ELFA: der wirtschaftliche und intelligente Weg zu null

ELFA: der wirtschaftliche und
intelligente Weg zu null Emissionen
Nutzfahrzeuge werden grün!
siemens.de/elfa
Ökonomisch, ökologisch: die intelligente
Antwort auf steigende Anforderungen
In gleichem Maße, wie Großstädte und Megacitys dieser
Welt wachsen, steigt auch das Mobilitätsbedürfnis der
Menschen. Die Folge: Verkehrsaufkommen und Umweltbelastung nehmen weiter zu, der Individualverkehr stößt
an seine Grenzen und wird für den Einzelnen immer
unrentabler.
Ein wesentlicher Baustein, um diesen komplexen Herausforderungen nachhaltig gerecht zu werden, sind innovative Antriebssysteme von Siemens. Wie das modulare und
höchst flexible elektrische Hybridantriebssystem ELFA®.
Es ermöglicht dem Fahrzeughersteller eine ganz individuelle Konfiguration des Hybridantriebs und dem Betreiber
einen kostengünstigen wie auch energiesparenden und
emissionsarmen Einsatz von Stadtbussen und Nutzfahrzeugen aller Art. Gleichzeitig wird der Komfort für Fahrgäste und Fahrer spürbar erhöht.
Kurz: eine Lösung für alle Anforderungen.
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ELFA Systemvorteile auf einen Blick
• Signifikant weniger Energieverbrauch
und Emissionen
• Emissionsfreier Betrieb in Innenstadtbereichen
möglich
• Spürbare Geräuschreduktion
• Mehr Komfort durch sanftes, ruckfreies Anfahren
• Sehr zuverlässige und wartungsarme
Antriebssysteme
• Alle Komponenten aus einer Hand
Motor, Generator, Umrichter und Steuerung
• Modulares Hybridsystem für maximale Flexibilität
und Wirtschaftlichkeit
• Bewährte Technologie
• Zukunftsorientiert
Unser Vorsprung?
Vordenken und vorangehen.
Durchdachtes Konzept:
minimaler Energiebedarf bei maximalem Komfort
Kernkompetenz Innovation:
der Weltmarktführer Siemens
Stadtbusse mit ELFA-Antrieben sind wesentlich effizienter
und komfortabler als herkömmliche. Der Grund hierfür ist
das durchdachte Konzept mit dem elektrischen Antriebssystem ELFA als Kern. ELFA kombiniert mobile Energieerzeuger wie Dieselgeneratorsätze oder Brennstoffzellen
mit Hochleistungsenergiespeichern. Diese ermöglichen
die Rückgewinnung und Speicherung von Bremsenergie.
Allein das dieselelektrische Hybridkonzept bringt schon
enorme Vorteile. Hierbei treibt der Dieselmotor einen
Generator an. Dieser versorgt einen elektrischen Motor –
zuständig für den Fahrzeugantrieb – über modernste
Leistungselektronik (Umrichter) mit Energie.
ELFA ist ein Produkt von Siemens, dem Weltmarktführer
bei Großantrieben. Auf Basis von mehr als 100 Jahren
Erfahrung in der Antriebstechnik sowie der geballten
Innovationskraft unseres Unternehmens realisieren wir
Lösungen für alle Anforderungen. Im Kompetenzzentrum
für Großantriebe fertigen und entwickeln unsere Experten
Tür an Tür Antriebssysteme für Industrieanlagen, Schiffe
und Schienenfahrzeuge – etwa für U-Bahnen in den
Metropolen der Welt oder für Hochgeschwindigkeitszüge
wie den ICE und den Velaro. Die daraus resultierenden
Synergien fließen direkt ein in ELFA.
Ebenso bringt der Einsatz neu entwickelter permanent
erregter Synchronmotoren viele Vorteile für die Betreiber
mit sich: Es ist kein Getriebe mehr notwendig, der
Gesamtwirkungsgrad wird verbessert bei gleichzeitiger
Verringerung von Geräuschemissionen und Wartungskosten. Davon profitieren natürlich auch die Fahrgäste,
denn sie genießen zudem ein sanftes, ruckfreies Fahrverhalten und somit spürbar mehr Komfort.
Das Resultat überzeugt: Höchst zuverlässige Komponenten fügen sich zu einem System zusammen, das perfekt
harmoniert und durch höchste Effizienz überzeugt. Das
beweisen mittlerweile bereits tausende Systeme in den
unterschiedlichsten Konfigurationen eindrucksvoll – rund
um den Globus.
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Sinnvoll: die Speicherung und Rückspeisung
von Bremsenergie
Der entscheidende Schlüssel zu signifikant weniger
Energiebedarf im Busverkehr: die Bremsenergie, die beim
typischen Stop-and-go-Betrieb in großen Mengen entsteht. Hier sind Einsparungen von über 50 Prozent
durchaus möglich, was in diversen Anwendungen bereits
nachgewiesen werden konnte. Mit ELFA wird diese
Bremsenergie intelligent genutzt: Anders als bei konventionellen Bussen verpufft sie nicht sinnlos, sondern wird
über den generatorischen Betrieb des Fahrmotors wieder
in elektrische Energie umgewandelt und in Energiespeicher zurückgespeist – etwa in Hochleistungskondensatoren oder Batterien. Gerade bei Stadtbussen, die
ständig bremsen und beschleunigen, ist die Energieausbeute enorm.
Je nach Bustyp und Einsatzbedingungen können Betreiber
also von ganz erheblichen Einsparungen profitieren.
Das macht deutlich, warum sich die Investitionen in einen
ELFA-Antrieb bereits in kürzester Zeit amortisieren.
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Effizienz hat einen Namen: ELFA
ELFA – das flexible Antriebssystem
Siemens UCaps – die Hochleistungskondensatoren
Mit ELFA ist jeder Energiemix möglich. Es erlaubt dem
Fahrzeughersteller, den elektrischen Antrieb nach seinen
ganz individuellen Anforderungen zu konfigurieren – er
hat die freie Wahl bezüglich Verbrennungsmotor, Brennstoffzelle und Energiespeicher. So lassen sich Kraftstoffverbrauch und Emissionen durch die optimale Kombination und ein intelligentes Energiemanagement ganz
erheblich reduzieren.
Übrigens: Die Abmessungen der Fahrmotoren und Generatoren orientieren sich an der Geometrie des Automatikgetriebes – der Fahrzeughersteller kann sein Chassis beim
Umstieg auf die Hybridtechnik daher weitgehend beibehalten. Darüber hinaus eröffnen ihm die Module eine Vielzahl
an Kombinationsmöglichkeiten, um dem Anforderungsprofil jedes Fahrzeugs in puncto Gewicht, Beschleunigung
und Geschwindigkeit gerecht zu werden.
Zur Energiespeicherung bei Hybridfahrzeugen mit Fahrzyklen, die durch häufiges Start/Stopp geprägt sind dienen
spezielle Hochleistungskondensatoren – sogenannte
UCaps, die beim Bremsen besonders schnell geladen und
wieder entladen werden können. Die Vorteile der robusten UCaps gegenüber Batterien bei Hybridfahrzeugen:
die hohe Leistungsdichte, der hohe Wirkungsgrad und
eine Lebensdauer, die der Lebensdauer des Fahrzeugs
entspricht.
Siemens PEM Motoren – die bessere Alternative
Der wesentliche Vorsprung des PEM-Antriebskonzepts
gegenüber Asynchronmotoren besteht in den Wirkungsgradvorteilen. Diese kommen insbesondere bei den Innenstadtfahrzyklen von Stadtbussen zum Tragen. Aufgrund
der eingesetzten Magnete benötigt man keinen Magnetisierungsstrom im unteren Drehzahlbereich der Motoren
und erzielt somit deutlich höhere Wirkungsgrade. Wegen
der hier beim Fahren und Bremsen auftretenden hohen
Drehmomente wirken sich diese Arbeitspunkte in der
Energiebilanz besonders positiv aus. Hinzu kommt, dass
der PEM Motor bei gleichen Drehmomentanforderungen
weniger Strom benötigt. Kurz: Die Kosten werden über
den gesamten Lebenszyklus gesenkt.
ELFA: Technische Vorteile auf einen Blick
• Kein Getriebe zwischen Motor und Hinterachse
––Besserer Gesamtwirkungsgrad
––Kein Getriebeölwechsel
––Geringeres Gewicht
• Kein Ölwechsel (wegen des fehlenden Getriebes)
• Baukastensystem (Gleichteile für Fertigung, Leistung
sind einfach skalierbar durch Baulänge)
• Geringes Gewicht (Wegfall des Getriebes)
• Bis zu 50 % Kraftstoffeinsparung gegenüber
konventionellem Antrieb und dadurch geringere
Lebenszykluskosten
• Erhöhung der Reichweite von batterieelektrischen
Fahrzeugen durch den hohen Wirkungsgrad der
PEM Motoren
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Integriert, intelligent, international:
maßgeschneiderte Lösungen
TaxiBot – der Taxiing Robot:
TaxiBot ist ein internationales Gemeinschaftsprojekt: Der neu entwickelte
Schlepper zieht erstmalig und ohne größere Modifikationen am Flugzeug
das vom Piloten gesteuerte Flugzeug vom Gate zu seiner Startposition
(Pushback und Taxiing). Währenddessen können die Triebwerke des Flugzeugs abgeschaltet bleiben, wodurch bis zu 1 Tonne Kerosin pro Schleppvorgang eingespart und das Wartungsintervall der Triebwerke verlängert
werden kann. Bei 12 Einsätzen pro Tag führt dies zu einer Ersparnis von
rund 3 Mio. Euro im Jahr.
Yachten:
Das Siemens ELFA Hybridsystem bietet eine effiziente Antriebstechnik
sowohl für Serien- und Parallel-Hybridsysteme als auch für dieselelektrische Systeme. Schiffe mit Ein- oder Zweiwellen-Antriebsschrauben
können damit ausgestattet werden. Das Siemens ELFA Hybridsystem
sowie das dieselelektrische System eignen sich sogar für komplexere
Konfigurationen mit mehreren Antriebssträngen.
AGV – Automatic Guided Vehicle:
Diese führerlosen Fahrzeuge transportieren Container mit einem Gewicht
von bis zu 60 Tonnen im Containerhafen vom Dockkran in den Container
Stack. Typischerweise dieselelektrisch betrieben, bieten diese Fahrzeuge
durch höhere Warte- und Stillstandszeiten im Betrieb ein enormes Einsparpotenzial, da sich durch einen Hybridantrieb mit Energiespeicher und
Start-Stop-Funktion das Dieselaggregat abschalten lässt. Damit ist das
Fahrzeug auch bei ausgeschaltetem Diesel sofort einsatzbereit.
Müllfahrzeuge:
Abfallsammelfahrzeuge mit dem ELFA Hybridantrieb eröffnen enorme
Energieeinsparpotenziale inklusive der damit verbundenen Verminderung
der Abgas- und Geräuschemissionen. Im Sammelrevier spielt der Hybridantrieb seine Vorteile aus. Hier kann der Dieselgeneratorsatz in seinem
verbrauchsoptimalen Bereich betrieben werden. Beim Bremsen wird die
sonst ungenutzte Bremsenergie in einen Energiespeicher zurückgespeist
und kann wieder zum Fahren oder zur Verdichtung des Sammelgutes
umweltfreundlich genutzt werden.
Stadtbus Wien:
Wien ist die erste Stadt, die seit Herbst 2012 eine ganze Buslinie im Innenstadtbereich auf diese zukunftsweisende Fahrzeuge umstellt. Es handelt
sich dabei um die ersten in Serie hergestellten Elektrobusse Europas, deren
gesamter Energiebedarf über das mitgeführte Batteriesystem gespeist
wird. Die Aufladung der Batterien erfolgt jeweils in der Endstation der
Buslinie. Die elektrische Energie wird dabei über Stromabnehmer aus dem
Fahrleitungsnetz der Straßenbahn entnommen und in das Batterieladegerät geleitet.
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Von diesel-elektrisch über hybrid zu vollelektrisch (eBUS).
Mit Siemens ELFA „klappt’s“.
Aufgrund der steigenden Emissionen in den Innenstädten
wird der Stadtbus der Zukunft rein elektrisch fahren. Das
flexible ELFA Antriebssystem von Siemens bietet schon
jetzt die Möglichkeit, Stadtbusse dieselelektrisch ohne
zusätzliche Infrastruktur zu betreiben. Parallel hierzu
kann man die für reine Elektrobusse benötigte Ladeinfrastruktur aufbauen. Dieselelektrische Busse lassen
sich dann mit relativ wenig Aufwand zu Elektrobussen
umbauen. So gelingt ein sanfter Einstieg in den reinen
Elektrobusbetrieb. Diese Busse sind „eBus ready”!
Der Weg von „eBus ready” zu „eBus”:
Dieselelektrischer Bus:
Hybridbus:
Elektrobus:
• Dieselbus mit Generator und
Elektromotor, der vom Dieselmotor angetrieben wird
• Dieselelektrischer Bus mit
Energiespeicher
• Einfacher Umbau eines Hybridbusses durch Entfernen des
Dieselmotors und des Generators
Diesel-elektrisch
• Einsparungen von bis zu 50 %
gegenüber Dieselbus
• Zusätzliche Vergrößerung
des Energiespeichers
Hybrid
Rein elektrisch
Dieselgeneratorsatz
Batterie
elektrischer Verbrennungsmotor
Traktionsmotor
Antriebswelle
Generator
Antriebswelle
Generator
Energiespeicher
UCap
elektrischer Verbrennungsmotor
Traktionsmotor
Antriebswelle
Energiespeichererweiterung Energiespeicher
• Durch den hohen Wirkungsgrad
des Elektromotors sind bereits
Einsparungen von 10 % gegenüber einem Dieselbus möglich
elektrischer
Traktionsmotor
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Weitere Informationen:
siemens.de/elfa
Auf unseren Internetseiten finden Sie unter dem
Navigationspunkt Support auch weitere Informationsbroschüren und technische Beschreibungen.
Siemens AG
Process Industries and Drives
Large Drives
Postfach 48 48
90026 NÜRNBERG
DEUTSCHLAND
Änderungen vorbehalten 09/2015
Artikel-Nr.: E20001-A250-P530-V3
Dispostelle 21503
GuBe/74162 WS 09151.5
Gedruckt in Deutschland
© Siemens AG 2015
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