Bahn-Batterieladegeräte helfen Lokomotiven, die Umwelt zu schützen
09.09.2022
Der Ersatz des Verbrennungsmotors (internal combustion engine, ICE) durch den Elektromotor wird als Schlüssel zur Verringerung der Umweltverschmutzung durch Autos angepriesen, aber der Trend beschränkt sich nicht auf die Straße: Die Umrüstung von Diesellokomotiven auf Elektro- oder Hybridbetrieb findet ebenfalls große Beachtung als Mittel zur Bekämpfung der globalen Erwärmung.
Für Lokomotiven hat die Umstellung auf elektrischen Antrieb zahlreiche Vorteile, darunter eine Reduzierung der NOx-Emissionen, des Geräuschpegels und des Kraftstoffverbrauchs sowie eine verbesserte Wartungsfreundlichkeit und höhere Zuverlässigkeit. Bei den meisten Diesellokomotiven wird der Dieselmotor nicht zum direkten Antrieb der Räder verwendet. Stattdessen treibt der Dieselmotor einen Generator an, der Elektromotoren an den Rädern antreibt. Da das System von vornherein teilweise elektrisch ist, scheint es relativ einfach zu sein, den Dieselmotor zu entfernen und den Strom direkt von den vorhandenen Hochspannungsleitungen zu beziehen.
Ein rein elektrischer Ansatz funktioniert gut bei vollständig elektrifizierten Eisenbahnen, aber Oberleitungen sind im Rangierbahnhof nicht immer verfügbar. Stattdessen setzen Bahnbetreiber auf eine Hybridlokomotive („Dual-Power“ in der Bahnterminologie), die in erster Linie mit Batteriestrom betrieben wird, während ein kleiner Dieselmotor einen Generator antreibt, der als Hilfsstrom dient, wenn die Batterie erschöpft ist. Ein deutsches Güterbahnunternehmen tauscht nach und nach alle seine derzeitigen Dieselloks gegen umweltfreundlichere Hybridlokomotiven aus. Das Unternehmen plant, rund 900 ältere Lokomotiven zu ersetzen. Die ersten Güterzuglokomotiven sollen 2023, die Rangierlokomotiven 2024 in Betrieb genommen werden. Wenn die Hybrid-Einführung abgeschlossen ist, erwartet der Betreiber eine Reduzierung des Energieverbrauchs um 30 Prozent und des Kraftstoffverbrauchs um eine Million Liter Diesel pro Jahr.
Die neuen Rangierlokomotiven verlassen sich auf ein 850V Lithium-Ionen-Batteriepaket als primäre Energiequelle, das die 80 Tonnen schwere Rangierlokomotive mit 500kW Traktionsleistung versorgt. Das System nutzt außerdem ein bordeigenes Ladegerät im Bereich von 15-20kW, um die Batterien aufzuladen, während die Lokomotive im Depot steht. Hier kommt RECOM ins Spiel. In Zusammenarbeit mit einem der größten Tier-One-Zulieferer von Eisenbahnsystemen und elektrischer Ausrüstung in der Branche hat unsere PCS-Abteilung den Zuschlag für die Lieferung der On-Board-Ladegeräte für die ersten 80 Hybrid-Rangierlokomotiven erhalten, weitere Aufträge sollen folgen.
Abb. 1: Das RMOC18K und seine Implementierung bei der Bahn (Quelle: RECOM)
In diesem Fall war RECOM-PCS in der Lage, ein Standarddesign mit modifizierten Anschlüssen anzubieten, das alle erforderlichen Funktionen und die Konformität mit den Anforderungen der Bahn in einer kompakten Einheit bietet. Das Design basiert auf dem bestehenden RMOC18k von RECOM-PCS, das ursprünglich für das Laden von Fahrzeugbatterien im Straßenverkehr entwickelt wurde, aber auch ideal für die Bedürfnisse des Depotladegeräts für die Bahn geeignet ist.
Zulassungen und die mechanische Konstruktion der speziellen Anschlüsse und der Montage.
Mit einem 3-phasigen 400-V-AC-Stromeingang, der über die branchenübliche CEE 32A-Steckdose versorgt wird, kann das RMOC18k eine Ausgangsleistung von bis zu 18 kW mit einer Ausgangsspannung von bis zu 920VDC erzeugen. PCS übernimmt alle bahnspezifischen Zulassungen und die mechanische Konstruktion der speziellen Anschlüsse und der Montage.
Abbildung 1 zeigt das grundlegende RMOC18K und die vorgeschlagene Gehäusekonfiguration für die Anwendung in der Hybridlokomotive.
Abb. 2: Interne Konfiguration des RMOC18K-Moduls (Quelle: RECOM)
Wie Abbildung 2 zeigt, umfasst das On-Board-Lademodul den RMOC18K als Hauptstromversorgung, der zwei Akkus speist, sowie alle Funktionen, die erforderlich sind, um die Anforderungen des Kunden zu erfüllen, z. B. Ausgangsspannungs- und -strommessung, Statusanzeigeleuchten, Ausgangssicherungen, Verpolungsschutz und Überspannungsschutz.
Die Ladegeräte verfügen außerdem über eine Current-Sharing-Funktion, die einen Parallelbetrieb für eine höhere Ausgangsleistung oder einen redundanten n + 1-Betrieb ermöglicht. Die Geräte laufen mit 3-Phasen 380 - 440VAC, ohne dass ein Nullleiteranschluss oder ein Hochspannungs-DC-Eingang erforderlich ist. Sie entsprechen den relevanten Bahn- und Industrienormen wie z.B.:
Weitere Merkmale sind Überwachungsausgänge für die Batteriestrommessung und eine RS485 MODBUS oder CAN J1939 Schnittstelle für die Datenkommunikation.
Rufen Sie uns an, wenn Sie eine einzigartige Herausforderung für Ihr Eisenbahn-, Off-Highway- oder anderes Projekt haben.
Ein rein elektrischer Ansatz funktioniert gut bei vollständig elektrifizierten Eisenbahnen, aber Oberleitungen sind im Rangierbahnhof nicht immer verfügbar. Stattdessen setzen Bahnbetreiber auf eine Hybridlokomotive („Dual-Power“ in der Bahnterminologie), die in erster Linie mit Batteriestrom betrieben wird, während ein kleiner Dieselmotor einen Generator antreibt, der als Hilfsstrom dient, wenn die Batterie erschöpft ist. Ein deutsches Güterbahnunternehmen tauscht nach und nach alle seine derzeitigen Dieselloks gegen umweltfreundlichere Hybridlokomotiven aus. Das Unternehmen plant, rund 900 ältere Lokomotiven zu ersetzen. Die ersten Güterzuglokomotiven sollen 2023, die Rangierlokomotiven 2024 in Betrieb genommen werden. Wenn die Hybrid-Einführung abgeschlossen ist, erwartet der Betreiber eine Reduzierung des Energieverbrauchs um 30 Prozent und des Kraftstoffverbrauchs um eine Million Liter Diesel pro Jahr.
Die neuen Rangierlokomotiven verlassen sich auf ein 850V Lithium-Ionen-Batteriepaket als primäre Energiequelle, das die 80 Tonnen schwere Rangierlokomotive mit 500kW Traktionsleistung versorgt. Das System nutzt außerdem ein bordeigenes Ladegerät im Bereich von 15-20kW, um die Batterien aufzuladen, während die Lokomotive im Depot steht. Hier kommt RECOM ins Spiel. In Zusammenarbeit mit einem der größten Tier-One-Zulieferer von Eisenbahnsystemen und elektrischer Ausrüstung in der Branche hat unsere PCS-Abteilung den Zuschlag für die Lieferung der On-Board-Ladegeräte für die ersten 80 Hybrid-Rangierlokomotiven erhalten, weitere Aufträge sollen folgen.
Abb. 1: Das RMOC18K und seine Implementierung bei der Bahn (Quelle: RECOM)
Mit einem 3-phasigen 400-V-AC-Stromeingang, der über die branchenübliche CEE 32A-Steckdose versorgt wird, kann das RMOC18k eine Ausgangsleistung von bis zu 18 kW mit einer Ausgangsspannung von bis zu 920VDC erzeugen. PCS übernimmt alle bahnspezifischen Zulassungen und die mechanische Konstruktion der speziellen Anschlüsse und der Montage.
Abbildung 1 zeigt das grundlegende RMOC18K und die vorgeschlagene Gehäusekonfiguration für die Anwendung in der Hybridlokomotive.
Abb. 2: Interne Konfiguration des RMOC18K-Moduls (Quelle: RECOM)
Wie Abbildung 2 zeigt, umfasst das On-Board-Lademodul den RMOC18K als Hauptstromversorgung, der zwei Akkus speist, sowie alle Funktionen, die erforderlich sind, um die Anforderungen des Kunden zu erfüllen, z. B. Ausgangsspannungs- und -strommessung, Statusanzeigeleuchten, Ausgangssicherungen, Verpolungsschutz und Überspannungsschutz.
Bahn-Batterieladegeräte für niedrigere Leistungsstufen
RECOM bietet auch mehrere Standard-Batterieladegeräte mit kaskadierbaren Leistungsstufen an, die für den Einsatz in Schienenfahrzeugen, an Gleisen oder in jeder Art von Eisenbahninfrastruktur konzipiert sind. Die SA320x und SA500x-Familien sind kompakte Batterieladegeräte mit einer Einzelleistung von 3,2kW bzw. 5kW. Sie haben einen Wirkungsgrad von 94% und verfügen über eine aktive PFC mit einem aktiven Leistungsfaktor von 0,9 bei Volllast. Die Batterieladegeräte verfügen außerdem über eine ganze Reihe von Eingangsschutzvorrichtungen (Einschaltstromschutz, EMI-Filter und Schutzsicherungen) und Ausgangsschutzvorrichtungen (Überspannung, Überstrom, Kurzschluss und Übertemperatur).Die Ladegeräte verfügen außerdem über eine Current-Sharing-Funktion, die einen Parallelbetrieb für eine höhere Ausgangsleistung oder einen redundanten n + 1-Betrieb ermöglicht. Die Geräte laufen mit 3-Phasen 380 - 440VAC, ohne dass ein Nullleiteranschluss oder ein Hochspannungs-DC-Eingang erforderlich ist. Sie entsprechen den relevanten Bahn- und Industrienormen wie z.B.:
- EN 50155
- EN 62368-1
- EN 50121-3-2
- EN 50121-4
- EN 50124-1
- EN 50129
- EN 61373
- EN 45545-2
Weitere Merkmale sind Überwachungsausgänge für die Batteriestrommessung und eine RS485 MODBUS oder CAN J1939 Schnittstelle für die Datenkommunikation.
Über RECOM-PCS
RECOM-PCS hat sich auf schnell umsetzbare, leistungsstarke und Full-Custom-Lösungen mit bewährten Plattformdesigns spezialisiert, die oft ohne großen Entwicklungs- oder Zertifizierungsaufwand für andere Anwendungen angepasst werden können. Der RECOM-Service für kundenspezifische Anpassungen und Standardproduktmodifikationen umfasst AC/DCs und DC/DCs mit geringer bis hoher Leistung, Batterieladegeräte und -aufbereiter, AC-Wandler, PFC-Frontends und vieles mehr.Rufen Sie uns an, wenn Sie eine einzigartige Herausforderung für Ihr Eisenbahn-, Off-Highway- oder anderes Projekt haben.
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