eHybridlok

Ziele/Ideen

Die Herausforderung bestand darin, eine bestehende Rangierlok Baureihe 1063 der ÖBB dahingehend umzurüsten, dass sie ohne Dieselmotor und Fahrleitung auskommt, dh. eine sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Antriebsalternative zu finden.
Damit setzt man auf den Trend neuer Antriebskonzepte auf, wobei die Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie aus heutiger Sicht wohl die besten Voraussetzungen aus ökonomischer, wie auch aus ökologischer Sicht (auch unter Berücksichtigung der Stoff- und Energieflüsse wie sie bei der Herstellung und beim Recycling erforderlich sind) mit sich bringt.
Durch das enorme Forschungs- und Entwicklungspotenzial der Technologie sollen die in bislang un-terentwickelte Regionen abgewanderten Kapazitäten nach Europa, speziell Österreich, zurückgeholt werden.

Kurzbeschreibung

Das Projekt „eHybridlok“ wurde von den ÖBB initiiert und zusammen mit HET Verkehrstechnik, Mon-tanuniversität Leoben und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt ausgeführt. Der Rangier-lok-Versuchsträger basiert antriebstechnisch auf der Verwendung von LI-Batterien und einer Brenn-stoffzelle. Dabei werden die Traktionsmotoren von den Batterien versorgt, welche wiederum direkt von der Wechselstrom-Fahrleitung oder autark durch die Brennstoffzelle versorgt werden. Die Rangierlok ist somit auch auf Gleisen ohne Oberleitung einsatzfähig und es können weitaus längere Einsatzdau-ern erzielt werden, als mit reinen Batterie-Lösungen, ohne aber auf Fahrleitungen oder emissionslasti-ge Antriebsarten angewiesen zu sein.
Die ersten Tests (mit einer 30 kW-Brennstoffzelle versehen) verliefen durchwegs positiv. In einem einem weiterführenden Projekt wird die Brennstoffzelle durch eine leistungsstärkere ersetzt werden, um den Einsatz im realen Betrieb zu testen.

Resultate

Dem speziellen Lastkollektiv einer Verschublokomotive mit seinen zeitweise sehr hohen Anfahrzugkräften, anschließend langen Phasen ausschließlich rollender sowie „gedehnten“ Abbremsphasen (mit der Möglichkeit zur Bremsenergierückführung) wegen, lässt sich das träge Brennstoffzellensystem mittels der von HET und seinen Forschungspartnern entwickelten Energiemanagementsoftware derart regeln, sodass die Kurzzeitladungsspeicher Batterieakku und Kondensator sicher und kontinuierlich mit Energie versorgt werden. Die beiden zuletzt genannten sind schließlich maßgebend für das Anfahrmoment und die Leistung der Maschine.
Dem Energietransformkonzept von HET entsprechend werden die Li-Ionen Batterieakkus im autarken Betriebsmodus mittels Brennstoffzelle geladen. Dadurch werden einerseits die Anzahl der Ladezyklen (Lebensdauer der Batterieakkus) entscheidend erhöht, andererseits die Leistungsdaten der Lok über die Brenndauer der Brennstoffzelle konstant gehalten, was Voraussetzung für das in punkto Anfahrzugkraft (260kN) und maximal zulässiges Lokgewicht (aktuell gewogen 86,4t) ist.
Somit wird die – sauber erzeugte - Energie optimal genutzt und nichts „verschenkt“, was wiederum wirtschaftliche Vorteile bringt (Laden der Batterien über Bremsenergie ist selbst generierte Energie, die nicht extern zugekauft werden muss).
Basierend auf einem vorerst angenommenen Lastkollektiv und einer geschätzten Motordynamik konnte für die 1063 die Dimensionierung der energie- und leistungsbestimmenden Komponenten auf Basis einer 30kW Brennstoffzelle und 4kg, 350bar / H2-Tanks (Fa. Dynetek) vorgenommen werden. Dazu wurde der Einsatz am Computer simuliert, wobei der statistischen Analyse ein Fahrzeuggesamtgewicht der Bo’Bo‘ Lok von 87to zugrunde gelegt wurde.

Partner

HET Hochleistungs- Eisenbahn- und Transporttechnik Entwicklungs-GmbH: Projektleitung