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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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.20173
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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.20174
Im Rahmen des Projektes EcoTrain konnte die gute Forschungs-/ Entwicklungslandschaft sowie die Bahnindustrie genutzt werden
„Bahnland Sachsen“ kannTradition und Innovation einbringen
5
� 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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
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
7
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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Engineering der Drehgestelle für eine Radsatzlast von zusätzlich 18,5 Tonnen ist abgeschlossen
8
Radsatzgetriebe
Bremsscheiben
Zusätzliche vierte Bremszange
Feder- und Dämpferelemente
Verstärkter Rahmen
Radscheiben und Radsatzwellen neu
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
� 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
9 DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
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
10
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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Modulares Antriebskonzept und seine einzelnen Komponenten im Überblick
11
Luftfilter
Schalldämpfer und Abgasnach-behandlung im Wagenkasten
Dieselmotor
KühlanlageSynchrongenerator
Antriebsflansch fürGelenkwelle
Tragrahmen mit Lagerung
Fahrmotor
PositionAddBlue Tank
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Die neuen Speicher erfüllen alle relevanten Bahnnormen, auch im Brandschutz
12
� 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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Das Herzstück des EcoTrains ist seine innovative Hybridmotorentechnik mit einer Leistung von maximal 600 kW
13
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.
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Intelligente Steuerung durch Verschmelzung des Fahrplanassistenzsystem mit dem Energiemanagement
14
Intelligente Steuerung
Klimaanlage als Energiespeicher
Luftsystem als Energiespeicher
Lithium-Ionen Batterie als Energiespeicher
Einsparpotential bis zu 35%
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Ein modulares Fahrzeugkonzept für intelligente SPNV-Lösungen der Zukunft
15
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
Dieselelektrischer Antrieb
Energiespeicher und elektrischer Antrieb
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
Energiespeicher und elektrischer Antrieb
Stromabnehmer
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
Perspektivisch könnte bei der Erzgebirgsbahn ein Eco-Zentrum für alternative Antriebe und Digitalisierung entstehen
16
� 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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Zusammenfassung
17
� 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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
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 97434453Soeren.Claus@deutschebahn.comwww.bahn.de/regional/view/regionen/info/regionetze.shtml
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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.20173
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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.20174
Im Rahmen des Projektes EcoTrain konnte die gute Forschungs-/ Entwicklungslandschaft sowie die Bahnindustrie genutzt werden
„Bahnland Sachsen“ kannTradition und Innovation einbringen
5
� 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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
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
7
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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Engineering der Drehgestelle für eine Radsatzlast von zusätzlich 18,5 Tonnen ist abgeschlossen
8
Radsatzgetriebe
Bremsscheiben
Zusätzliche vierte Bremszange
Feder- und Dämpferelemente
Verstärkter Rahmen
Radscheiben und Radsatzwellen neu
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
� 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
9 DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
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
10
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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Modulares Antriebskonzept und seine einzelnen Komponenten im Überblick
11
Luftfilter
Schalldämpfer und Abgasnach-behandlung im Wagenkasten
Dieselmotor
KühlanlageSynchrongenerator
Antriebsflansch fürGelenkwelle
Tragrahmen mit Lagerung
Fahrmotor
PositionAddBlue Tank
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Die neuen Speicher erfüllen alle relevanten Bahnnormen, auch im Brandschutz
12
� 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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Das Herzstück des EcoTrains ist seine innovative Hybridmotorentechnik mit einer Leistung von maximal 600 kW
13
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.
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Intelligente Steuerung durch Verschmelzung des Fahrplanassistenzsystem mit dem Energiemanagement
14
Intelligente Steuerung
Klimaanlage als Energiespeicher
Luftsystem als Energiespeicher
Lithium-Ionen Batterie als Energiespeicher
Einsparpotential bis zu 35%
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Ein modulares Fahrzeugkonzept für intelligente SPNV-Lösungen der Zukunft
15
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
Dieselelektrischer Antrieb
Energiespeicher und elektrischer Antrieb
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
Energiespeicher und elektrischer Antrieb
Stromabnehmer
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
Perspektivisch könnte bei der Erzgebirgsbahn ein Eco-Zentrum für alternative Antriebe und Digitalisierung entstehen
16
� 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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Zusammenfassung
17
� 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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
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 97434453Soeren.Claus@deutschebahn.comwww.bahn.de/regional/view/regionen/info/regionetze.shtml
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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.20173
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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.20174
Im Rahmen des Projektes EcoTrain konnte die gute Forschungs-/ Entwicklungslandschaft sowie die Bahnindustrie genutzt werden
„Bahnland Sachsen“ kannTradition und Innovation einbringen
5
� 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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
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
7
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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Engineering der Drehgestelle für eine Radsatzlast von zusätzlich 18,5 Tonnen ist abgeschlossen
8
Radsatzgetriebe
Bremsscheiben
Zusätzliche vierte Bremszange
Feder- und Dämpferelemente
Verstärkter Rahmen
Radscheiben und Radsatzwellen neu
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
� 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
9 DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
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
10
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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Modulares Antriebskonzept und seine einzelnen Komponenten im Überblick
11
Luftfilter
Schalldämpfer und Abgasnach-behandlung im Wagenkasten
Dieselmotor
KühlanlageSynchrongenerator
Antriebsflansch fürGelenkwelle
Tragrahmen mit Lagerung
Fahrmotor
PositionAddBlue Tank
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Die neuen Speicher erfüllen alle relevanten Bahnnormen, auch im Brandschutz
12
� 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
DB RegioNetz Verkehrs GmbH | Sören Claus | P.R-RNV-V(T) | 18.05.2017
EcoTrain: Das Herzstück des EcoTrains ist seine innovative Hybridmotorentechnik mit einer Leistung von maximal 600 kW
13
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.
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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%
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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
Dieselelektrischer Antrieb
Energiespeicher und elektrischer Antrieb
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
Energiespeicher und elektrischer Antrieb
Stromabnehmer
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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
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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
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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 97434453Soeren.Claus@deutschebahn.comwww.bahn.de/regional/view/regionen/info/regionetze.shtml
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