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 Deburring EXPO: Blechkanten und Funktionsoberflächen mit dem Laser veredeln
12.09.2019 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Weniger Schadstoffe durch Wassereinspritzung?
10.09.2019 | Hamburger Fern-Hochschule

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Im Focus: An ultrafast glimpse of the photochemistry of the atmosphere

Researchers at Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) in Munich have explored the initial consequences of the interaction of light with molecules on the surface of nanoscopic aerosols.

The nanocosmos is constantly in motion. All natural processes are ultimately determined by the interplay between radiation and matter. Light strikes particles...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung trifft Energiewende

15.10.2019 | Veranstaltungen

Bauingenieure im Dialog 2019: Vorträge stellen spannende Projekte aus dem Spezialtiefbau vor

15.10.2019 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2019

14.10.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

16.10.2019 | Messenachrichten

Es braucht mehr als einen globalen Eindruck, um einen Fisch zu bewegen

16.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Blindgänger mit Laser entschärft: Erfolgreicher Feldversuch zum Projektende

16.10.2019 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics