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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 1
Brandschutz- und Katastrophenschutzschule HeyrothsbergeBiederitzer Straße 5
39175 Heyrothsberge
Lehrunterlage
Lehrgang S ESKfz 11/1
Themen-Nr.
Lehrbereich Technik/Einsatzausbildung/ Technikbasis
Fachliche Verantwortung BrOR Gottfried Steppan
erarbeitet (Monat/Jahr) 10 / 11
Einsatztaktik bei alternativen Antrieben
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Gliederung
1. Einführung2. Antriebssysteme3. Einsatz/Einsatztaktik3.1 Erdgasantrieb3.2 Flüssiggasantrieb3.3 Hybrid-/Elektrofahrzeuge4. Zusammenfassung
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 3
1. Alternative Antriebssysteme und -kraftstoffe
Deutschland fährt (noch) ab auf BenzinPkw-Bestand am 01.01.2011 (aus ADAC Motorwelt 5/2011)
• 30 487 578 Benzin
• 11 266 644 Diesel
• 418 659 Flüssiggas (einschließlich bivalent)
• 71 519 Erdgas (einschließlich bivalent)
• 37 256 Hybrid
• 2 307 Elektro
• Wasserstoff
Erdgasfahrzeug Touran EcoFuel
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 4
2. Antriebssysteme
• Energiespeicher(mindestens 1)
• Benzin oder• Diesel(konventionell)
• EnergiewandlerMotor
eine Kraftstoffart monovalenter Antrieb
Verbrennungsmotor
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 5
Alternative AntriebeOttomotoren (Benzin)
• Flüssiggas LPG, Speicherdruck 8 bar
• Erdgas CNG, Speicherdruck 200 bar
Umrüstung
• Hersteller Einbau Nottank ca. 5 l
monovalenter Antrieb
• nachträgliche Umrüstung - Benzintank bleibt erhalten
- Einbau eines zusätzlichen Gastanks
bivalenter Antrieb
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 6
Alternative AntriebeHybridantriebe 2 Energiewandler
- Verbrennungsmotor
- Elektromotor
2 Energiespeicher
- Benzin oder Diesel
- Batterie
MischhybridBatterie über einen Verbrennungsmotor angetriebenen Generator sowie die Umwandlung von Bremsenergie geladen.
Gefahren wird elektrisch, der Verbrennungsmotor kann kraftsparend im optimalen Drehzahlbereich arbeiten. Reicht die Kraft des Elektroantriebs nicht aus, z. B. beim Beschleunigen oder in hohen Geschwindigkeitsbereichen, so wird automatisch der Verbrennungsmotor zur Unterstützung zugeschaltet.Hinweis:Keine Nachrüstung möglich
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 7
Alternative AntriebeWasserstoff 2 Antriebskonzepte
- direkte Verbrennung im Motor
- Betrieb einer Brennstoffzelle
( durch chemische Reaktion wird Strom zum Betrieb eines Elektromotors erzeugt)
nur herstellerseitig ausgerüstete Fahrzeugeanzutreffen
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 8
FFüührungsvorganghrungsvorgangLage/Auftrag
3. Einsatz/Einsatztaktik
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 9
Lagefeststellung/Erkundung
• Welche Antriebsart ist vorhanden?• Wo sitzen die Hauptkomponenten?• Gibt es Sicherheitseinrichtungen?• Wo gibt es Abschaltmöglichkeiten?• Wo finde ich technische Informationen
zum Fahrzeug?• …
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 10
Informationsbeschaffung
• Befragung von Beteiligten• Aufkleber oder Typenkennzeichnung• Auspuff vorhanden?• Gekennzeichnete Trennschalter?• Rettungskarten vorhanden?• Überprüfung Tankdeckel• …
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 11
PlanungBeurteilung
• Welche Gefahren gehen von der Antriebstechnik aus?
• Welchen Einfluss können diese auf den Einsatz haben?
• Welche Einsatztaktik ist sinnvoll?• Welches Löschmittel ist geeignet?• …
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 12
Gefahren der Einsatzstelle(Gefahrenmatrix)
• Gesundheitsgefahren• Elektrizität• Brand-/ Explosionsgefahr
– Aggregatzustand– Stoffeigenschaften
• Fließender Verkehr• …
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 13
Entschluss/Einsatzbefehl
• Vorgehensweise in der Erstphase• vfdb-Richtlinie 06/01• vfdb-Merkblatt „alternative Antriebe“• Gefahrenhinweise an Einsatzkräfte
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 14
3.1 Erdgasantrieb
• CNG (Compressed Natural Gas)
• LNG (Liquefied Natural Gas
• NGV (Natural Gas Vehicle)
• Methan
• Eco Fuel
• „Ich fahre mit Erdgas“
• Bi Fuel (am Golf 4 Variant)
Erdgasfahrzeug Touran Eco Fuel
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 15
Physikalische Eigenschaften von Erdgas
• Farbloses brennbares Gas• Im Ursprung geruchlos, im Fahrzeug odoriert• Leichter als Luft (Dichteverhältnis Erdgas/Luft
ca. 0,6) und verflüchtigt sich deshalb im Freien sehr schnell
• Explosionsbereich zwischen 4 Vol.-% und 17 Vol.-%
• Zündtemperatur ca. 640 ° C• Gasdruck im Tank 200 bar
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 16
Sicherheitseinrichtungen
Manueller Absperrhahn
Flaschenventil
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 17
Verkehrsunfall/Gasaustritt• Motor abstellen• Zündung ausschalten• Gefahrenbereich räumen und absperren• Fahrzeug aus geschlossenen Räumen entfernen• Fahrzeuginnenraum belüften• Gaskonzentration feststellen, Ansammlung in Hohlräumen
beachten• Ggf. für Querlüftung (Erdgas „verblasen“) sorgen, Einsatz
Lüfter, Zündquellen sind zu vermeiden, Fahrzeug ggf. kühlen• Sofern keine Gefahr droht, ist/sind die Absperreinrichtung(en)
der Tanks zu schließen• Brand: Brennt Gas am Abblasventil, ist nur bei zwingender
Notwendigkeit zu löschen: brennendes Gas ist kontrolliertes Gas
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 18
3.2 Flüssiggasantrieb
• Autogas
• Propan
• Butan
• LPG (Liquefied Petroleum Gas)
• GPL (Gaz Petroleum Liquide)
• Bi Fuel
Autogasfahrzeug Golf 6 Bi Fuel
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 19
Physikalische Eigenschaften von Autogas (Flüssiggas)
• Autogas besteht aus leicht zu verflüssigenden Kohlenwasserstoffen (hauptsächlich Propan, Butan, Propylen und Butylen)
• Für den Einsatz in Fahrzeugen wird Autogas odoriert• Autogas ist im gasförmigen Zustand schwerer als Luft
(Dichteverhältnis Autogas/Luft ca. 1,55) und verbreitet sich daher auf dem Boden
• Autogas ist bei einem Druck von 8 bar verflüssigt, das Volumen verringert sich erheblich
• Explosionsbereich zwischen 1,4 und 10,9 Vol.-%• Zündtemperatur ca. 460 ° C
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 20
SicherheitseinrichtungenTankabsperrung
Überdrucksicherung
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 21
Verkehrsunfall/Gasaustrittan einem Autogasfahrzeug
• Motor abstellen• Zündung ausschalten• Gefahrenbereich räumen und absperren• Fahrzeug aus geschlossenen Räumen entfernen• Fahrzeuginnenraum belüften• Gaskonzentration feststellen, Ansammlung in Hohlräumen
beachten• Ggf. für Querlüftung sorgen, Einsatz Lüfter• Zündquellen vermeiden• Brand: Brennt Gas am Abblasventil, ist nur bei zwingender
Notwendigkeit zu löschen: Brennendes Gas ist kontrolliertes Gas
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 22
3.3 Hybrid-/Elektrofahrzeuge
Bei Systemen und Bauteilen, die in Fahrzeugen oberhalb von 25 Volt Wechselspannung (AC) oder 60 Volt Gleichspannung (DC) betrieben werden, spricht man von Hochvoltsystemen bzw. Hochvoltfahrzeugen.
Hochvoltfahrzeuge
• Fahrzeuge mit Hybridantrieb
• Fahrzeuge mit reinem Elektroantrieb und
• Fahrzeuge mit Brennstoffzellen
Hochvoltfahrzeuge
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 23
HybridantriebEG-Rahmenrichtlinie 2007/46/EG
Hybridelektrofahrzeuge
„Hybridfahrzeuge, die zum Zweck des mechanischen Antriebs aus folgenden Quellen im Fahrzeug gespeicherte Energie/Leistung beziehen:
einen Betriebskraftstoff und einer Speichereinrichtung für elektrische Energie/Leistung (z. B. Batterie, Kondensator, Schwungrad/Generator usw.)“
Typ Leistung Spannung AnwendungsbeispieleMicro-Hybrid Start-Stopp-Systeme
Mild-Hybrid 15-30 kW 120-144 V wie Micro-Hybrid; zusätzlich rekuperativesBremsen, Antriebsunterstützung
Voll- oder 20-75 kW > 250 V wie Mild-Hybrid; zusätzlich elektrischer
Stron-Hybrid Antrieb/elektrisches Fahren
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 24
BegriffeVollhybrid Autos mit Elektro- und Verbrennungsmotoren.
Dank des Elektromotors sind kurze Strecken rein elektrischen Fahrens möglich. Die Bremskraft wird zurückgewonnen. Toyota Prius
Micro- und Mildhybrid Fahrzeuge, die nicht rein elektrisch fahren können.
Microhypride haben Spritsparsysteme und gewinnen einen Teil der Bremskraft zurück. 1er-BMW
. Beim Mildhybrid unterstützt ein Elektroantrieb den Ver-
brennungsmotor. Honda Insight
Plug-in-Hybrid Autos können Strecken von bis zu 50 Kilometern rein elektrisch zurücklegen. Ein Teil der Bremsenergie wird
zurückgewonnen. Die Batterie kann auch an Steckdosen geladen werden. Volvo V60 Hybrid
Hybrid mit Range Extender Der Elektromotor ist für den Vortrieb zuständig. Der Verbren-nungsmotor dient als Generator, der die Batterie lädt
Opel Ampera
Reine Elektrofahrzeuge Fahrzeuge besitzen nur einen elektrischen Antrieb, dessen Batterie übers Stromnetz gespeist wird. Mitsubishi i-MiEV
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 25
Volkswagen Touareg Hybrid
Parallel-Hybridantrieb
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 26
Elektroantrieb
Beispiel Smart ed (electric drive)
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 27
Elektrofahrzeug
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 28
Legende
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 29
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 30
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 31
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 32
Opel Ampera
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 33
BrennstoffzellenfahrzeugeDie Brennstoffzelle ist ein elektrochemischer Energiewandler, der aus Wasserstoff und dem Luftsauerstoff elektrischen Strom erzeugt. Mehrere Brennstoffzellen werden zu einem „Brennstoffzellenstack“ zusammengefasst, um die für den Antrieb eines Kfz benötigte Energie erzeugen zu können (batteriebetriebene Elektrofahrzeuge).
Einbau im KfzAufbau einer Brennstoffzelle
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 34
Brennstoffzelle
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 35
Mercedes B-Klasse (F-Cell)
ADAC-Motorwelt 11/2011
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 36
Wasserstoff wird in abblasgesicherten Drucktanks unter einem
Betriebsdruck von ca. 350 bar mitgeführt.
Neben der Explosionsgefahr bei unkontrollierter Entzündung des Wasserstoffs führen die
hohen elektrischen Spannungen zu Gefahrenbereiche im Motorraum und im Bereich der Brennstoffzellen-Unterbringung (Pkw-Kofferraum)
• Fahrzeuge mit Brennstoffzelle
• Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 37
Sofortmaßnahmen der Feuerwehr:
• Stromlosschaltung über Batterie-Hauptschalter oder
• Stromlosschaltung über Batterie-Trennschalter (ADR-Symbol)
Gleichzeitig mit der Stromlosschaltung schließen die Wasserstoffventile zu den Rohrleitungen.
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 38
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 39
Komponenten des Hochvoltnetzes
• Integrierter Motorgenerator(sowohl Antriebsmotor als auch Generator)
• Hybrid- und Motorsteuersystem• Rekuperatives Bremssystem• Hochvoltbatterie und Batteriemanagement• DC-/DC-Wandler• Hochvoltnetz
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 40
Hochvoltbatterie/Batteriemanagement• Metall-Hydrid-Batterien
(Nickel-Metall-Hydrid-Batterien)• Lithium-Ionen-Batterien• Batterien mit einem bis zu 300 ° C warmen Natrium-
Nickel-Chlorid-Elektrolyt
Hochvoltbatterie mit demontierter AbdeckungEinbau einer Hochvoltbatterie unter Kofferraumabdeckung
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 41
Entwicklung Hochvoltbatterien
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 42
DC-/DC-Wandler und Hochvoltnetz
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 43
Erkundung/Gefahrenabschätzung
• Wichtige Hinweise kann die Befragung von beteiligten Personen• Elektroautos besitzen keinen Verbrennungsmotor, kein Auspuff
vorhanden• Im Fahrzeug befindet sich ein entsprechend gekennzeichneter
Batterietrennschalter, z. B. im Armaturenbrett oder Motorraum• Sind Rettungskarten im Fahrzeug vorhanden• Den Tankfüllstutzen ersetzt eine Ladesteckdose• Der Akkumulator befindet sich wegen seiner Größe und seinem
Gewicht in der Regel im Heckbereich des Fahrzeuges, Blick unter die Abdeckung
• Die dick ummantelten Stromkabel führen vom Akku zu einem oder mehreren Elektromotoren. Die Kabel sind in den Schwellern oder unter dem Fahrzeug verlegt
• Absicherung Brandschutz (Beachte Einsatz Löschmittel)– Einhaltung von Mindestabständen nach VDE 0132
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 44
Sicherheitsregeln
• Spannungsfreiheit herstellen– Alle spannungsführenden Leitungen abschalten– Zündung ist auszuschalten– 12 V Batterie abklemmen– Interlock- und Service-Trennstecker an Hochvoltbatterie ziehen
• Gegen Wiedereinschalten sichern– Zündschlüssel, Interlock- und Servicetrennstecker sicher aufbewahren
• Spannungsfreiheit feststellen– Mit einem Spannungsprüfer Spannungsfreiheit feststellen (teilweise im Fahrzeug
vorhanden• Erden und Kurzschließen• Benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken
Grundsätzlich Fahrzeuge gegen Wegrollen sicher.Läuft Batterie-/Elektrolytflüssigkeit aus, ist diese mit Chemikalienbindemittel
aufzunehmen
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 45
4. Zusammenfassung
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Thema: Alternative AntriebeLehrgang : S ESKfz 11/1 46