ELFA: Hybrid Drives. La solución ecológica, económica y eficiente para el transporte urbano. Siemens All rights reserved.

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ELFA: Hybrid Drives

La solución ecológica, económica y eficiente para el transporte urbano

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ELFA® _Historia

The ELFA® _{Drive System}

Referencias

Contenido

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LD T Products

Traction Drives Hybrid Drives Mining Drives

Propulsion equipment for:

Locomotives

High Speed Trains EMUs / DMUs

Metro Vehicles Light Rail Vehicles

Trucks Shovels Draglines City Vehicles Cranes Boats

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LD T HD Products = “Outdoor Equipment”

*)

10,000 500 50 10 25 100 5,000 Vehicle weight (t) Power (kW) 100 500 5,000

*)_{LD T HD – the experts for traction}

systems for „outdoor“- environmental conditions (temperature, humidity and salt mist, shock, etc.)

City bus & delivery truck

Mining trucks & drag lines

Specialty vehicles

RTG Cranes (via MC)

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Historia del sistema ELFA

®

_{de Siemens}

Los primeros proyectos empezaron hace 12 años, inicialmente con MAN

Antes de eso Siemens sólo estaba en proyectos de tracción para trolebuses basados en la tecnología de los tranvías

El desarrollo del sistema ELFA se basaba en componentes del automóvil

provenientes de coches eléctricos, adaptados para el uso en autobuses (horas de funcionamiento, condiciones ambientales) y apoyados por nuestra extensa experiencia en las tecnologías de los accionamientos.

Comienzo de la producción en serie en 1999 con el Mercedes Cito Midibus (se hicieron más de 600 unidades) hasta 2003

Primer contrato en Asia con Mitsubishi Fuso en 2000

Inicio de la colaboración con ISE Corp. (San Diego) para el mercado de EEUU en 2002 (que se mantiene en la actualidad)

Diversificación hacia las pilas de combustible, buses de baterías, ultracondensadores e híbridos batería, barcos, grúas portuarias (RTG), camiones de reparto y de recogida de residuos urbanos

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Historia del sistema ELFA

®

_{de Siemens}

Se necesitó mucho paciencia – los sistemas de almacenamiento de energía llevaron más tiempo de lo que se esperaba.

La pila de combustible no es una opción a corto plazo, aunque a medio plazo las pilas de combustible son una alternativa a los autobuses híbridos.

Con el tiempo los sistemas de almacenamiento de energía mejoran, con lo que se consigue una disminución el tamaño del motor de combustión. Por lo que, el sistema de tracción tiene que ser capaz de asumir estos cambios sin cambiar el sistema de tracción en sí.

Debido a la naturaleza de los ciclos de conducción en los centro urbanos con muchas paradas y arranques combinado con las bajas velocidades, es importante que los sistemas auxiliares (bomba de dirección, compresor de aire, aire acondicionado) del vehículo funcionen de manera independiente al funcionamiento del motor de combustión.

Es importante que toda la energía de frenado pueda recuperarse por el

sistema de tracción hasta la parada para conseguir ahorros de combustibles óptimos – aprox. 150 kW en un autobús de 12m cargado.

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Historia del sistema ELFA

®

_{de Siemens}

Los autobuses híbridos sólo son rentables cuando presentan alguna ventaja sobre los autobuses convencionales. Actualmente la reducción del consumo de combustible y de las emisiones son sus principales ventajas. Aunque el coste total de adquisición y funcionamiento de los autobuses híbridos también tiene que ser competitivo.

Esto quiere decir que la clave del éxito de los autobuses híbridos son los costes. Uno de lo factores clave de los costes es el volumen de producción. Uno de los niveladores del volumen es que sea un sistema modular cuyos componentes se puedas usar en todos los tamaños de autobuses (midi, un piso, doble piso, articulado) y tipos (híbrido batería, híbrido ultracondensadores, híbrido pila de combustible, batería pura, pila de combustible pura). Esto también reduce el coste de gestión de los repuestos en las empresas de transporte. Otro factor clave para la optimización de costes es la diversificación hacia otros productos, como grúas, barcos, camiones de reparto y recogida de residuos urbanos.

Los componentes de tracción tienen que ser compactos para encajar en el vehículo, así el sistema de refrigeración debería usarse para todos los componentes.

Los componentes de tracción deben suponer unos esfuerzos de mantenimiento mínimos.

Nuestros clientes alcanzar en sus autobuses unas reducciones de combustible de entre el 25% y el 40% dependiendo de la configuración específica del sistema.

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Historia del sistema ELFA

®

_{de Siemens– Conclusiones}

El híbrido serie es la configuración óptima para los vehículos urbanos

Totalmente flexible respecto a la fuente de energía

Máxima recuperación posible (alta potencia del motor de tracción en funcionamiento regenerativo)

Sin cambios de los componentes ante futuros cambios de la fuente de energía, como una reducción en el tamaño del motor de combustión y una batería más grande, o cambio de un motor de combustión pequeño a un pila de combustible pequeña, o cambio a vehículos con sólo baterías

Alta flexibilidad para el diseño del vehículo

Es posible el funcionamiento con poco ruido, las vueltas del motor de combustión no depende de la velocidad del vehículo

El sistema de accionamiento híbrido debe tener un diseño modular para ser capaz de equipar a todos los tipos de vehículos urbanos comerciales.

Modularidad de los componentes hardware

Modularidad de la funcionalidad del software

Los componentes del accionamiento híbrido han de tener un diseño que se pueda fabricar en una producción de gran volumen automatiza para poder garantizar la calidad.

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Funcionamiento con muchos

arranques y paradas

Baja velocidad media

Muchas horas de funcionamiento

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Aumento de la presión global para la reducción

de las emisiones, incluyendo CO

₂

Aumento de la necesidad de reducción de ruidos

Aumento del confort y el atractivo

Alcanzar ahorros de combustible significativos

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Recuperación de la energía de frenado

Función Start/stop para el motor de combustión

Concepto de auxiliares optimizado

Funcionamiento del motor de combustión en el punto óptimo, reducción de transitorios

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shaft

Hay dos tipos principales de sistemas híbridos

eléctricos disponibles para los vehículos urbanos:

Motor tracción eléctrica Energy Storage Drive shaft Motor de combustión Gear Box

Híbrido Paralelo

Híbrido Serie

Motor tracción eléctrico/ Generator Energy Storage Generator Pila de combustible battery and down-sized engine Disminución tamaño diesel Generator Batería

Conceptos sobre híbridos

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City bus with parallel hybrid

City bus with serial hybrid Reduced emission Reduced fuel consumption

City bus with battery

City bus with fuel cell

?

Zero emission vehicles

Conventional city bus with combustion engine

Time line

today ca. 2010 ca. 2015 ?

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© Siemens AG 2009. All rights reserved. Modulo de Generación de Energía Motor de Combustión o pila de combustible Módulo De tracción Eje acciona-miento y tracción Módulo de Resistencia De frenado Módulo de energía auxiliar Módulo de Almacenamiento De energía (no incluye el almacenamiento) Circuito Intermedio Nominal 650 V DC 1 Inverter Fase

Siemens ELFA e●DriveSystem

Batería o ultracondensador Libre elección

Por el OEM

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pila de combustible

pura

diesel-eléctrico híbridobatería

(“down-sizing”) batería híbrido

Energía

100% 0%

Mezcla de

Energía

Pila

combustible

Almacenamiento

de energía

batería pura pila combustible híbrido Rango de funcionamiento del híbrido paralelo

Generador

(diesel, gas, gasolina)

Tendencia debido a las mejoras de funcionamiento de los sistemas de almacenamiento de energía Flexib ilidad en la m ezcla d e ener gía

Ejemplo de flexibilidad del ELFA = rango de

funcionamiento de los híbridos serie

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9 m 12 m 18 m

Pre-series 2009, start of series 2010 T7 P7 T6 P6 T5 P5 T4 P4 T3 P3 T2 P2 T1 P1 2 x

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9 m 12 m 18 m T7 P7 T6 P6 T5 P5 T4 P4 T3 P3 T2 P2 T1 P1

Pre-series 2009, start of series 2010

UCap

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approx. 20 vehicles sold

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9 m 12 m 18 m T7 P7 T6 P6 T5 P5 T4 P4 T3 P3 T2 P2 T1 P1 50 vehicles sold

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approx. 70 vehicles sold

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9 m 12 m 18 m T7 P7 T6 P6 T5 P5 T4 P4 T3 P3 T2 P2 T1 P1 > 200 vehicles sold UCap

*)_{= via ISE Corp.}

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9 m 12 m 18 m T7 P7 T6 P6 T5 P5 T4 P4 T3 P3 T2 P2 T1 P1 20 vehicles sold

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Germany, Prototype + 20 planned for 2009 Optimized auxiliaries, noise reduction, fuel savings

Additional Hybrid Projects - Rubbish Trucks

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Title of the presentation

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9 m 12 m 18 m T7 P7 T6 P6 T5 P5 T4 P4 T3 P3 T2 P2 T1 P1 Prototipo

Autobús híbrido Castrosua

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Camión de basura híbrido FCC (Madrid, Zaragoza, Barcelona)

T7 P7 T6 P6 T5 P5 T4 P4 T3 P3 T2 P2 T1 P1 6 m 9m 15m 17 en funcionamiento, 15 en fabricación

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Características del camión

12 toneladas de P.M.A teorico (14 ton real). Chasis Iveco Pegaso 120 E 21 P.

Longitud total (sin bomba ni estribos)Æ6.280 mm Anchura maximaÆ 1.950 mm

Altura maximaÆ 3.450 mm.

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Prestaciones del Camión

MODO ELÉCTRICO

Velocidad maxima: 40 Km/h.

Pendiente a superar: 16% a 12Km/h y 14 ton de P.M.A

MODO HÍBRIDO-DIESEL

Velocidad maxima: 70 Km/h.

Pendiente a superar: 22% a 12Km/h y 14 ton de P.M.A Las limitaciones de velocidad son a petición del cliente!

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Componentes Siemens del camión

2 Motores de tracción + multiplicadora

Generador eléctrico + reductora acoplado al motor de combustión

Inversor de Potencia ELFA I 8 fases

Generador hidráulico

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