Dienstag, 24. Oktober 2017
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Eine automobile Zukunft ist diesel-elektrisch

Liebherr Mining Truck T 282 C

Die Zukunft der deutschen Automobilindustrie steht auf dem Prüfstand. Der Skandal um die Abgas-Abschaltung von Dieselfahrzeugen rüttelt an den langjährig entwickelten konzernübergreifenden Grundlinien der Technik- und Motorentwicklung. Auch eine gänzliche Abkehr vom Verbrennungsmotor wird ins Spiel gebracht. Ist Dieselmotor tot?

Doch gleichzeitig mehren sich kritische Stimmen zum Thema Elektromobilität. Die von Herstellern versprochenen Reichweiten werden im Alltag nicht eingehalten. Schon ein einfacher Überholvorgang auf der Landstraße lässt die maximale Reichweite um drei Kilometer schrumpfen. Eine flächendeckende einheitliche Ladeinfrastruktur ist noch im Aufbau – und manchmal ist eine verfügbare Ladesäule auch mehrstündig durch ein anderes Fahrzeug belegt.

Der alleinige Weg in die Elektromobilität könnte sich als ein Irrweg erweisen, weil weder die notwendige Elektrizitäts-Erzeugung noch die Verteil- und Ladeinfrastruktur für eine Massen-Motorisierung ausreichen. Alternativen sind daher gefragt. Es könte sein, dass es künftig nicht nur „eine automobile Zukunft“ geben muss, sondern mehrere unterschiedliche Technologie-Pfade. Wie wäre es mit „Querdenken“?

LIEBHERR – Marktführer für das größte „Automobil“

Ausgerechnet das aus einem Bauunternehmen hervorgegangene deutsche Familienunternehmen LIEBHERR liefert ein technologisches Vorbild für die automobile Zukunft, genauer für die „Schwerlast-Zukunft“. LIEBHERR baut mit dem T 282 B eines der teuersten „Automobile der Welt“. Für rund 3,5 Millionen US-Dollar ist ein zweiachsiger Großmuldenkipper für den Einsatz im großen Tagebau zu erwerben.

Der T 282 B ist 14,5 Meter lang, 7,4 Meter hoch und 8,8 Meter breit, kann, abhängig von der verwendeten Mulde, bis zu 364 Tonnen zuladen und hat ein Gesamtgewicht von maximal 600 Tonnen. Das Fahrzeug erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 64 km/h.

Der T 282 B hat einen der stärksten Antriebe bei kommerziellen Nutzfahrzeugen. Er wird in Newport News, Virginia, gefertigt.

Diesel-elektrisches Antriebssystem

Der Liebherr T 282 B wird dieselelektrisch angetrieben. Kupplung und Schaltgetriebe sind amit überflüssig. Gewicht, Verschleiß und Wartungsaufwand sind so stark reduziert. Der 10,5 Tonnen schwere Dieselmotor hat 20 Zylinder mit 90 Liter Hubraum und erzeugt nach Werksangaben 2722 kW (3650 PS). Er trebt einen Generator an, der über elektronische Frequenzumrichter zwei Drehstrommotoren mit Strom versorgt. Von diesen Motoren ist je einer direkt hinter jeder Radnabe an der Hinterachse angebracht und treibt über ein Planetengetriebe je ein Radpaar der Hinterachse an.

Die vollständig unabhängige Versorgung und Steuerung der Hinterradpaare mit getrennter Drehzahlregelung erleichtert das Lenken. Wenn das Fahrzeug Kurven fährt, wird die Geschwindigkeit der äußeren Räder automatisch erhöht beziehungsweise die der inneren gesenkt, um die äußerst teuren Reifen zu schonen. Die Slip/Slide-Control gewährleistet darüber hinaus Spurtreue und stellt die notwendige unterchiedliche Antriebskraft für die einzelnen Hinterradpaare während der Kurvenfahrt.

Als Starterbatterie dienen übrigens sechs 12-Volt-Batterien, die 1475 Ampere bei 0 °C liefern.

Bremssystem mit Energierückgewinnung

Der T 282 B verwendet zwei einander ergänzende Bremssysteme. Primäres Bremssystem ist eine weitgehend verschleißfreie elektrodynamische Dauerbremse. Sie hat eine Leistung von rund 4480 kW (6030 PS). Wir die Bremse aktiviert, werden die beiden Antriebsmotoren zu elektrischen Generatoren, die die Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandeln, die wiederum von luftgekühlten Widerständen in Wärme umgewandelt wird.

Sobald die Geschwindigkeit auf 0,8 km/h reduziert ist, erfolgt die weitere Abbremsung durch Scheibenbremsen. Die vorderen Scheibenbremsen werden hier flüssigkeitsgekühlt, die hinteren hingegen sind luftgekühlt.

 

Diesel-elektrische Antriebe – eine zukunftsfähige Technologie?

Das Antriebssystem des Liebherr T282 B ist zukunftsweisend für den Tagebaubetrieb. Die Vorteile: es ist kein verschleißanfälliges Getriebe notwendig, die Rückgewinnung der Bremsenergie spart Energie. Die schweren Lasten im Minenbetrieb machen es jedoch unmöglich, den T282 B mit einem batteriegetriebenen Elektroantrieb auszustatten.

Permanente dieselelektrische Antriebe sind in Bereichen verbreitet, bei denen schwere Lasten bewegt werden, und bei denen ein Stop-und-Go-Betrieb zum Einsatzspektrum gehört.

Im Baumaschinenbereich werden etwa Atlas Weyhausen Hybrid Radlader dieselelektrisch angetrieben, Lokomotiven und Rangier-Loks, auch Busse von Mercedes Benz und Volvo fahren dieselelektrisch.

Auch sogenannte Container-Handler (auch Reach Stacker) sind mit dieselelektrischen Antrieben ausgestattet. Sie helfen beim Umschlag von großen Seecontainern an Land und laden diese von LKW auf Eisenbahnwaggons um – und ungekehrt.

New London Bus
Arriva London Bus LT2 mit Hybridantrieb – Foto: Badudoy CC BY-SA 3.0

Auch der neue Doppeldecker-Linienbus „New Bus for London (NB4L)ist mit einem diesel-elektrischem Hybridantrieb ausgestattet. Der Bus wird bei Wrightbus in Ballymena (Nordirland) gefertigt.

Bei dieselelektrischen Antrieben kann bei allen Fahrzeugen mit Start-Stop-Verkehr der Gesamtwirkungsgrad im Vergleich zum herkömmlichen Diesel-Direktantrieb enorm verbessert werden, weil die Bremsenergie zurückgewonnen werden kann.

Elektromobile mit Dieselgenerator?

Bisher gibt es schon Fahrzeuge wie den Nissan Note mit einem e-Power-Antrieb, bei dem ein benzingetriebener Generator das Nachladen der Batterien übernimmt. Der Aufbau des Elektroantriebs stammt aus dem E-Auto Leaf. Mit dem e-Power-Konzept bewegt sich Nissan zwischen dem ersten Opel Ampera und dem BMW i3 mit dem sogenannten Range Extender. Während beim Opel Ampera I der Verbrenner in bestimmten Betriebszuständen auch die Räder mitantreibt, nutzt der BMW i3 das 2-Zylinder-Benzin-Aggregat aus einem Motorrad nur, wenn die Batterie leer ist, um die diese wieder zu aufzuladen.

Eine Kombination von Diesel-Generator und Elektromotor mit einer relativ kleinen Speicher- und Pufferbatterie könnte viele Vorteile bieten. Ein auf den optimalen Betriebspunkt hin entwickelter Dieselmotor mit konstanter Drehzahl kann sehr viel umweltfreundlicher als Hochleistungs-Dieselmotoren mit Turbolader betrieben werden.

Ein durchaus umweltfreundlicher Technologiepfad ist mit Fahrzeugen mit großer Speicherbatterie, Dieselgenerator und zwei Elektroromotoren zu entwickeln. Alle Komponenten müssen dabei nur anders als heute üblich auf einen optimalen Betriebspunkt und Lastzustand hin abgestimmt und für ihr Einsatzspektrum optimiert werden.

Vor allem Biodieselmotoren können (je nach Herstellung des Kraftstoffs) zu einer Senkung des Kohlendioxidausstoßes um 80 Prozent oder mehr beitragen. Das Abgasproblem Stickoxid kann durch einen niedrigtourigen Grundlastbetrieb und übliche Abgasfilter gelöst werden. Wird auch noch auf den Turbolader verzichtet, reduziert sich das Stickoxid-Problem weiter.

Der radikalste Ansatz stammt von Maruti Suzuki und wurde in Indien entwickelt. Maruti wurde 1981 als Joint Venture zwischen Suzuki und der indischen Regierung gegründet. Indiens erstes „Smart Hybrid Diesel Car“ ist nach der Philosophie des „Frugal Engineering“ entwickelt worden, und setzt auf Massentauglichkeit und Energieeffizienz. Der „Ciaz“ ist für das heutige Indien konzipiert, das noch ländlich geprägt ist, und über keine ausreichende Elektro-Infrastruktur für reine Elektromobile verfügt.

Die Technologie des „Ciaz“ könnte jedoch jederzeit mit einer Speicherbatterie ergänzt werden, und hätte so auch in Europa eine gute Marktchance im Bereich fortschrittlicher Elektromobilität.

Die deutsche Automobilindustrie hat diesen Technologiepfad verschlafen, und muss die Technologie nun vermutlich in Indien einkaufen, um noch in Südasien Autos verkaufen zu können. Das Video zeigt die Modernität und Eleganz des indischen Antriebsdesigns.

 

Weitere Informationen:

www.liebherr.com

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