Das diesel-elektrische Antriebssystem auf einen Blick:

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Hoher Gesamtwirkungsgrad

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Optimaler und konstanter Drehzahlbereich

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Lange Lebensdauer, weniger Verschleiß

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Energierückgewinnung beim Bremsen oder Absenken von Lasten

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Anbindung elektrischer Aggregate

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Amortisation nach wenigen Jahren

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20-30% Kraftstoffeinsparung

Diesel-elektrische Antriebslösungen bei Nutzfahrzeugen: Technologie und Anwendungsbeispiele

Bei diesel-elektrischen Antriebssystemen wird die Energie zu 100% aus Verbrennungsmotoren generiert. Die von Verbrennungsmotoren generierte mechanische Energie wird von einem Generator in Wechselstrom gewandelt – somit stellen diesel-elektrische Antriebssysteme streng genommen eigene Kraftwerke dar. Ein Gleichrichter wandelt den Strom daraufhin in Gleichstrom, bevor ein Wechselrichter diesen in einen in Frequenz und Amplitude anpassungsfähigen Wechselstrom wandelt. Dieser Stromwandlungsprozess ist notwendig, da der nachfolgende Elektromotor, der schließlich die Räder antreibt, sonst immer mit gleicher Drehzahl laufen würde. Teilweise wird zusätzlich noch eine Batterie verbaut, die fortwährend vom Verbrennungsmotor geladen wird. Die Kraftübertragung vom Elektromotor auf die Räder bzw. den Propeller bei Schiffen erfolgt entweder direkt oder indirekt mit der Zwischenschaltung eines Getriebes.

Bei der Umsetzung dieselelekrtischer Antribssysteme wird bevorzugt auf Drehstromgeneratoren in Kombination mit Drehstrom-Asynchron-Motoren und elektronische Leistungskomponenten wie IGBTs zurückgegriffen. Der Vorteil liegt darin, dass die Stromfrequenz durch den Umrichter (z.B. VECTOPOWER von ARADEX) der jeweiligen Fahrsituation angepasst werden kann, wodurch die Effizienz gesteigert und Kosten gesenkt werden können.

ENOK Güterschiff Fluss

Referenzbericht

Diesel-elektrischer Antrieb für Güterschiff ENOK. Kraftstoffeinsparung: 25%
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Vor- und Nachteile

Der Reiz diesel-elektischer Antriebssysteme liegt darin, dass sie die Vorteile von Verbrennungsmotoren und die von Elektromotoren vereinen. Während durch die Energiegewinnung via Verbrennungsmotor große Reichweiten realisiert werden können, können die unter Teillast deutlich schlechteren Wirkungsgrade von Verbrennungsmotoren durch die Elektromotoren ausgeglichen werden. Hierzu müssen unter Teillastbetrieb vereinzelte Verbrennungsmotoren im System abgeschaltet werden. Die Umrichter liefern die benötigte Energiemenge an den Elektromotor, der im Teillastbereich überaus hohe Wirkungsgrade hat.

Zwar ist der Antriebsstrang, der mehrere Stromwandlungen beinhaltet, auch mit Verlusten behaftet, dennoch können bei diesel-elektrischen Antriebssystemen gegenüber reinen diesel Antriebssystemen etwa 20-30% des Kraftstoffes eingespart werden. Die Anschaffungskosten liegen unterhalb derer von vollständig elektrifizierten Antriebssystemen, da keine oder nur eine kleinere Batterie finanziert werden muss – dafür ist jedoch auch die Kraftstoffeinsparung geringer, da weiterhin Diesel benötigt wird. Wurde eine Batterie (oder auch ein SuperCab) verbaut, wird die Effizienz durch Rekuperation der Bremsenergie weiterhin gesteigert.

Die Kraftübertragung kann einfach elektronisch gesteuert werden, sodass beim Anfahren und Bremsen kaum Erschütterungen oder Stöße entstehen, was insbesondere bei Fahrzeugen, die im Personentransport eingesetzt werden, komfortabel ist. Obwohl zahlreiche Komponenten angeschafft werden müssen, amortisieren sich diesel-elektrische Antriebssysteme durch die Steigerung der Energieeffizienz in der Regel nach wenigen Jahren.

Anwendungsbereiche

Da die Vorteile diesel-elektrischer Antriebe erst dann realisierbar sind, wenn mehrere Verbrennungsmotoren zusammengeschaltet werden, eignet sich diese Variante der Elektrifizierung vor allem für große Mobilitätslösungen wie z.B. Schiffe, Züge, Dumper oder Muldenkipper.

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