Een dieselelektrische aandrijving van een voertuig (of dieselelektrische voortstuwing van een vaartuig) is een indirecte overbrenging waarbij een dieselmotor een generator aandrijft, die op zijn beurt de stroom levert voor een of meer elektromotoren. Dit soort overbrenging wordt voornamelijk toegepast bij schepen en treinen, en in mindere mate bij dieselauto's. Het zijn hybride voertuigen.

Werking Bij dieselelektrische aandrijving zit tussen de dieselmotor en de aandrijving een elektrische overbrenging. Deze laatste bestaat uit een of meer gelijk- of draaistroomgenerator en overeenkomstige elektromotoren. De snelheid van de gelijkstroommotor wordt geregeld door de veldstroom van het generatorveld. Bij de draaistroommotor wordt dit geregeld via het toerental van de dieselmotor.

Naast de aandrijving kan de opgewekte stroom ook gebruikt worden voor andere elektrische werktuigen vooral bij stilliggende schepen zoals baggerschepen en ijsbrekers.

Toepassing

Schepen miniatuur|Siemens Schottel azimuth thrusters. miniatuur|De Ymer in de winter van 1940 Het eerste schip dat was uitgerust met dieselelektrische voortstuwing, was de Russische tanker Vandal uit 1903. The Historical Process of the Diesel Electic Propulsion System. Maritime Faculty Journal, 2021 Deze was uitgerust met drie schroeven en voer op de Volga en de Kaspische Zee. Hiermee werd het probleem opgelost dat in die tijd motoren die direct de schroefas aandreven, hun draairichting niet konden omkeren. Aangezien de gebruikte gelijkstroommotoren 100% koppel hadden vanaf nul omwentelingen, werd dit concept al gauw gebruikt voor locomotieven.

Toen er omkeerbare dieselmotoren werden ontwikkeld, werd dieselelektrische voortstuwing minder populair. Maar onder meer doordat het maximale koppel over het hele toerenbereik beschikbaar was, werd het al gauw toegepast door sleepboten. Er werden hiervoor gelijkstroommotoren gebruikt, vaak in combinatie met een Ward-Leonardschakeling. Ook voor ijsbrekers was dit ideaal. Voor andere scheepstypes bood het ook voordelen, zodat er na verloop van tijd ook passagiersschepen, onderzeeboten, onderzoeksvaartuigen, kabelleggers en schepen in de offshore mee werden uitgerust.

De benodigde vermogens werden steeds groter en het gebruik van gelijkstroom zorgde ervoor dat de machines te groot werden. Door de ontwikkelingen in de vermogenselektronica werd het mogelijk om gebruik te maken van draaistroommotoren. Sindsdien is het aantal schepen dat is uitgerust met dieselelektrisch voortstuwing enorm toegenomen. De trendsetter voor cruiseschepen was de Queen Elizabeth 2, waarvan in 1986 de stoomturbines werden verwijderd, om plaats te maken voor negen MAN-dieselmotoren.MAN Diesel & Turbo: Marine Engines & Systems

Om de frequentie van de wisselstroom die van de generator afkomt direct of indirect om te vormen naar een frequentie die geschikt is om de schroef mee aan te drijven, worden meerdere systemen gebruikt: cycloconverter synchroconverter

In 1933 werd de eerste ijsbreker met dieselelektrische aandrijving in dienst genomen. Of a titan, winds and power: Transnational development of the icebreaker, 1890-1954, International Journal of Maritime History, 9 december 2021 De Zweden hadden in 1931 de opdracht aan de Kockums scheepswerf in Stockholm gegeven van de bouw van de Ymer. Overwegingen waren onder andere de lagere brandstof- en personeelskosten omdat met een kleinere bemanning kon worden volstaan. De Ymer kreeg een vermogen van 6000 pk en drie schroeven, waarvan twee achter en een voor. Het succes van de Ymer, een kort schip met veel vermogen, kreeg navolging in de Verenigde Staten die de ijsbrekers van de Windklasse daarop baseerde.

Vrijwel alle cruiseschepen zijn tegenwoordig dieselelektrisch - vaak in combinatie met azimuth thrusters - evenals shuttletankers, half-afzinkbare schepen, amfibische transportschepen en boorschepen. Vrijwel alle schepen die zijn uitgerust met dynamic positioning zijn ten minste deels dieselelektrisch.

Voordelen Flexibiliteit in plaatsing dieselmotor (niet gebonden aan schroefas) Geen keerkoppeling, noodzakelijk voor het veranderen van de draairichting van de schroef, nodig Constant groot koppel Mogelijkheid tot zeer langzaam draaien Bij deelbelasting kan een generator afgeschakeld worden, waardoor de resterende generatoren in het vermogensgebied komen met het hoogste rendement Betere manoeuvreereigenschappen

Nadelen Hoge kosten bij nieuwbouw Ingewikkelder constructie met elektronica Hoger brandstofverbruik bij volle belasting dan een langzaamlopende tweetakt dieselmotor

Treinen miniatuur|Railion 6452 De dieselelektrische locomotief werkt met een dieselmotor. Hierbij drijft de dieselmotor een generator of alternator aan, en met de opgewekte elektriciteit worden elektromotoren gevoed. Een versnellingsbak is hier niet meer nodig, omdat het toerental van de verbrandingsmotor geen invloed heeft op de snelheid van de trein. De dieselmotor draait min of meer constant op het gunstigste toerental en de snelheid en trekkracht van de trein worden elektrisch geregeld door de elektromotoren.

De door de generator opgewekte stroom kan eventueel worden opgeslagen in grote accu's welke dienstdoen als buffer of piekcapaciteit. De gelijkstroom uit de batterijen wordt toegevoerd aan serie- of draaistroommotorenIn het geval van draaistroommotoren is er een omvormer nodig die gelijkstroom omzet in draaistroom.. Deze motoren hebben een groot aanzetkoppel en zijn sterk genoeg om een goederentrein van honderden tonnen in beweging te krijgen.

Een voorbeeld van een dieselelektrische locomotief is de DE 6400 die in Nederland veel gebruikt wordt.

Auto's, vrachtwagens miniatuur|De dieselelektrisch aangedreven Liebherr T282 dumper. Hybride auto's kunnen gebruikmaken van een elektriciteit opwekkende dieselmotor/generator-combinatie, waarmee het dus dieselelektrische auto's worden. Hierbij gaat het er vooral om het brandstofverbruik omlaag te brengen.

Dieselelektrische aandrijving is ook toegepast bij militaire voertuigen, zoals tanks. Een voorbeeld hiervan is de onsuccesvolle Maus-tank. Tegenwoordig maakt geen enkele tank hier meer gebruik van, maar er wordt wel vaak gebruikgemaakt van diesel- of turbineaangedreven elektromotoren om de koepel of het kanon aan te drijven.

Meer succes had de dieselelektrische aandrijving op de civiele markt: grote dumptrucks als de Liebherr T282b of de LeTourneau L-2350-shovel worden op deze manier aangedreven. Ook NASA's gigantische Crawler-transporters zijn dieselelektrisch.

Zie ook Dieselhydraulische aandrijving

Noten

Categorie:Dieselelektrisch voertuig Categorie:Overbrenging Categorie:Scheepsvoortstuwing Categorie:Motortechniek