Referenzprojekt

Alstom H3 – Erste Lithium-Ionen Hybrid Lokomotive Europas

Schadstofffreie Mobilität ist für Hersteller von Bahnfahrzeugen eine der größten Herausforderungen, um auch auf der Schiene eine umweltfreundliche und nachhaltige Energiewende zu ermöglichen. Abfahrt für die erste Lithium-Ionen Hybrid Lokomotive Europas mit zulassungsfähigen Traktionsbatterien der INTILION GmbH. 

Projektbeschreibung

Der Schienenfahrzeughersteller Alstom hat seine Rangierlok „Prima H3“ mit Nickel-Cadmium-Traktionsbatterien der Firma HOPPECKE, ein Schwesterunternehmen der Firma INTILION GmbH, umgerüstet. Bei der anfänglichen Umrüstung stieg die Fahrzeugmasse durch die Nickel-Cadmium Batterien um 6,5 t. Diese Lösung wurde für die ersten 40 produzierten Hybrid-Lokomotiven verwendet.

Seit der Ausgründung der INTILION im Jahr 2019 werden Neubau-H3‘s mit High-Power-Lithium-Ionen-Batterien der INTILION GmbH ausgerüstet. Bei gleichem Energieinhalt können mit dieser neuen Technologie eine deutlich höhere Perfomance und Lebensdauer erzielt werden. Weiterhin wurde das Gewicht des kompletten Batteriesystems auf 1,5 t reduziert.

Nach aufwändigem Zulassungsprozess auf Seiten von Alstom und INTILION konnte die Streckenzulassung 2020 erwirkt werden. Damit ist die im reinen Batteriebetrieb bis zu 100 km/h schnelle Prima H3 die erste Hybrid-Rangierlokomotive Europas, die auf den Hauptstrecken des Bahnnetzes eingesetzt werden kann.

Technische Details

Das hoch technologisierte Batteriesystem der Alstom H3 besteht aus seriell und parallel verschalteten High-Power Modulen, die bei einer nominellen Spannung von 666 V in einem installierten Energieinhalt von 92 kWh resultieren. Dank ihrer Entladeleistung von 340 kW stellt das Batteriesystem dem Antrieb jederzeit genügend Leistung zur Verfügung und kann mit einer durchschnittlichen Ladeleistung von 275 kW in kürzester Zeit wieder aufgeladen werden. Das von INTILION entwickelte Batteriemanagementsystem sorgt für einen optimalen Betrieb des Energiespeichers, um Sicherheit und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten. Um die Batteriezellen in einem bestmöglichen Temperaturfenster zu betreiben, steuert das Batteriemanagementsystem eine speziell für das Batteriesystem installierte Klimaanlage zur bedarfsweisen Heizung oder Kühlung des Systems.

Seit der Ausgründung der INTILION im Jahr 2019 werden Neubau-H3‘s mit High-Power Lithium-Ionen-Batterien der INTILION GmbH ausgerüstet. Bei gleichem Energieinhalt können mit dieser neuen Technologie eine deutlich höhere Perfomance und Lebensdauer erzielt werden. Weiterhin wurde das Gewicht des kompletten Batteriesystems auf 1,5 t reduziert.

Nach aufwändigem Zulassungsprozess auf Seiten von Alstom und INTILION konnte die Streckenzulassung 2020 erwirkt werden. Damit ist die im reinen Batteriebetrieb bis zu 100 km/h schnelle Prima H3 die erste Hybrid-Rangierlokomotive Europas, die auf den Hauptstrecken des Bahnnetzes eingesetzt werden kann.

Das hybride Antriebskonzept zur Einsparung von C02-Emissionen

Da sich der Betrieb von Rangierloks durch kurze Betriebsphasen auszeichnet, ergeben sich viele Wartezeiten, die entweder durch Leerlauf oder durch Abschalten des Motors überbrückt werden. Beides birgt Nachteile, da bei leerlaufendem Motor Kraftstoff verbraucht und bei Abschaltung des Motors das Erreichen der Betriebstemperatur verzögert und somit ein höherer Verbrauch, Verschleiß und höhere Schadstoffemissionen verursacht werden. Die Prima H3 kann durch ihr hybrides Antriebskonzept gestützt durch das leistungsstarke Batteriesystem der INTILION GmbH diese Problematik umgehen und erreicht im Vergleich zu konventionell angetriebenen Rangierlokomotiven einen um bis zu 50% geringeren Kraftstoffverbrauch, sowie um 70% geringere Abgas- und Partikelemissionen. Zusätzlich dazu wird auch die Lärmbelastung reduziert, da die Lok den Großteil ihrer Betriebszeit im reinen Batteriemodus verbringt. Dieser Aspekt führt dazu, dass sich die Alstom Prima H3 hinsichtlich des Schutzes der Gesundheit der Werksarbeiter besonders gut für geschlossene Bereiche wie Tunnel oder Werkshallen eignet, in denen Abgase nur schlecht entweichen können.
Je nach Bedarf kann die Alstom H3 im reinen Batteriemodus, nur durch das Dieselaggregat oder kombiniert im Hybridmodus angetrieben werden. Die Systemleistung im Hybridantrieb beträgt bis zu 700 kW.

Ein ausgefeiltes Sicherheitskonzept entsprechend der Bahn-Standards

Bei der Zulassung der Prima H3 inklusive des Batteriesystems konnte die INTILION GmbH ihren Partner mit der erforderlichen Expertise unterstützen. Um die dafür erforderlichen hohen Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, hat die INTILION GmbH ein umfangreiches, den Standards der Bahnwelt entsprechendes, Sicherheitskonzept entwickelt. INTILION weist bei ihren Batteriesystemen unter anderem Sicherheitsstandards wie die EN-45545, EN-50129 und IEC-62928 nach.
Alstom konnte mittlerweile 50 Hybridloks an Eisenbahnverkehrsunternehmen wie Audi, Chemion oder DB Regio liefern. Die Batteriesysteme von im Einsatz befindlichen Fahrzeugen können von der INTILION GmbH cloudbasiert überwacht werden. Kunden bietet sich somit die Möglichkeit in Echtzeit über ein Dashboard ihre Fahrzeugsysteme zu monitoren. Mit den umfangreichen Service-Paketen der INTILION können basierend auf dem weltweit aufgestellten Service-Netzwerk der HOPPECKE-Gruppe der zuverlässige Betrieb sowie präventive Fehlererkennung von Komponenten realisiert werden.

Bilder

Quelle: Audi

Kunde

Alstom

Baujahr

2019

Anwendung

Rangierlok - Traktion

Antriebskonzept

Diesel-Batterie-Hybrid

Energie

92 kWh