Hybridbagger Caterpillar 366F LN
Baumaschinenantriebe

Diesel und Elektromotor in guter Symbiose

Aus dem Abbremsen jeder Schwenkbewegung Energie für den Antrieb gewinnen: Das können Hybridbagger wie der Cat 366F LN – und verbrauchen so bis zu einem Viertel weniger Kraftstoff als herkömmliche Modelle. (Bild: Zeppelin)

Ob umschaltbar, diesel-elektrisch oder rein elektrisch: Neue Antriebe für Baumaschinen stellen Hersteller und Betreiber vor große Aufgaben. Dazu gehört es auch, ungenutzte Energie aufzufangen, kurzzeitig zu speichern und bei Bedarf wieder in den Antrieb einzuspeisen. Doch nicht jeder Ansatz ist für jeden Maschinentyp geeignet. Und auch der Diesel hat noch lange nicht ausgedient.

Am Bau wird hart gearbeitet. Baumaschinen, ob klein oder groß, dürfen deshalb keine Antriebsschwächen haben. Die zeichnen sich leider jedoch ab: Dieselmotoren, seit Jahrzehnten die treibende Kraft in fast allen Baumaschinen, sind ins Gerede gekommen, sollen sauberer arbeiten, weniger Rußpartikel und Feinstaub erzeugen. Der technische Aufwand für eine intensive Abgassäuberung aber ist mittlerweile enorm. Zugleich fordern immer mehr Ausschreibungen Baumaschinen sauberen Antrieben, oft wird bereits über Umweltzonen in Städten für Lkw und Baumaschinen debattiert. Kaum ist in Europa die Abgasstufe IV (entspricht Tier 4 in den USA) abgehandelt, zeichnet sich schon die EU-Stufe V mit ab 2019 noch weiter verschärften Grenzwerten ab. Und alle reden über CO2-Erzeugung, Feinstaub, Klimawandel und nachhaltige Energieerzeugung.

Eines steht unzweifelhaft fest: Energie ist viel zu kostbar, als dass sie auch bei Baumaschinen ungenutzt verpuffen darf. Zugleich benötigen die Maschinen für viele Arbeiten einfach auch viel Kraft und daher oft große Energiemengen. Energie aus fossilen Kraftstoffen wie Öl und Gas ist aber nur begrenzt vorhanden. Und regenerative Energie aus Wind, Sonnenlicht und Wasserkraft muss mit entsprechender Anlagentechnik erzeugt und verteilt werden. All dies verlangt Abbau und Aufbereitung diverser Rohstoffe, Herstellung und Transport, Bau und Wartung von Anlagen, dazu eine ausgedehnte Infrastruktur sowie unzählige Lkw und Maschinen – die dann wiederum ebenfalls viel Energie benötigen.

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An der Rückgewinnung kostbarer, aber oftmals ungenutzter Energieanteile in Baumaschinen führt wohl kein Weg vorbei. Das jedoch erfordert komplexere Antriebssysteme, die Kombination mehrerer Antriebsarten sowie kompakte, leichte und robuste Energiespeicher. Insofern werden neue Antriebslösungen, die den spezifischen Arbeitsweisen der Maschinen, ihren typischen Bewegungen sowie den Voll- und Teillastphasen ihrer Motoren optimal angepasst sind, den standardisierten Diesel verdrängen. Anders als bei Pkw, Bussen und Lkw wird es für Baumaschinen jedoch keine Standardlösungen geben. Schon bei den Nutzungsprofilen und Lastverläufen gibt es keinen greifbaren Durchschnitt: Manche Motoren haben einen extrem hohen Volllastanteil, andere tuckern meist nur in Teillast. Einige Maschinen benötigen zum Fahren wenig Energie und für ihre Arbeit viel, andere bringen ihre gesamte Arbeitsleistung mit der Fahrbewegung auf.

Was im Einzelfall sinnvoll ist, muss von Maschine zu Maschine erwogen werden. Entsprechend breit ist das Ideenspektrum: Es umfasst etwa hydraulische und elektrische Energiespeicher, die nicht nur Energie zurückgewinnen, sondern auch – vom Motor bei weniger Kraftbedarf erzeugt – kontinuierlich auffangen und speichern. Dazu gehören auch innovative Radladergetriebe als Kombination von mechanischem und hydrostatischem Antrieb, umschaltbare Diesel- und Elektroantriebe, Gasantriebe oder auch diesel-elektrische Antriebe auf Wechselstrombasis.