreiber der Schienenfahrzeuge deren Wirtschaftlichkeit steigern und in angemessener Zeit eine Amortisation der Investition in das Hybrid-PowerPack erzielen können. Elektrischen Antrieb komplett neu entwickelt Auf der Basis des gemeinsam verabschiedeten Pflichtenheftes hat Wittenstein das elektrische 01 Der Traktionsumrichter stellt die volle elektrische Dauerleistung von 185 kVA zur Verfügung 02 Die E-Maschine verfügt über ein mechanisches Nenndrehmoment von 150 Nm sowie eine spezifizierte maximale Betriebsdrehzahl von 10 000 min -1 FROM IDEAS TO REALITY Automotive glass Series • 12,1“ Multitouch-Display entspiegelt • 1.600cd/m 2 ultrahell • Sensor zur Helligkeitsregelung, Status LED • Logodruck im Glas möglich • NXP® i.MX6 (4 x 1 GHz) ARM Prozessor • Load Dump Protection • Redundanter CAN, Ethernet, USB, Seriell, Speaker Alle Infos unter www.christ-es.com/landingpage/automotive-glass Alpenstrasse 34 • 87700 Memmingen • Tel.: +49 (0) 8331 83 71 – 0 • www.christ-es.de • www.christ-es-shop.de