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Cat 988K XE, der erste Radlader mit diesel-elektrischem Antrieb. Der Elektrobooster sorgt dafür, dass der XE um 25 Prozent weniger Sprit verbraucht.

Zum Tanken an die Steckdose

12.02.2018

Auch für Baumaschinenhersteller sind Elektroantriebe ein heißes Thema geworden. Derzeit werden im Wettlauf um die Kunden zahlreiche Prototypen zur Serienreife gebracht.
 

Der diesel-elektrische 100-Tonnen-Muldenkipper T 236 von Liebherr kombiniert Vorteile der Elektroantriebsinnovationen mit einem vertikal integrierten Litronic- Plus-Generation-2-AC-Antriebssystems.
Der Elektro- Kompaktbagger-Prototyp EX02 von Volvo wurde mit einem Intermat Innovation Award ausgezeichnet.

Schon vor mehr als zehn Jahren meinte Wiens Umweltstadträtin Ulli Sima, Dieselpartikelfilter für Baumaschinen wären notwendig, da in Wien sehr viele Kräne die Luft verschmutzten. Mittlerweile sind die Filter aufgrund EU-Richtlinien bei Dieselmaschinen vielfach Standard. In Kränen steckt aber nach wie vor ein Elektromotor, der heute wie damals emissionsfrei arbeitet. Auf diese Weise werden bald mehr Baumaschinen betrieben. Entsprechende Signale senden alle führenden Hersteller. Deutlich für die Nutzung von Elektromotoren im Offroad-Sektor spricht sich Deutz aus. Mitte Jänner betonte das Unternehmen bei der Intermat in Paris ausdrücklich, dass die Elektrifizierung ein wesentliches Thema sei und mit Hochdruck vorangetrieben werde. Den quasi offiziellen Startschuss gab Deutz im Vorjahr mit der Akquisition von Torqeedo. Das Unternehmen im bayrischen Gilching hat sich in den letzten zwölf Jahren mit der Konstruktion strombetriebener Innen- und Außenborder einen Namen gemacht und gilt als „Tesla für das Wasser“.
Torqeedo-Gründer Christoph Ballin und Ralf Plieninger sitzen mittlerweile im Topmanagement der Deutz AG. Ihr Know-how bei Elektromotoren, Batteriemanagement, Leistungselektronik und Systemintegration fließt nun in die Entwicklung hybrider und vollelektrischer Offroad-Motoren von Deutz. „Wir starten so frühzeitig in den Wettbewerb und sehen gute Marktchancen. Kunden können ein deutlich erweitertes Produktangebot erwarten mit klarem Bekenntnis zur Elektrifizierung“, erklärte Frank Hiller, Vorstandsvorsitzender des Konzerns. Die ersten E-Produkte sollen in rund zwei Jahren auf den Markt kommen. Drei Jahre später will der Motorspezialist fünf bis zehn Prozent des Umsatzes mit hybriden oder vollelektrischen Antrieben erzielen. „Wir sehen sehr gute Einsatzmöglichkeiten bei Anwendungen im niedrigen und mittleren Leistungsbereich mit schwankendem Leistungsbedarf bzw. niedrigem Lastprofil“, so Ballin. Bei größeren Maschinen seien elektrische Antriebe als Komponenten von Hybridantrieben zur Unterstützung von Verbrennungsmotoren sinnvoll. Ähnliche Elektrifizierungsstrategien verfolgen auch andere Hersteller von Motoren beziehungsweise Baumaschinen. 
Caterpillar stellte zum Beispiel im Vorjahr auf der Steinexpo den ersten Radlader mit diesel-elektrischem Antrieb vor. Im Cat 988K XE treibt ein Dieselmotor einen Reluktanz-Generator an. Im Generator integriert ist der Pumpenantrieb für die Arbeitshydraulik, die nach wie vor mechanisch angetrieben und elektro-hydraulisch vorgesteuert wird. Der Fahrantrieb erfolgt über einen Elektromotor und einen konventionellen Antriebsstrang in beiden Achsen. Die Technologie verknüpfe einfachen technischen Aufbau, sehr guten Wirkungsgrad, feine Regelbarkeit und Wartungsarmut. Zum Resultat meint Friedrich Mozelt, Geschäftsführer von Zeppelin Österreich: „Der Elektrobooster sorgt dafür, dass der XE-Radlader um 25 Prozent weniger Sprit verbraucht.“ Durch das große Minus beim Diesel soll sich der Rad­lader in einem vernünftigen Zeitraum amortisieren. Caterpillar und der durch Zeppelin in Österreich vertretene Hersteller Schäffer arbeiten auch an vollelektrischen kleinen Radladern. Vor dem Martkeintritt müsse die Lösung aber „so gut funktionieren wie das Freibrennen des Dieselpartikelfilters unserer Abgasreinigungsanlage“. Vor allem das Laden der Batterie müsse den Anforderungen der Baustelle genügen. Bei Liebherr hält man sich mit Infos über elektrische Lösungen­ zurück. Allerdings stellte man schon auf der Bauma 2016 das selbstentwickelte Liduro-Energiespeichersystem vor, basierend­ auf Doppel­schichtkondensatoren für mobile wie stationäre Anwendungen. Im November 2017 wurde bereits ein ausgereiftes Produkt präsentiert. Das Komplettsystem mit Energiegehalt von 1,5 MJ ermöglicht die Aufnahme und Abgabe einer Leistung von 100 kW in 15 Sekunden. Die Technik mit Doppelschichtkondensatoren biete bei vielen Lade- und Entladezyklen oder temporär hohen Lastspitzen wie bei Kränen oder Gabelstaplern Vorteile gegenüber Batterien. Diesel-elektrische Antriebe sind für Liebherr seit vielen Jahren Standard in Muldenkippern. Das im Oktober präsentierte Modell T 236 kombiniert die Vorteile der Elektroantriebsinnovationen mit einem vertikal integrierten Litronic-Plus-Generation-2-AC-Antriebssystem.
Das wahrscheinlich größte reine Elektrofahrzeug der Welt hat die Schweizer Tochterfirma von Kuhn im Joint Venture mit Lithium Storage gefertigt: Ein gebrauchter Dieselmuldenkipper mit 110 Tonnen wurde umgebaut. Das Akkupaket – Lithium-Eisenphosphat-Batterien – wird bei der Talfahrt mit beim Bremsvorgang gewonnener Energie geladen. Mit dem Gratisstrom geht es dann wieder bergauf. Der Dumper ist aber ein mehr oder weniger handgefertigtes Einzelstück: „Es gab diese Kundenanfrage, und wir wollten zeigen, was wir mit unserem Partner alles machen können“, erzählt Stefan Kuhn. Jetzt will man mit dem gewonnenen Know-how weiterarbeiten: „Es können mit dieser Technologie auch andere Maschinen elektrifiziert werden, wir werden schauen, was sich hier realisieren lässt.“

Zehnfache Effizienzsteigerung

Auf den Stromantrieb setzt auch Volvo. Der Elektro-Kompaktbagger EX02 des Herstellers wurde mit einem Intermat Innovation Award ausgezeichnet. Die ausschließlich elektrische Maschine verspricht zehnfache Effizienz bei einem Zehntel des Geräuschpegels. Mit zwei Lithium-Ionen-Batterien soll der Bagger acht Stunden arbeiten. Anstelle der Hydraulik werden elektromechanische Linear­aktuatoren eingesetzt, die ebenfalls zu mehr Effizienz beitragen. Außerdem kann der Bagger via Smartphone ferngesteuert werden. Bei Radladern hat Volvo ebenfalls einen Prototyp mit Hybridantrieb entwickelt. Hier finden sich an den Rädern montierte elektrische Antriebsmotoren, außerdem Elektrohydraulik, ein Energiespeicher und ein deutlich kleinerer Dieselmotor mit neuer Maschinenarchitektur. Diese Kombination ermöglicht es, die Kraftstoffeffizienz um bis zu 50 Prozent zu verbessern. Die neue Maschine wird derzeit mit Waste Management – dem größten Umweltdienstleistungs- und Recyclingunternehmen in Nordamerika – im Feld getestet. 
Die Entwicklung vom Prototyp zum marktreifen Gerät dauert oft länger als geplant. Diese Erfahrung musste Bobcat machen. Das Unternehmen zeigte auf der letzten Baumaschinenausstellung in München den elektrischen Prototyp eines Kleinbaggers – er ist noch immer nicht serienreif. „Wir wollen nicht mit Kabel fahren. Unser Ziel ist ein reiner Akkuantrieb, der lange Betriebsdauer ermöglicht und schnell wiederaufladbar ist“, erzählt Rene Kappus, Bobcat-Verkaufsleiter für die D-A-CH-Region. Erst wenn alles hundertprozentig funktioniere, gehe man auf den Mark. Alles andere werde von den Kunden nicht akzeptiert. Bei der Bauma 2019 könnte es aber so weit sein, lässt Kappus durchblicken.
Alle diese neuen Hybrid- und Elektromaschinen bedeuten aber noch lange nicht das Ende für den Dieselantrieb. Das betont insbesondere auch Deutz, wo die Elektrifizierung wie geschildert mit Hochdruck vorangetrieben wird. „Unsere sauberen Dieselmotoren sind aufgrund der Leistungsbedarfe aus Off-Highway-Anwendungen noch über viele, viele Jahre nicht wegzudenken“, sagt Vorstandsvorsitzender Hiller. Wobei der Diesel in Zukunft mitunter nicht mehr mit Diesel fahren wird: Beim 15. Internationalen Fachkongress für erneuerbare Mobilität, der Ende Jänner in Berlin stattfand, stellte Deutz zwei Forschungsprojekte vor, die sich mit Pflanzenölkraftstoffen und ihren Auswirkungen auf die Abgasnachbehandlung auseinandersetzten. Auch mit dem Einsatz sogenannter E-Fuels oder Power-to-Liquid-Kraftstoffe beschäftigt sich Deutz. Diese Treibstoffe werden synthetisch hergestellt, im Idealfall mit überschüssigem Strom aus Wind- und Solarkraftwerken, und wären somit CO2-neutral – grüner Treibstoff sozusagen.
Bevor die meisten dieser verlockenden Techniken auf den Markt kommen, haben die Maschinenhersteller aber noch eine Hausaufgabe beim guten alten Diesel zu lösen: Die Euro-V- bzw. Tier-5-Emissionsvorschriften. Das sollte, so meinen die meisten Experten, im Vergleich zu den Herausforderungen der bisherigen Euro- und Tier-Regelungen eine relativ einfache Aufgabe sein. Im Mittelpunkt der Vorschriften stehen ultrafeine Rußpartikel im Submikrometerbereich. Vermutlich werden deshalb ab 2020 alle neuen Baumaschinen zusätzlich zu den bisherigen Abgasreinigungssystemen neu konstruierte Dieselpartikelfilter haben. Einige Hersteller haben ihre Stufe-5-Maschinen schon marktreif. Komatsu wird im August 2018 mit dem Radlader WA-100 seine erste Maschine für diese Emissionsvorschriften präsentieren.

Autor/in:
Wolfgang Pozsogar
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