Dieselelektrischer Antrieb

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Rangierlok mit dieselelektrischem Antrieb in der Schalker Eisenhütte

Der dieselelektrische Antrieb ist ein Übertragungssystem, mit dem die von großen Dieselmotoren erzeugte mechanische Energie mit Hilfe eines Generators in elektrische Energie umgewandelt und auf das Antriebssystem einer Maschinerie übertragen wird. Die häufigsten Anwendungsfälle sind dieselelektrische Lokomotiven, U-Boote und Schiffe, und große Lastkraftwagen (Lkw) wie Großmuldenkipper.

Prinzip[Bearbeiten]

Enok, Blick in den Maschinenraum mit den gekapselten Dieselgeneratoren und elektrischen Fahrmotoren
Britischer Intercityzug BR Class 220, Dieselgeneratoren in den Endwagen, Elektromotoren unter allen Wagen
Russischer DT1 (ДТ1)-Triebzug mit Dieselgeneratoren und Stromabnehmer
Muldenkipper Liebherr T282
POD-Antrieb (hier ein Siemens-Schottel-Propulsor)

Dieselelektrische Antriebe sind streng genommen elektrische Antriebe, die ihr eigenes Kraftwerk in Form eines von einem Dieselmotor angetriebenen Generators mit sich führen. Mit der erzeugten elektrischen Energie werden Elektromotoren als unmittelbare Antriebe für Räder oder Propeller versorgt.

Grund dieses Verfahrens ist, dass Dieselmotoren wie alle Verbrennungsmotoren nur in einem eng begrenzten Drehzahlbereich mit optimalem Wirkungsgrad betrieben und nicht unter Last angefahren werden können. Diese Schwächen werden bei kleineren Antriebseinheiten (z.B. in Kraftfahrzeugen) mit einem Getriebe und einer mechanischen Kupplung umgangen, dies wird als dieselmechanischer Antrieb bezeichnet. Bei größeren Anforderungen an die Leistung wie bei Lokomotiven oder Schiffen wird entweder der dieselhydraulische oder der dieselelektrische Antrieb verwendet.

Der dieselelektrische Antrieb besitzt gegenüber dem dieselhydraulischen den Vorteil einer relativ einfachen und wenig störanfälligen Bauweise. Zudem sind aufgrund der sehr geringen Stückzahlen kaum hydraulische Antriebselemente in derartigen Baugrößen verfügbar. Außerdem kann die Kraftübertragung sehr einfach elektronisch gesteuert werden, so dass beim Anfahren oder Bremsen ein optimaler Komfort für die Fahrgäste erreicht werden kann.

In letzter Zeit setzt sich die Verwendung von Drehstromgeneratoren mit Drehstrom-Asynchron-Motoren durch, zusammen mit einer elektronischen Leistungsregelung durch IGBTs oder GTO-Thyristoren, bei der die Frequenz des Stroms durch Frequenzumrichter der jeweiligen Fahrsituation angepasst wird.

Der dieselelektrische Antrieb lässt sich zu einem Hybridantrieb kombinieren, der ein Fahren auch ohne laufenden Dieselmotor ermöglicht, indem die elektrischen Fahrmotoren ihre Energie auf bestimmten Strecken entweder aus Akkumulatoren oder – bei Schienenfahrzeugen – aus einer Oberleitung beziehen (Die Definition der UNO rechnet die Fahrleitungsvariante allerdings nicht zu den Hybridantrieben). Nach der Logik, Hybrid gleich zwei Energiequellen, wird die reine dieselelektrische Variante nicht zu den Hybridantrieben gerechnet, die Kombination mit Akkumulator dagegen schon.

Akkumulatoren werden teilweise auch verwendet, damit die Dieselgeneratoren immer im optimalen Drehzahlbereich arbeiten können. Wird mehr Energie produziert als benötigt, wird zwischengespeichert. Wird weniger Energie produziert als benötigt, wird Energie den Akkus entnommen.[1]

Schienenverkehr[Bearbeiten]

Der dieselelektrische Antrieb überwiegt weltweit bei Streckenlokomotiven. Lediglich in Deutschland wurde in den 1950er Jahren eine Entscheidung zu Gunsten des dieselhydraulischen Antriebs getroffen, die bis zu den letzten durch die damalige Deutsche Bundesbahn in den 1970er Jahren beschafften Dieselloks Bestand hatte. Somit besaß die Deutsche Bahn AG nur dieselelektrische Streckenlokomotiven (Baureihen 232-234 und 241) aus dem Bestand der Deutschen Reichsbahn. Dieselelektrische Güterzug-Streckenlokomotiven haben beim Stand von 2004 Antriebsleistungen bis 4400 kW.

Bei dieselelektrischen Triebzügen können sich elektrische Fahrmotoren in anderen Wagen befinden als der Dieselgenerator. Bei den Intercity-Zügen der British Rail Class 220 befinden sich die Dieselmotoren in Maschinenwagen an den Zugenden, elektrische Fahrmotoren auch in Drehgestellen aller Mittelwagen.

Die Rotterdamer Straßenbahn baute für ihre Überlandstrecken 1961–1963 ihren Triebzug M 17 aus zwei gebrauchten elektrischen Straßenbahnwagen mit einem ehemaligen Dieseltriebwagen als Generatorwagen in der Mitte.

Bei der Zahnradbahn Diakopto - Kalavryta in Griechenland befand sich nach dem gleichen Bauprinzip ein Generatorwagen zwischen den beiden Zahnradtriebwagen. Die Strecke hatte größere Achslasten nicht erlaubt, so dass das „Kraftwerk“ auf ein getrenntes Fahrzeug ausgelagert wurde.

Omnibusse[Bearbeiten]

  • Der Londoner Busbetrieb Thomas Tilling nahm von 1911 bis 1925 in mehreren Serien hunderte von Tilling-Stevens Petrol-Electric Busse (Doppeldecker und Eindecker) in Betrieb, die einen Verbrennungsmotor mit einem Elektroantrieb verbanden. Da der Dieselmotor noch nicht ausgereift war, wurde ein Ottomotor verwendet. Die letzten Busse wurden 1933 außer Betrieb genommen.
  • In den 1930er Jahren gab es in zahlreichen Städten der USA hunderte Stadtbusse mit dieselelektrischem Antrieb. Beispielsweise gab es in Newark sowohl über 500 dieselelektrische Busse als auch über 500 Oberleitungsbusse, die ebenfalls über einen Dieselmotor verfügten, um in der Innenstadt unabhängig von der Oberleitung fahren zu können (sog. „All-Service“-Busse). Diese Duo-Busse fuhren bis 1948, die einfachen dieselelektrischen Busse waren bis Ende 1955 in Betrieb.[2]
  • 1946 bis 1950 wurde in der Sowjetunion unter der Bezeichnung ZIS-154 ein dieselelektrischer Stadtbus in einer Auflage von 1165 Exemplaren hergestellt.
  • 1964 wurde in Charleroi (Belgien) der Prototyp eines Linienbusses konstruiert und gebaut, dessen Dieselmotor im Heck direkt mit einem Drehstrom-Generator verbunden war, und der an der Hinterachse mit zwei Gleichstrommotoren als Radnabenantriebe ausgerüstet war. Dadurch konnte ein für damalige Verhältnisse niedrige Fußbodenhöhe von 600 mm erreicht werden.[3]
  • Daimler-Benz hatte für einige Jahre den Midibus Cito (O 520) im Angebot, der über einen dieselelektrischen Antrieb verfügte. Dieses Modell wird inzwischen nicht mehr angeboten.
  • New Bus for London

Spezialfahrzeuge[Bearbeiten]

  • Der Muldenkipper 'Liebherr T 282 B' zum Einsatz in Erz-Minen ist nach Firmenangaben das größte Landfahrzeug mit einem dieselelektrischen Antrieb. Besonderheiten: Das Fahrzeug verwendet aus Gründen der Zuverlässigkeit und der geringeren Wartungskosten keine herkömmliche Betriebsbremse, sondern bremst hauptsächlich über die zwei elektrischen Antriebsmotoren, von denen jeweils einer direkt hinter jeder Radnabe an der Hinterachse angebracht ist. Bei dieser Anordnung kann auch auf ein Differentialgetriebe verzichtet werden, da die Drehzahl jedes Rades getrennt regelbar ist. Die Leistung der Elektromotoren ist auf die notwendige Bremsleistung bei voller Beladung ausgelegt und ca. doppelt so hoch wie die des antreibenden, 2700 kW starken Dieselmotors. Die beim Bremsvorgang gewonnene elektrische Energie wird über Bremswiderstände in Wärme umgewandelt.

Schiffe[Bearbeiten]

Verweise[Bearbeiten]

  1. faz.net: Schiff mit Akku-Antrieb, aufgerufen 11. Februar 2014
  2. Louis Clessens: Der „Electrobus“ - eine Renaissance des dieselelektrischen Autobusses? In: Der Stadtverkehr, Heft 4/1965, S. 122, Verlag Werner Stock, Brackwede 1965
  3. Louis Clessens: Der „Electrobus“ - eine Renaissance des dieselelektrischen Autobusses? In: Der Stadtverkehr, Heft 4/1965, S. 122/123, Verlag Werner Stock, Brackwede 1965
  4. Präsentation der Enok auf der Internetseite des Antriebsherstellers