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Die Erfindung betrifft eine Straßenbaumaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Straßenbaumaschinen, wie Straßenfertiger und Beschicker, dienen der Herstellung von Straßenbelägen aus vorzugsweise Asphalt, aber auch Beton. Solche üblicherweise selbstfahrenden Straßenbaumaschinen verfügen über verschiedene Arbeitskomponenten. So weist beispielsweise ein Straßenfertiger eine Einbaubohle, ein Stampfermesser, eine Verteilerschnecke, einen Kratzerförderer und dergleichen auf. Ein Beschicker hingegen weist einen Kratzerförderer und einen Gurtförderer auf. Des Weiteren können die genannten Straßenbaumaschinen einen Vorratsbehälter zur Aufnahme von Straßenbaumaterial, einen Materialförderer sowie ein Fahrwerk aufweisen, welches durch einen Fahrantrieb angetrieben wird. Zumeist weisen diese Straßenbaumaschinen außerdem einen Bedienstand auf, von dem aus eine Bedienperson gegebenenfalls über eine Steuereinheit die Straßenbaumaschine mit samt ihrer Komponenten steuert bzw. kontrolliert.
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Selbstfahrende Straßenfertiger verfügen nicht nur über einen Fahrantrieb, sondern auch über mehrere andere Antriebe. Beispielsweise weist mindestens die hinter dem Straßenfertiger angehängte Einbaubohle Antriebe für mindestens eine Stampferleiste und/oder Vibratoren auf. Weitere Antriebe sind für Förderer zum Transport des vom Straßenfertiger einzubauenden Materials zur Einbaubohle und zum Antrieb einer Verteilschnecke zur Querverteilung des Materials vorgesehen. Die Antriebe arbeiten üblicherweise hydraulisch. Sie können aber auch ganz oder teilweise elektrisch arbeiten. Als primäre Energiequelle bzw. zur Erzeugung der Primärenergie dient bei bekannten Straßenbaumaschinen ein Verbrennungsmotor bzw. ein Dieselmotor. Dieser Dieselmotor erzeugt die Energie zum Betrieb der hydraulischen und/oder elektrischen Antriebe. Üblicherweise treibt der Dieselmotor über ein Pumpenverteilergetriebe mehrere Hydraulikpumpen an, die den Fahrantrieb und den anderen genannten Antrieben zugeordnete Hydraulikmotoren speisen. Der Dieselmotor liefert aber auch über einen Generator elektrische Energie zum Betrieb einer Heizeinrichtung für die Einbaubohle.
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Zu Beginn eines Einbauprozesses muss zunächst die Einbaubohle über die Heizeinrichtung auf Betriebstemperatur gebracht werden. Das Aufheizen der Einbaubohle kann rein elektrisch erfolgen, wobei die notwendige Energie durch den Dieselmotor zur Verfügung gestellt wird. Die übrigen Antriebe, insbesondere das Hydrauliksystem, für den Antrieb der weiteren Antriebe wird zu diesem Zeitpunkt nicht benötigt. Der Dieselmotor wird somit lediglich für das Aufheizen der Einbaubohle betrieben, wobei das Hydrauliksystem mitgeschleppt werden muss. Bei diesem Aufheizprozess wird somit unnötig viel Energie verbraucht und zudem klimaschädliche Emissionen erzeugt. Insgesamt wird während des Betriebs der Straßenbaumaschine eine erhebliche Menge an klimaschädlichen Abgasen erzeugt, wohingegen gleichzeitig die durch den Dieselmotor erzeugte Energie sehr ineffizient genutzt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Straßenbaumaschine zu schaffen, die während des Betriebs weniger Abgase erzeugt und mit der die zur Verfügung gestellte Primärenergie effizienter genutzt wird.
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Eine zur Lösung dieser Aufgabe dienenden Straßenbaumaschine weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Demnach ist es vorgesehen, dass eine Straßenbaumaschine, insbesondere ein Straßenfertiger oder ein Beschicker, eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie aufweist. Diese elektrische Energie dient für den Betrieb mindestens eines Elektromotors. Durch diesen mindestens einen Elektromotor können verschiedene Komponenten der Straßenbaumaschine, wie beispielsweise ein Fahrantrieb, ein Hydrauliksystem, ein Materialförderer, eine Verteilerstrecke, ein Steuersystem und/oder für eine Heizeinrichtung eine Einbaubohle, betrieben werden. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass es sich bei der Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie um ein Brennstoffzellensystem handelt. Dieses Brennstoffzellensystem besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Brennstoffzellen, welche in einer chemischen Reaktion Energie eines Brennstoffs und eines Oxidationsmittels direkt in elektrische Energie umwandeln. Durch diese direkte Umwandlung der chemische Energie in elektrische Energie kann ein besonders hoher Wirkungsgrad mit einer hohen Energieeffizienz erreicht werden. Darüber hinaus gestaltet sich die Erzeugung der elektrischen Energie durch Brennstoffzellen als besonders emissionsarm, wodurch die Erzeugung klimaschädlicher Abgase extrem reduziert werden kann. Da letztendlich wenigstens ein Großteil aller Antriebe der Straßenbaumaschine elektrisch betreibbar sind, eignet sich das Brennstoffzellensystem besonders gut, um die Primärenergie für einen energieeffizienten und umweltschonenden Betrieb der Straßenbaumaschine zu erzeugen. Durch eine entsprechende Dimensionierung des Brennstoffzellensystems lässt sich genügend Energie erzeugen, um sowohl die genannten Komponenten als auch den Fahrantrieb der Straßenbaumaschine zuverlässig für eine ausreichend lange Betriebszeit zu betreiben.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorsehen, dass das Brennstoffzellensystem derart ausgebildet ist, dass die Heizeinrichtung der Einbaubohle direkt mit elektrischer Energie versorgbar ist und/oder das über ein Pumpenverteilergetriebe, welches durch den mindestens einen Elektromotor antreibbar ist, ein hydrostatisches System mit Energie versorgbar ist. Unabhängig vom Betriebszustand der übrigen Antriebe lässt sich so die Heizeinrichtung für die Einbaubohle ein- und ausschalten bzw. beliebig steuern. Die anderen Antriebe, beispielsweise für das hydrostatische System, können dabei ausgeschaltet bleiben. Somit wird durch das Brennstoffzellensystem gerade nur so viel Energie erzeugt, wie notwendig ist, um die Einbaubohle aufzuheizen. Das hydrostatische System besteht im Wesentlichen aus einem Pumpenverteilergetriebe, das mindestens eine, meistens mehrere, Hydraulikpumpen antreibt, die einen Volumenstrom für Hydraulikmotoren oder Hydraulikzylinder zum Betrieb der oben genannten Komponenten bereitstellt. Beispielsweise dienen die Hydraulikzylinder dazu, die Einbaubohle in ihrer Position relativ zu dem Untergrund einzustellen. Die Hydraulikmotoren können beispielsweise für den Betrieb der Verteilerstrecke eingesetzt werden. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass diese Hydraulikaggregate für den Betrieb anderer Komponenten eingesetzt werden. Zum Betrieb ist das Pumpenverteilergetriebe über den Elektromotor mit dem Brennstoffzellensystem verbunden. Dabei erzeugt der Elektromotor, der direkt durch das Brennstoffzellensystem betrieben wird, das notwendige Drehmoment für das Pumpverteilergetriebe. Dadurch, dass sich die Heizeinrichtung für die Einbaubohle und das Pumpenverteilergetriebe unabhängig voneinander betreiben lässt, kann der Betrieb der Straßenbaumaschine besonders energieeffizient erfolgen.
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Vorzugsweise ist es außerdem denkbar, dass das Brennstoffzellensystem über mindestens eine Batterie verfügt, um elektrische Energie, die von dem Brennstoffzellensystem erzeugt wird, aber nicht direkt verbraucht werden kann, zu speichern, um die Energie bei Bedarf der Heizeinrichtung der Einbaubohle und/oder dem mindestens einen Elektromotor zuzuführen. Die mindestens eine Batterie kann dabei entweder direkt zwischen der Brennstoffzelle und der Heizeinrichtung bzw. dem Elektromotor positioniert oder parallel dazu geschaltet sein. Sowohl das Brennstoffzellensystem als auch die Batterie können über ein Energiemanagementsystem (EMS) verfügen, durch welches genau ermittelt wird, welche Energiemenge von den Verbrauchern, nämlich der Heizeinrichtung und dem Pumpenverteilergetriebe, benötigt und tatsächlich verbraucht wird. So wird von dem EMS direkt erkannt, wenn das Brennstoffzellensystem zu viel Energie erzeugt bzw. wenn von den Verbrauchern weniger Energie abgenommen wird. Die überschüssige elektrische Energie wird dann umgeleitet in die Batterie. Bei nächster bzw. bei einer geeigneten Gelegenheit wird sodann die in der Batterie gespeicherte Energie genutzt, um die Heizeinrichtung oder andere elektrische Antriebe der Straßenbaumaschine zu betreiben. Auch dies wird durch die EMS erkannt und gesteuert. Durch die Verwendung des automatisierten EMS kann ein besonders energieeffizienter Verbrauch der durch das Brennstoffzellensystem erzeugten Energie erreicht werden.
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Für die hier beschriebenen Brennstoffzellen kann als Brennstoff Wasserstoff, Methanol, Kohlegas oder ein Reformatgas verwendet werden. Dieser Brennstoff kann sodann in den Zellen mit dem molekularen Sauerstoff aus der Umgebungsluft oder aus mitgeführten Tanks in Reaktion gebracht werden. Für eine detaillierte Beschreibung der Funktion einer Brennstoffzelle wird auf die einschlägige Literatur verwiesen. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Niederdruck-Brennstoffzellen für die hier beschriebene Anwendung besonders geeignet ist. Da Niederdruck-Brennstoffzellen einen hohen Wirkungsgrad aufweisen und sehr energieeffizient arbeiten, sind sie besonders gut geeignet, um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen.
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Weiter kann es vorgesehen sein, dass der Straßenfertiger mindestens eine Batterie, vorzugsweise einen Akkumulator, aufweist. Diese Batterie kann über eine externe Energiequelle mit elektrischer Energie aufgeladen werden und zum Betrieb wenigstens einiger Komponenten oder des Fahrantriebs genutzt werden. Dazu ist es vorgesehen, dass die Batterie einen entsprechenden Anschluss, insbesondere einen Stecker, aufweist, mit dem sie an die externe Energieversorgung anschließbar ist. Diese Batterie lässt sich in das System der Straßenbaumaschine zur Versorgung der einzelnen Komponenten mit elektrische Energie integrieren, sodass die Batterie als zusätzliche Option für die Versorgung der Komponenten mit elektrischer Energie verwendet werden kann. Insbesondere, wenn lediglich die Heizeinrichtung für die Einbaubohle zu betreiben ist, bietet sich die Verwendung der mindestens ein Batterie als Energiequelle an. Um gegebenenfalls die einzelnen Komponenten, insbesondere die Motoren, mit einer Wechselspannung zu versorgen, ist der mindestens einen Batterie, genau wie dem Brennstoffzellensystem, ein Wechselrichter nachgeordnet. Um die verschiedenen Komponenten mit der richtigen Energiemenge zu versorgen, weist das System insbesondere eine entsprechende Steuerelektronik bzw. Leistungselektronik auf.
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Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht es vor, dass die Straßenbaumaschine über ein Thermomanagementsystem (TMS) mit einem Kühlmittelkühler zum Kühlen des Brennstoffzellensystems, der Batterie, des Elektromotors und der Leistungselektronik verfügt. Außerdem kann das TMS einen Hydraulikölkühler zum Kühlen des Hydrauliksystems aufweisen. Über dieses System lassen sich die genannten Komponenten bedarfsabhängig und somit sehr effizient kühlen. Da insbesondere beim Betrieb der Straßenbaumaschine hohe Temperaturen erreicht werden, ist eine derartige Kühlung notwendig, um den effizienten Betrieb aller Komponenten, insbesondere des Brennstoffzellensystems, zu gewährleisten. Dabei kühlt ein erster Kühlkreislauf das Brennstoffzellensystem, die Batterie, den Elektromotor und die Leistungselektronik. Ein zweiter Kühlkreislauf kühlt mittels eines geeigneten Kühlmittels das Hydrauliksystem. Da diese beiden Kühlkreisläufe unabhängig voneinander beschreibbar sind, kann auch hier eine hohe Effizienz erreicht werden, da stets nur die Komponenten gekühlt werden, für die durch das TMS eine erhöhte Temperatur festgestellt wurde. Dazu kann das System mehrere Temperaturfühler aufweisen, die direkt mit dem TMS kommunizieren.
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Erfindungsgemäß ist es denkbar, dass das Brennstoffzellensystem und/oder die mindestens eine Batterie direkt an einem Fahrzeugrahmen oder einem Bedienstand der Straßenbaumaschine angeordnet ist. Vorzugsweise befindet sich das Brennstoffzellensystem in der Nähe der Komponenten, die mit elektrischer Energie zu versorgen sind. Ein Ausführungsbeispiel kann es vorsehen, dass das Brennstoffzellensystem und die Batterie an einem Bedienstand vorzugsweise direkt oberhalb der Einbaubohle positioniert sind.
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Insbesondere ist es denkbar, dass an einem Fahrzeugrahmen oder an einem Bedienstand oder auf einem Dach des Bedienstandes oder in einem Motorraum oder auf der Einbaubohle der Straßenbaumaschine mindestens ein wechselbarer oder auffüllbarer Tank für einen Brennstoff befestigt ist. Bei diesen Tanks kann es sich um Gasflaschen handeln, die während des Betriebs der Straßenbaumaschine auswechselbar oder auffüllbar sind. Dabei ist eine Positionierung der Tanks an einer Außenwandung besonders vorteilhaft, da sie so besonders einfach und schnell zu wechseln sind, und zwar ohne dass dafür der Betrieb der Straßenbaumaschine unterbrochen werden muss. Vorzugsweise sind an der Straßenbaumaschine eine Vielzahl von Tanks für den Brennstoff, aber auch für das Oxidationsmittel, also Sauerstoff, anordbar.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Straßenbaumaschine einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor oder einen Wasserstoffmotor, aufweist, der an den Fahrantrieb der Straßenbaumaschine gekoppelt ist. Des Weiteren weist die Straßenbaumaschine ein Brennstoffzellensystem auf zum Betrieb der verschiedenen Komponenten der Straßenbaumaschine und/oder der Heizeinrichtung der Einbaubohle. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Straßenbaumaschine somit zwei energieerzeugende Vorrichtungen auf, nämlich einen Verbrennungsmotor und ein Brennstoffzellensystem. Diese beiden Vorrichtungen können komplementär bzw. ergänzend zueinander betrieben werden. Der Dieselmotor wird vorwiegend dafür eingesetzt, die Straßenbaumaschine zu bewegen. Insbesondere bei Fahrten auf einer Baustelle und zu einer Baustelle erweist sich ein leistungsstarker Dieselmotor als vorteilhaft. Während des Betriebs, bei dem die Straßenbaumaschine mit einer relativ geringen Geschwindigkeit bewegt wird, könnte die Straßenbaumaschine bzw. der Fahrantrieb alternativ auch mit dem Brennstoffzellensystem angetrieben werden. Das Brennstoffzellensystem dient bei diesem Ausführungsbeispiel in erster Linie dazu, die einzelnen Komponenten der Straßenbaumaschine und insbesondere die Heizeinrichtung der Einbaupole eines Straßenfertigers mit Energie zu versorgen. Gleichermaßen können die einzelnen Komponenten ihre Energie jedoch auch von dem Verbrennungsmotor beziehen.
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Insbesondere kann es die Erfindung auch vorsehen, dass über eine Steuereinheit der Betrieb des Brennstoffzellensystems und/oder mindestens eine Batterie und/oder ein Verbrennungsmotor regelbar ist, wobei das Brennstoffzellensystem, die Batterie und der Verbrennungsmotor unabhängig voneinander oder einander ergänzend betreibbar sind. Die Steuereinheit ermittelt dabei, insbesondere kontinuierlich sowie fortwährend, den Energiebedarf bzw. die Last an allen Antrieben. Außerdem ermittelt die Steuereinheit, welche Energien aktuell von dem Brennstoffzellensystem, der Batterie und/oder dem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt werden kann. Für die Versorgung der einzelnen Antriebe kann die Steuereinheit eine Priorisierung in der Art vornehmen, dass das Brennstoffzellensystem als Energielieferant bevorzugt wird und beispielsweise die Batterie und der Verbrennungsmotor nur im Bedarfsfall dazugeschaltet werden, um die Antriebe mit der erforderlichen Energiemenge zu versorgen. Gleichermaßen ist es ebenfalls denkbar, dass die Batterie oder der Verbrennungsmotor mit einer erhöhten Priorität behandelt werden. Durch dieses Abstimmen lässt sich die Straßenbaumaschine zuverlässig und besonders energieeffizient und somit umweltschonend und günstig betreiben.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Straßenfertigers,
- 2 eine schematische Darstellung eines hinteren Teils eines Straßenfertigers,
- 3 eine schematische Darstellung eines hinteren Teils des Straßenfertigers,
- 4 eine horizontale Schnittdarstellung durch einen hinteren Teil des Straßenfertigers,
- 5 Darstellung eines Antriebssystems für eine Straßenbaumaschine,
- 6 Darstellung eines weiteren Antriebssystems für eine Straßenbaumaschine, und
- 7 Darstellung eines weiteren Antriebssystems für eine Straßenbaumaschine.
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In der 1 ist schematisch ein Straßenfertiger 10 dargestellt, der zur Herstellung eines Straßenbelags, vorzugsweise eines Asphaltbelags, dient. Es sei allerdings ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die hier beschriebene Erfindung auch im Zusammenhang mit anderen Straßenbaumaschinen, wie beispielsweise einem Beschicker, anwendbar ist.
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Der Straßenfertiger 10 verfügt über eine zentrale Antriebseinheit 11, die als Verbrennungsmotor oder als Brennstoffzellensystem oder als Batterie oder als eine Kombination davon ausgebildet sein kann. Des Weiteren kann die Antriebseinheit 11 über Hydraulikantriebe, insbesondere Pumpenverteilergetriebe, Hydraulikpumpen und Hydraulikmotoren, verfügen. Die in der 1 schematisch dargestellte Antriebseinheit 11 bzw. der Ort der Antriebseinheit 11 auf dem Straßenfertiger 10 ist hier nur beispielhaft zu verstehen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch denkbar, dass die Antriebseinheit 11 an einer anderen Position auf dem Straßenfertiger 11 angeordnet ist.
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Der Straßenfertiger 10 weist außerdem ein Fahrwerk 12 auf, das im gezeigten Ausführungsbeispiel als Radfahrwerk ausgebildet ist. Das Fahrwerk 12 des Straßenfertigers 10 kann aber auch als Raupenfahrwerk ausgebildet sein. Das Fahrwerk 12 wird von der Antriebseinheit 11 derart angetrieben, dass der Straßenfertiger 10 in Fertigungsrichtung 13 fortbewegbar ist. In Fertigungsrichtung 13 gesehen ist vor der Antriebseinheit 11 ein wannenartig bzw. muldenartig ausgebildeter Vorratsbehälter 14 angeordnet. Der Vorratsbehälter 14 dient zur Aufnahme eines Vorrats des zur Herstellung des Straßenbelags dienenden Materials, insbesondere einer Asphaltmischung. Durch nicht gezeigte Förderorgane wird das Material vom Vorratsbehälter 14 unter der Antriebseinheit 11 entlang zum in Fertigungsrichtung 13 betrachtet hinteren Ende des Straßenfertigers transportiert. In Fertigungsrichtung 13 ist hinter der Antriebseinheit 11 eine Verteilerschnecke 15 angeordnet. Die Verteilerschnecke 15 erstreckt sich quer zur Fertigungsrichtung 13 und dient dazu, das Material über die gesamte Arbeitsbreite des Straßenfertigers 10 gleichmäßig zu verteilen.
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In Fertigungsrichtung 13 ist hinter der Verteilerschnecke 15 eine Einbaubohle 16 vorgesehen. Die Einbaubohle 16 ist an auf- und abbewegbaren Tragarmen 17 angehängt. Die Tragarme 17 sind schwenkbar am Fahrwerk 12 gelagert. Dabei ist ein in Fertigungsrichtung 13 vorderer Bereich der Tragarme 17 über Nivellierzylinder 18 an dem Fahrgestell des Fertigers 10 angelenkt. Außerdem ist ein in Fertigungsrichtung 13 betrachtet hinterer Bereich der Tragarme 17 über Hubzylinder 19 mit dem Fahrgestell des Straßenfertigers 10 verbunden. Durch Betätigung der Nivellierzylinder 18 lässt sich die Einbaudicke bzw. die Einbaustärke bzw. der Abstand zwischen einem Untergrund und der Einbaubohle 16 regeln.
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Die Einbaubohle 16 weist einen Bohlengrundkörper 20 auf mit einer darunter angeordneten Bohlenbodenplatte 21. Eine auf dem einzubauenden Material aufliegende Unterseite 22 der Bohlenbodenplatte 21 ist im Wesentlichen ebenflächig ausgebildet. Bei der Herstellung des Straßenbelags wird die Einbaustärke über die Nivellierzylinder 18 eingestellt und der Bohlengrundkörper 20 mit der Unterseite 22 der Bohlenbodenplatte 21 schwimmend über das heiße Straßenbaumaterial gezogen. Dabei schwimmt die Einbaubohle 16 auf dem Material auf.
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Der Einbaubohle 16 ist einer in der 1 nicht dargestellte Heizeinrichtung zugeordnet. Mit dieser Heizeinrichtung lässt sich die Bohlenbodenplatte 21 aufheizen. Gesteuert wird die Heizeinrichtung dabei durch eine Steuereinheit des Straßenfertigers 10. Über die Steuereinheit lässt sich die Bohlenbodenplatte 21 auf einen bestimmten Temperatur-Sollwert aufheizen. Dazu weist die Bohlenbodenplatte 21 mindestens einen Temperatursensor auf. Sobald der Temperatursensor, der vorzugsweise auf einer Oberseite der Bohlenbodenplatte 21 angeordnet ist, den Temperatur-Sollwert misst, wird das Aufheizen der Bohlenbodenplatte 21 durch die Heizeinrichtung unterbrochen.
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In der 2 ist in Fertigungsrichtung 13 betrachtet ein hinterer Bereich des Straßenfertigers 10 dargestellt. Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wurde auf die Darstellung des Antriebs 11 gemäß der 1 verzichtet. Erfindungsgemäß ist es denkbar, dass an einer Vorderseite 23 eines Bedienstandes 24, also im Bereich des Antriebs 11 bzw. eines Raums in dem sonst der Verbrennungsmotor angeordnet (Motorraum) ist, ein Brennstoffzellensystem 25 bestehend aus mehreren Brennstoffzellen 32 angeordnet ist (3). Dieses Brennstoffzellensystem 25 kann verschiedene Antriebe zum Antrieb des Fahrwerks 12 und/oder der Verteilerschnecke 15 und/oder der Einbaubohle 16 und/oder sonstiger Komponenten mit elektrischer Energie versorgen. Insbesondere ist es denkbar, dass durch das Brennstoffzellensystem 25 die Heizeinrichtung 33 der Einbaubohle 16 mit elektrischer Energie versorgt wird. Neben der Vorderseite 23 des Bedienstandes 24 bzw. dem Motorraum sind auch noch weitere Positionen an dem Straßenfertiger 10 denkbar, an dem das Brennstoffzellensystem 25 anordbar ist.
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Zur Versorgung des Brennstoffzellensystems 25 mit Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, sind dem Straßenfertiger 10 mehrere Wasserstofftanks bzw. Tanks 26 zugeordnet. Diese Tanks 26 können beispielsweise, wie in der 2 dargestellt, an dem Bedienstand 24 oder vor dem Bedienstand 24 oder unter dem Bedienstand 24 positioniert sein. Der Bereich, in dem sich bei bekannten Straßenfertigern der Verbrennungsmotor befindet, eignet sich bei Straßenfertigen 10 mit einem Brennstoffzellensystems 25 ebenfalls als Position für die Tanks 26. Insbesondere der Bereich, wo sich in der 1 die Antriebseinheit 11 befindet, eignet sich als Anbauposition für mehrere Tanks 26. Gleichermaßen ist es auch denkbar, dass die Tanks 26 beispielsweise direkt auf der Einbaubohle 16 positioniert sind. Bei einem weiteren möglichen Ausführungsbeispiel können die Tanks 26 auch zwischen dem Vorratsbehälter 14 und der Antriebseinheit 11 bzw. dem Motorraum positioniert sein. Für dieses Ausführungsbeispiel ist es denkbar, dass der Vorratsbehälter 14 in Fertigungsrichtung 13 betrachtet nach vorne verrückt wird. Falls erforderlich, wird ein Hauptrahmen für den Straßenfertiger 10 dazu verlängert. Bei diesen Tanks 26 kann es sich um auffüllbare oder auswechselbare Gasflaschen handeln. In der Regel ist es vorgesehen, dass der Straßenfertiger 10 genügend Tanks 26 mit sich führt, um für eine ausreichend lange Zeit die Versorgung des Brennstoffzellensystems 25 mit Wasserstoff zu gewährleisten und zwar ohne, dass andere Antriebe notwendig sind. Sollte sich während des Betriebs des Straßenfertigers 10 herausstellen, dass mehr Wasserstoff benötigt wird, als zur Verfügung steht, ist es denkbar, dass die Tanks 26 gewechselt oder aufgefüllt werden, ohne den Betrieb des Straßenfertigers 10 zu unterbrechen.
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Dem Straßenfertiger 10 bzw. dem Bedienstand 25 kann darüber hinaus eine Batterie 27 zugeordnet sein. Diese Batterie 27 kann im direkten Kontakt mit dem Brennstoffzellensystem 25 stehen, um elektrische Energie, die von dem Brennstoffzellensystem 25 erzeugt wird, aber von keinem Verbrauch abgenommen werden kann, zwischenzuspeichern. Im Bedarfsfall kann die Batterie 27 sodann die elektrische Energie wieder an die Komponenten bzw. die Motoren abgeben. Gleichermaßen ist es denkbar, dass die Batterie 27 über einen Stecker 28 durch eine nicht dargestellte externe Energieversorgung aufgeladen wird. Im Bedarfsfall kann durch die gespeicherte Energie der Batterie 27 sodann beispielsweise die Heizeinrichtung 33 der Einbaubohle 16 betrieben werden. Außerdem kann die Batterie 27 genutzt werden, um Leistungsspitzen abzufangen.
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In Fertigungsrichtung 13 betrachtet vor dem Bedienstand 24 kann gemäß der 4 ein durch einen Motor 29 angetriebenes Pumpenverteilergetriebe 30 positioniert sein. Dieses Pumpenverteilergetriebe 30 ist mit mindestens einer weiteren Pumpe 31 zur Versorgung eines Hydraulikmotors gekoppelt. Über das Pumpenverteilergetriebe 30 lassen sich verschiedene Komponenten des Straßenfertigers 10, wie beispielsweise der Nivellierzylinder 18 oder die Verteilerstrecke 15, mit Energie versorgen. Der Motor 29 zum Betreiben des Pumpenverteilergetriebes 30 wird direkt durch die Batterie 27 oder durch das Brennstoffzellensystem 25 mit elektrischer Energie versorgt.
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In der 5 ist stark schematisiert ein mögliches Ausführungsbeispiel einer möglichen Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie dargestellt. Dabei besteht das Brennstoffzellensystem 25 aus mehreren Brennstoffzellen 32, die mit einem Tank 26 für Wasserstoff und einer Batterie 27 verbunden sind. Das Brennstoffzellensystem 25 dient als Quelle für elektrische Energie zum Antrieb des Motors 29 und einer Heizeinrichtung 33 für die Einbaubohle 16. Bei dem in der 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Motor 29 direkt mit dem Pumpenverteilergetriebe 30 gekoppelt, das wiederum zwei Pumpen 31 antreibt. Diese Pumpen 31 sind beispielsweise mit einem Hydraulikzylinder 34 zum Antrieb beispielsweise eines Tragarms 17 und mit einem Fahrantrieb 35 zum Betreiben des Fahrwerks 12 gekoppelt. Es ist allerdings auch denkbar, dass das Pumpenverteilergetriebe 30 mit weiteren Pumpen 31 gekoppelt ist, welche andere Komponenten mit Energie versorgen. Die elektrischen Einrichtungen wie das Brennstoffzellensystem 25, Motoren 29, die Heizeinrichtung 22, der Fahranrieb 35 und das Pumpenverteilergetriebe 30 sind jeweils durch elektrische Leitungen 36, bzw. Kabel miteinander verbunden. Hydraulische Einrichtungen wie die Pumpen 31 und der Hydraulikzylinder 34 sind jeweils durch hydraulische Leitungen 37 miteinander verbunden.
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Bei dem in der 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wurde auf das Pumpenverteilergetriebe 30 verzichtet. Hier werden Motoren 29 zum Antrieb eines Fahrantriebs 35 und eines Hydraulikzylinders 34 sowie die Heizeinrichtung 33 direkt von dem Brennstoffzellensystem 25 mit elektrischer Energie versorgt. Bei dem in der 6 dargestellten Ausführungsbeispiel kann abgesehen von der Energieversorgung des Hydraulikzylinders 34 komplett auf Hydraulikleitungen verzichtet werden. Vielmehr handelt es sich bei der Energie zum Betreiben der in der 6 dargestellten Komponenten ausschließlich um elektrische Energie.
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Schließlich ist in der 7 ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Batterie 27 über einen Stecker 28 durch eine externe Energieversorgung mit elektrischer Energie aufgeladen werden kann. Wie bereits ausgeführt, kann diese Batterie 27 dazu dienen, von dem Brennstoffzellensystem 25 zu viel erzeugte Energie zu speichern. Durch die Verwendung der Batterie 27 lässt sich die Betriebsdauer des Straßenfertigers 10 verlängern. Außerdem ist es denkbar, dass die Batterie zur Versorgung bestimmter Komponenten, wie beispielsweise der Heizeinrichtung 33, verwendet wird. So ist es denkbar, dass als alleinige Energiequelle die Batterie 27 betrieben wird, um wenigstens zeitweise bestimmte Komponenten anzutreiben.
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Über eine nicht dargestellte Steuereinheit kann sowohl die Last an den einzelnen Antrieben bzw. Komponenten als auch die zur Verfügung stehende Energie bestimmt werden. In Abhängigkeit von der Höhe der Last sowie von der zur Verfügung stehen Energie wird sodann das Brennstoffzellensystem 25 betrieben und gegebenenfalls die Batterie 27 sowie der Verbrennungsmotor zur Energieversorgung hinzugezogen oder, sofern dies energieeffizienter ist, lediglich die Batterie 27 verwendet, um einzelne Komponenten mit Energie zu versorgen. Über die Steuereinheit lässt sich die Energieversorgung der Komponenten derart steuern, dass ein besonders energieeffizienter sowie umweltschonender Betrieb des Straßenfertigers 10 möglich ist.
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Bezugszeichenliste:
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- 10
- Straßenfertiger
- 11
- Antriebseinheit
- 12
- Fahrwerk
- 13
- Fertigungsrichtung
- 14
- Vorratsbehälter
- 15
- Verteilerschnecke
- 16
- Einbaubohle
- 17
- Tragarm
- 18
- Nivellierzylinder
- 19
- Hubzylinder
- 20
- Bohlengrundkörper
- 21
- Bohlenbodenplatte
- 22
- Unterseite
- 23
- Vorderseite
- 24
- Bedienstand
- 25
- Brennstoffzellensystem
- 26
- Tank
- 27
- Batterie
- 28
- Stecker
- 29
- Motor
- 30
- Pumpenverteilergetriebe
- 31
- Pumpe
- 32
- Brennstoffzelle
- 33
- Heizeinrichtung
- 34
- Hydraulikzylinder
- 35
- Fahrantrieb
- 36
- elektrische Leitung
- 37
- hydraulische Leitung
