Lehrunterlage - feuerwehr-sachsen-anhalt.de · Brandschutz- und Katastrophenschutzschule Heyrothsberge Lehrgang : S ESKfz 11/1 Thema: Alternative Antriebe 3 1. Alternative Antriebssysteme

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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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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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2. Antriebssysteme

• Energiespeicher(mindestens 1)

• Benzin oder• Diesel(konventionell)

• EnergiewandlerMotor

eine Kraftstoffart monovalenter Antrieb

Verbrennungsmotor

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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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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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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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FFüührungsvorganghrungsvorgangLage/Auftrag

3. Einsatz/Einsatztaktik

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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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Informationsbeschaffung

• Befragung von Beteiligten• Aufkleber oder Typenkennzeichnung• Auspuff vorhanden?• Gekennzeichnete Trennschalter?• Rettungskarten vorhanden?• Überprüfung Tankdeckel• …

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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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Gefahren der Einsatzstelle(Gefahrenmatrix)

• Gesundheitsgefahren• Elektrizität• Brand-/ Explosionsgefahr

– Aggregatzustand– Stoffeigenschaften

• Fließender Verkehr• …

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Entschluss/Einsatzbefehl

• Vorgehensweise in der Erstphase• vfdb-Richtlinie 06/01• vfdb-Merkblatt „alternative Antriebe“• Gefahrenhinweise an Einsatzkräfte

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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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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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Sicherheitseinrichtungen

Manueller Absperrhahn

Flaschenventil

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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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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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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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SicherheitseinrichtungenTankabsperrung

Überdrucksicherung

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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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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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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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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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Volkswagen Touareg Hybrid

Parallel-Hybridantrieb

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Elektroantrieb

Beispiel Smart ed (electric drive)

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Elektrofahrzeug

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Legende

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Opel Ampera

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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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Brennstoffzelle

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Mercedes B-Klasse (F-Cell)

ADAC-Motorwelt 11/2011

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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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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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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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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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Entwicklung Hochvoltbatterien

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DC-/DC-Wandler und Hochvoltnetz

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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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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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4. Zusammenfassung

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