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. 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 2
Unser Vorsprung? Vordenken und vorangehen. Durchdachtes Konzept: minimaler Energiebedarf bei maximalem Komfort 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. 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. Kernkompetenz Innovation: der Weltmarktführer Siemens 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. 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. 3
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. 4
Effizienz hat einen Namen: ELFA ELFA das flexible Antriebssystem 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. Siemens UCaps die Hochleistungskondensatoren 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 5
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. 6
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: Dieselbus mit Generator und Elektromotor, der vom Dieselmotor angetrieben wird Durch den hohen Wirkungsgrad des Elektromotors sind bereits Einsparungen von 10 % gegenüber einem Dieselbus möglich Hybridbus: Dieselelektrischer Bus mit Energiespeicher Einsparungen von bis zu 50 % gegenüber Dieselbus Elektrobus: Einfacher Umbau eines Hybridbusses durch Entfernen des Dieselmotors und des Generators Zusätzliche Vergrößerung des Energiespeichers Diesel-elektrisch Hybrid UCap Rein elektrisch Dieselgeneratorsatz Batterie Energiespeicher Energiespeicher Generator Generator Antriebswelle Antriebswelle Antriebswelle Energiespeichererweiterung elektrischer Traktionsmotor Verbrennungsmotor elektrischer Traktionsmotor Verbrennungsmotor elektrischer Traktionsmotor 7
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 Die Informationen in dieser Broschüre enthalten lediglich allgemeine Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsschluss ausdrücklich vereinbart werden. Alle Erzeugnisbezeichnungen können Marken oder Erzeugnisnamen der Siemens AG oder anderer, zuliefernder Unternehmen sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann.