Grüne Technologien Entwicklungswerkzeuge für energieoptimale Schienenfahrzeuge
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- Sara Heidrich
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1 Grüne Technologien Entwicklungswerkzeuge für energieoptimale Schienenfahrzeuge Dipl.-Ing. Frank Salzwedel, Voith Engineering Services, Road & Rail Chemnitz Dipl.-Ing. Michael Melzer, TU Dresden Chemnitz,
2 Agenda 1. Voith Engineering Services, Road & Rail 2. Innovationen bei Voith Engineering Services 3. Projekt Energetic Refurbishment 1. Vision 2. Anwendung 3. Ziele 4. Umsetzung 5. Werkzeuge 2
3 1. Voith Engineering Services, Road & Rail Integration Voith Paper Hydro Turbo Service Automotive Energy-Petro- Chemicals Industries Engineering Services 3
4 1. Voith Engineering Services, Road & Rail Hauptsitz: Chemnitz (Sachsen) Niederlassungen: Berlin, Dessau, München, Wolfsburg Beschäftigte: 350 Entwicklung Railservice Softwareentwicklung Ausbildung Schienenfahrzeuge Sonderfahrzeuge Betriebsmittel Mock-ups und Prototypen Werkstatt- und Ausrüstungsplanung Instandhaltungsplanung LCC-RAM Zulassungsmanagement Zugleittechnik Fertigungssteuerung Qualitätsdaten Instandhaltung Schienenfahrzeuge Computer Aided Design 4
5 1. Voith Engineering Services - Gesamtfahrzeugkompetenz 5
6 2. Innovationsthemen bei Voith Engineering Services Antriebskonzepte Stage IIIA und IIIB Energiespeichersysteme Energetic Refurbishment Leichtbau FV- Strukturen Aluminiumschaum-Sandwich- Strukturen Magnesiumlegierungen 6
7 Vision Ziel: Integration von Energiespeichern in bestehende Schienenfahrzeuge Besonderheiten: mech. Integration Platzverhältnisse, Gewicht, Achslasten, thermische Auslegung, besondere Speicherformen elektr. Integration elektrische Systemanpassung, Leitungsverlegung, EMV, Sicherheitskonzept für Speicher leittechnische Integration Komponentenintegration in das Steuer- und Regelkonzept, Komponentenverfügbarkeit, keine Neuzulassung 7
8 Anwendung Vergleich der Traktionsarten Anwendung bei elektrischen und Diesel-Elektrischen Fahrzeugen hohe Zyklenzahl bei Rangierlokomotiven und Nahverkehrszügen Fokus liegt auf Diesel-Fahrzeuge 8
9 Ziele Lange Lebenszeit einhergehend mit sich verändernder Marktsituation Zunehmende Wichtigkeit der langfristigen LCC-Anteile größere Wirkung bei Dieselfahrzeugen Energiekosten und Emissionsrichtlinien (Abgas, Lärm) erzwingen Optimierungen am (diesel)-elektrischen Antriebsstrang Besonderheit Dieselpreis, K.O.-Kriterien Investitionen notwendig um wettbewerbsfähig zu bleiben 9
10 Umsetzung Lohnt es sich beim Refurbishment über Energieeffizienz nachzudenken? 10
11 Umsetzung 1.Teil Vorprojektphase Analyse des Istzustandes Einsatz der Werkzeuge zur Potenzialanalyse Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 2.Teil Umsetzungsphase Engineering Prozess Umbau der Fahrzeuge 11
12 Werkzeuge mech. Integration Speicherdimensionierung Systemintegration thermische Integration Energiebedarfsberechnung 12
13 Werkzeuge Speicherdimensionierung Optimierung Variation der Parameter Fahrspielsimulation Antriebssimulation 13
14 Werkzeuge Speicherdimensionierung Fahrdynamiksimulation F Z,Soll Plug-In Plug-In F Z,Ist Co Co Simulator Antriebsstrang + Energiespeicher Speicherparameter + Speicherstrategie + Antriebsparameter 14 1
15 Werkzeuge Speicherdimensionierung Optimierung Variation der Parameter Fahrspielsimulation Antriebssimulation 15
16 Werkzeuge Speicherdimensionierung Genetische Algorithmen 16
17 Werkzeuge Speicherdimensionierung 17
18 Werkzeuge Thermik Speicher Abgeleitet aus CFD Simulation VOITH Engineering Services, experimentell validiert Validiertes thermisches Modell eines DSK-Moduls Quelle: VOITH Engineering Services Road & Rail Alterungsmodell aufbauend auf thermisches Modell und Zellspannung aus Antriebssimulation 18
19 5. Werkzeuge Stand und Ausblick Modellierung Antriebsstrang Modell DSK + Thermik + Lebensdauer Intelligente Optimierung mit genetischen Algorithmen Thermisches Modell Stromrichter in der Entwicklung Modellierung Batterien und deren Alterung Nutzung von kombinierten Energiespeichern aus DSK und Batterien Sensitivitätsanalyse an Parameterwahl aus Optimierung anschließen Präsentationsbeispiel (interaktiver Führerstand) 19
20 20
21 21
22 Kontakt: Frank Salzwedel Leiter Entwicklung Voith Engineering Services GmbH Aue Chemnitz Telefon: Telefax: Mobil: Kontakt: Michael Melzer Technische Universität Dresden Institut für Bahnfahrzeuge und Bahntechnik Professur Elektrische Bahnen Hettnerstraße Dresden Telefon: Telefax: michael.melzer@tu-dresden.de 22
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