EcoTrain: Vom dieselmechanischen Triebwagen zum ... · Dieselmotor Generator E-Maschine Rad Kleiner...

EcoTrain: Vom dieselmechanischen Triebwagen zum intelligenten MehrsystemfahrzeugIntelligent die Umwelt schonen

DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | Berlin | 18.05.2017

DB RegioNetz: Seit 2002 als ein erfolgreicher Mittelständler im Schienenpersonennahverkehr etabliert

DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.20172

Eco Trainfür die umweltfreundliche Mobilität von morgen

Technologiemanagement und -entwicklung

Projektportfolio:• EcoTrain• Eco DeMe Train• CO2 Klimaanlage• Automatisiertes Fahren

StandorteDB RegioNetz

Eco DeMe Train

Eco DeMeTrain: Transformation zum Mehrsystemfahrzeug -maximale Flexibilität auf teilelektrifizierten Strecken

Strom aus der Oberleitung versorgt Fahrmotoren und Wagenzug

Oberleitung vorhanden

Dieselgeneratoren versorgen Fahrmotoren und Wagenzug

Oberleitung nicht

vorhanden

� Optimale Nutzung teilelektrifizierter Strecken

� Großer Schritt zum CO2-freien Schienenverkehr

� benötigte Leistungsklasse am Markt nicht verfügbar

Erklärfilm

� auf unserer Homepage:www.suedostbayernbahn.de�Die SOB mag‘s innovativ� Hier geht‘s zum Video

� direkt mit Link:http://www.suedostbayernbahn.de/so_bayern/view/aktuell/news/erci-innovations-award.shtml


Eco DeMeTrain: Diesel-elektrische Lokomotive wird durch Stromversorgungswagen zum Mehrsystemfahrzeug

� Höchste Flexibilität durch Mehrsystemfahrzeug – Effizienteste Nutzung von teilelektrifizierten Strecken

� Reduzierung der Lärm und CO2 Emissionen� Reduzierung des Dieselverbrauchs� Nutzung erneuerbarer Energien� Senkung der Betriebs- und Instandhaltungskosten bei Bestandsfzg� Kompensation von Infrastrukturmaßnahmen

Verknüpfung der Fahrzeugsteuerung mit

Energiemanagement

Entwicklung einer Leistungskupplung

Konstruktion des Stromversorgungswagen

Ausbaustufe 2:Integration eines Energiespeichers

Einbindung der Nebenverbraucher

Reduzierung der Dieselmotor-

betriebsstunden

Nutzung des Bahnstroms


Im Rahmen des Projektes EcoTrain konnte die gute Forschungs-/ Entwicklungslandschaft sowie die Bahnindustrie genutzt werden

„Bahnland Sachsen“ kannTradition und Innovation einbringen

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� 1839 erste deutsche Ferneisenbahn von Leipzig nach Dresden

� Dichtestes Schienenverkehrsnetz aller deutschen Bundesländer

� Sächsische Bahnindustrie: rund 240 Unternehmen, etwa 13.000 Beschäftigte, geschätzter Jahresumsatz: mehr als eine Milliarde Euro

� Frische Ideen: TU Dresden, TU Chemnitz, mehr als 25 Forschungsinstitute

� Verbände mit Bahnbezug: BTS Bahntechnik Sachsen Innovationszentrum Bahntechnik Europa

Partner im Projekt EcoTrain aus Wissenschaft und Wirtschaft in Sachsen


Untersuchung von acht alternativen Hybridisierungskonzepten in der ersten Projektphase des EcoTrain

� Antrieb erfolgt in Kombination aus Dieselmotor und E-Maschine

Paralleler Hybrid

Einmotoren-konzept

Speicher auf einem Wagen

WFB optimiertgemeinsamer ZWK

MischformBasisvarianteGemeinsamer ZWK

Dieselmotor E-Maschine Getriebe Rad

Paralleler HybridSerieller Hybrid

� Trennung zwischen elektrischer Energieerzeu-gung und (rein elektrischem) Antrieb

Serieller Hybrid

Dieselmotor Generator E-Maschine Rad

Kleiner DM auf einem Wagenteil

6 DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017

EcoTrain: Weiterentwickeltes Bestandsfahrzeug nutzt Primärenergie nachhaltiger

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Verknüpfung Fahrzeugsteuerung mit Hybridsteuerung und Energiemanagement

Entwicklung modulares

Speichersystem

Anpassung Bremssystem

Neukonstruktion Drehgestell

Entwicklung umweltfreundliche

Klimaanlage

Weiterentwicklung Motorsteuerung

Ersatz Bestandsmotoren durch dieselelektrischen

Antrieb

� Umweltfreundliches Fahren durch intelligenten Energiesplit� Reduzierung der Lärmemissionen� Reduzierung des CO2-Ausstoßes� Reduzierung des Dieselverbrauchs� Nutzung erneuerbarer Energien� Flexibler Fahrzeugeinsatz durch partiell emissionsfreies Fahren� Senkung der Betriebs- und Instandhaltungskosten

SchaffungNachlademöglichkeit

Ausbaustufe 2: Pantograph


EcoTrain: Engineering der Drehgestelle für eine Radsatzlast von zusätzlich 18,5 Tonnen ist abgeschlossen

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Radsatzgetriebe

Bremsscheiben

Zusätzliche vierte Bremszange

Feder- und Dämpferelemente

Verstärkter Rahmen

Radscheiben und Radsatzwellen neu


� Verwendung von CO2 als Kältemittel, dadurch entfällt die Abhängigkeit zu dem bisherigen teuren Kältemitteln R134a, R407c und R404a� Integration eines Innovativen und patentierten Luftverteilsystem� Erhöhung der Energieeffizienz und Verminderung des Energieverbrauchs durch Integration einer Wärmepumpe� Senkung der Betriebs- und Instandhaltungskosten� Technologietransfer auf andere Baureihen möglich

CO2 Klimaanlage: Mit natürlichem Kältemittel und intelligenter Luftverteilung hin zur innovativen Klimaanlage

Entwicklung einer intelligenten

Luftverteilung

Installation von umweltfreundlichen

Klimaanlagen mit Wärmepumpe

Elektrifizierung des Klimaverdichters


Montage der innovativen Klimaanlage

Umweltfreundliche Klimaanlage- CO2 als natürliches Kältemittel- Elektrifizierung und Einbindung ins

Energiemanagement- Verwendung einer Wärmepumpe- Integration eines neuartigen und patentierten

Luftverteilungssystems im Fahrgastraum

EcoTrain: Vom Unterflur bis zum Dach kommen nur die neusten Komponenten zum Einsatz

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Montage der verstärkten Drehgestelle

Verbesserte Drehgestelle- Verstärkung von Rahmen, Radsätzen und

Federsystem- Realisierung einer zusätzlichen Traglast von

52,5 Tonnen- Verwendung für VT 642 Classic


EcoTrain: Modulares Antriebskonzept und seine einzelnen Komponenten im Überblick

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Luftfilter

Schalldämpfer und Abgasnach-behandlung im Wagenkasten

Dieselmotor

KühlanlageSynchrongenerator

Antriebsflansch fürGelenkwelle

Tragrahmen mit Lagerung

Fahrmotor

PositionAddBlue Tank


EcoTrain: Die neuen Speicher erfüllen alle relevanten Bahnnormen, auch im Brandschutz

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� Das Batteriekonzept arbeitet nach

dem Master/Slave Prinzip

� Energiespeicher frei skalierbar

� High Power Zellen verfügen über eine

Hohe C-Rate (kurzzeitig bis zu 10C)

� Dauerhafter Energiedurchsatz 5C

� Zulassungsanforderungen werden

erfüllt


EcoTrain: Das Herzstück des EcoTrains ist seine innovative Hybridmotorentechnik mit einer Leistung von maximal 600 kW

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Fertiges Hybridantriebsmodul Fertiges Hybridenergiemodul

Die Hauptkomponenten des Hybridantriebsmodul sind einen kraftvollen Verbrennungsmotor mit 390kW, ein Generator und ein Fahrmotor vereint in einem Rahmen.

Im Hybridenergiemodul wird für emissionsfreies Fahren rekuperierte Bremsenergie oder Fremdladung gespeichert und den Fahrmotoren sowie Nebenverbrauchern zur Verfügung gestellt.Die Speicherkapazität beträgt 153 kWh.


EcoTrain: Intelligente Steuerung durch Verschmelzung des Fahrplanassistenzsystem mit dem Energiemanagement

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Intelligente Steuerung

Klimaanlage als Energiespeicher

Luftsystem als Energiespeicher

Lithium-Ionen Batterie als Energiespeicher

Einsparpotential bis zu 35%


EcoTrain: Ein modulares Fahrzeugkonzept für intelligente SPNV-Lösungen der Zukunft

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EcoTrain Hybrid

Dieselelektrischer Betrieb mit Energiespeicher und stationärer

Nachladung (1000V)

+ max. rein elektr. Reichweite 40km(Energiespeicher)

Dieselelektrischer Antrieb

Energiespeicher und elektrischer Antrieb

EcoTrain DualMode

Dieselelektrischer Betrieb mit Energiespeicher und Pantograph

(1000V und oder 15kV/16 2/3Hz)

+ max. rein elektr. Reichweite 40km+ Nutzung der Oberleitung für Nachladung

und / oder Fahrbetrieb



Stromabnehmer

EcoTrain e-Mode

Rein elektrischer Betriebmit Energiespeicher und Pantograph

� max. ein elektr. Reichweite 80km+ Nutzung der Oberleitung für Fahrt und Nachladung

+ Range Extender mittels HilfsdieselEnergiespeicher und elektrischer Antrieb


Stromabnehmer


Perspektivisch könnte bei der Erzgebirgsbahn ein Eco-Zentrum für alternative Antriebe und Digitalisierung entstehen

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� Bündelung von Lehr-, Entwicklungs-und Umsetzungskompetenzen

� DB-intern� Lieferanten � Hochschulen

für Neuentwicklungen rund um Verkehr und Infrastruktur und deren Vernetzung an einem Standort

� Integriertes Vorgehen von der Projektidee über Entwicklung, Prototyping, Kleinserieneinsatz bis zur Einsatzreife

� Erstmalige Umrüstung einer Kleinserie EcoTrain in Deutschland bei der EGB

� Testfeld für Automatisierung


EcoTrain: Zusammenfassung

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� Mit dem EcoTrain wurde eine modulare Hybridantriebsplattform zur Serienreife entwickelt

� Das vorhandene Fahplanassistenzsystem wurde mit der Antriebssteuerung verbunden und ermöglicht ein umfassendes Energiemanagement unter Berücksichtigung von Nebenverbrauchern, Fahrplan, Topologie, Nachlademöglichkeiten, Klimabedingungen und betriebswirtschaftlichen Prämissen

� Der EcoTrain nutzt eine innovative Klimaanlage mit Wärmepumpenfunktion mit dem klimaneutralen Kältemittel CO2

� Der EcoTrain nutzt die bestehende Bahnstrominfrastruktur des Bahnnetzes, für zu schaffende Nachladeinseln greifen wir auf ein bestehendes Regelwerk zurück

� In weiteren Schritten wird der EcoTrain mit Stromabnehmer ausgerüstet und unter Oberleitung rein elektrisch fahren können

� Der EcoTrain bietet sowohl ökologisch als auch ökonomisch eine interessante Möglichkeit für umweltfreundliche Verkehrskonzepte


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Sören ClausTechnischer Leiter Technologiemanagement und -entwicklung

DB RegioNetz Verkehrs GmbHStephensonstraße 1 | 60326 Frankfurt am Main, Standort ChemnitzEmilienstraße 4509131 ChemnitzTel. +49 371 493 3039 Mobil: +49 160 [email protected]/regional/view/regionen/info/regionetze.shtml









Eco DeMe Train





Oberleitung nicht

vorhanden




Erklärfilm








Energiemanagement






betriebsstunden





5










Paralleler Hybrid

Einmotoren-konzept







Serieller Hybrid





7



Speichersystem




Klimaanlage



Antrieb






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Radsatzgetriebe

Bremsscheiben



Verstärkter Rahmen






Luftverteilung










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Luftfilter


Dieselmotor




Fahrmotor




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erfüllt



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EcoTrain Hybrid


Nachladung (1000V)




EcoTrain DualMode







Stromabnehmer

EcoTrain e-Mode





Stromabnehmer



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Eco DeMe Train





Oberleitung nicht

vorhanden




Erklärfilm








Energiemanagement






betriebsstunden





5










Paralleler Hybrid

Einmotoren-konzept







Serieller Hybrid





7



Speichersystem




Klimaanlage



Antrieb






8

Radsatzgetriebe

Bremsscheiben



Verstärkter Rahmen






Luftverteilung










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Luftfilter


Dieselmotor




Fahrmotor




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erfüllt



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15

EcoTrain Hybrid


Nachladung (1000V)




EcoTrain DualMode







Stromabnehmer

EcoTrain e-Mode





Stromabnehmer



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Date post:	04-Sep-2019
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EcoTrain: Vom dieselmechanischen Triebwagen zum ... · Dieselmotor Generator E-Maschine Rad Kleiner...

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