Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hybrid-Straßenfertiger: weniger Kraftstoffverbrauch mit diesel-elektrischem Antrieb

11.12.2015

Das Kölner Labor für Baumaschinen (KLB) der TH Köln hat ein alternatives Antriebskonzept für Straßenbaumaschinen entwickelt. Ihr diesel-elektrischer Hybrid-Straßenfertiger (DEHS) verbraucht im Vergleich zum diesel-hydraulischen Pendant bis zu 60 Prozent weniger Kraftstoff und benötigt rund 85 Prozent weniger Hydrauliköl. Statt durch ein Pumpenverteilergetriebe und acht Pumpenstränge wird die Energie des Dieselmotors jetzt per Synchrongenerator gewandelt und über ein 400 Volt-Bordnetz in der Maschine verteilt. Zeitgleich entwickelte das Team eine prototypische Steuerung.

„Ausgangspunkt unseres Projekts war ein diesel-hydraulischer Mittelklasse-Straßenfertiger mit einer Einbauleistung von 250 Tonnen pro Stunde. Diesen haben wir vollständig entkernt und zu einem Demonstrator mit diesel-elektrischem Antriebsstrang umgebaut“, erläutert Projektleiter Hendrik Borggrebe vom KLB.


Der diesel-elektrische Hybrid-Straßenfertiger (DEHS) des Kölner Labors für Baumaschinen der TH Köln. (Bild: Costa Belibasakis/TH Köln)

Insgesamt 16 drehende Antriebe arbeiten jetzt elektrisch, die wichtigsten und leistungsstärksten mit hocheffizienten permanentmagneterregten Synchronmaschinen (IE4-Norm). Die verbleibenden Hydraulikzylinder werden über eine kompakte Einheit aus Elektromotor, Konstantpumpe und kleinem Tank sowie aus zwei Druckspeichern versorgt. Die drehzahlgeregelte Pumpe fördert dabei nur den tatsächlich erforderlichen Volumenstrom, Spitzenleitungen werden durch die Speicher abgedeckt.

Im Vergleich zum diesel-hydraulischen benötigt der diesel-elektrische Antrieb nur die halbe Dieselmotorleistung, kann aber die gleiche Menge Material pro Stunde bei gleicher Qualität verarbeiten.

„Wir haben experimentell und analytisch ermittelt, wie viel Leistung die einzelnen Funktionen und Arbeitsprozesse im Straßenfertiger benötigen. So konnten wir die Maschine bedarfsgerechter auslegen und bessere Wirkungsgrade erzielen. Auf diese Weise erreichen wir die gleiche Einbauleistung wie herkömmliche Antriebe“, erklärt der Leiter des Kölner Labors für Baumaschinen Prof. Dr. Alfred Ulrich. Ein weiterer Vorteil des Antriebskonzepts ist neben der Kraftstoff- und Ölersparnis eine deutlich gesenkte Geräuschemission.

Neben dem Antriebskonzept hat das Projektteam auch eine neue, prototypische Steuerung entwickelt. Die neue Antriebstechnologie eröffnet vielversprechende Potenziale im Hinblick auf die Prozessautomation.

Die Drehzahl und das Drehmoment der einzelnen Antriebe sind über die Frequenzumrichter exakt einstellbar. Zudem gibt es eine neue Fahr- und Schlupfregelung. Auf diese Weise kann der Fahrer des Straßenfertigers die Grenzen der Zugkraftübertragung früh erkennen und verhindern, dass die Räder durchdrehen.

Sowohl für das Antriebs- als auch für das Steuerungskonzept wurden adaptierte industrielle Serienkomponenten verwendet. „Wir haben keine speziell gefertigten Komponenten entwickelt, sondern den Demonstrator aus den Elementen aufgebaut, die aktuell am Markt zur Verfügung stehen. Mit diesem Konzept kommen wir zu vergleichbaren Preisen wie beim diesel-hydraulischen Antriebsstrang“, sagt Borggrebe.

Neben den wissenschaftlichen Mitarbeitern des Kölner Labors für Baumaschinen waren auch zahlreiche Studierende der TH Köln am Projekt DEHS beteiligt. Insgesamt befassten sich zwei Bachelor-, sechs Masterarbeiten sowie mehr als zehn Studienarbeiten mit dem Projekt. Auch in der Lehre des Bachelorstudiengangs Maschinenbau – Mobile Arbeitsmaschinen wurde das neue Antriebskonzept thematisiert und in Übungen sowie Praktika eingebunden.

Bildmaterial zur honorarfreien Verwendung bei Copyright-Angabe stellen wir Ihnen gerne zur Verfügung. Bitte wenden Sie sich dazu an pressestelle@th-koeln.de.

Das Forschungsprojekt wurde über das dreieinhalb Jahre durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit über 400.000 Euro gefördert.


Die TH Köln bietet Studierenden sowie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus dem In- und Ausland ein inspirierendes Lern-, Arbeits- und Forschungsumfeld in den Sozial-, Kultur-, Gesellschafts-, Ingenieur- und Naturwissenschaften. Zurzeit sind mehr als 24.000 Studierende in über 90 Bachelor- und Masterstudiengängen eingeschrieben. Die TH Köln gestaltet Soziale Innovation – mit diesem Anspruch begegnen wir den Herausforderungen der Gesellschaft. Unser interdisziplinäres Denken und Handeln, unsere regionalen, nationalen und internationalen Aktivitäten machen uns in vielen Bereichen zur geschätzten Kooperationspartnerin und Wegbereiterin. Die TH Köln wurde 1971 als Fachhochschule Köln gegründet und zählt zu den innovativsten Hochschulen für Angewandte Wissenschaften.


Kontakt für die Medien

TH Köln
Referat Kommunikation und Marketing
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Christian Sander
0221-8275-3582
pressestelle@th-koeln.de

Petra Schmidt-Bentum | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.th-koeln.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Flexible Fertigung von Elektromotoren für Fahrzeuge
06.09.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Gewicht von Robomotion-Greifer um 60 Prozent reduziert
31.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie