Neuer dieselelektrischer Antrieb kann Verbrauch halbieren / 22.10.2015

Bagger mit Hybrid-Antrieb

Auch Baumaschinen und Nutzfahrzeuge können von einem Hybridantrieb profitieren. Dies belegen Versuche mit einem dieselelektrischen Umschlagbagger. © Terex Deutschland GmbH
Der Hybridantrieb kombiniert einen 160 kW Dieselmotor mit einem 120 kW Motorgenerator © DEUTZ AG
Auslegung von Dieselmotor, Elektroantrieben und Energiespeicher © DEUTZ AG
© DEUTZ AG

Bei einem typischen Arbeitseinsatz eines Umschlagbaggers läuft der Dieselmotor etwa ein Drittel der Zeit nur im niedrigen Leerlauf. In dieser Zeit kann der Dieselmotor des Hybridmodells über die automatische Start-Stopp-Funktion abgestellt werden. Die Kraftstoffeinsparung übertrifft die Erwartungen der Entwickler. Sie errechneten unter diesen Bedingungen eine Einsparung von 48 Prozent.

 

Im praxisnahen Versuchsbetrieb konnten sie zeigen, dass der Bagger pro Betriebsstunde durchschnittlich 7,6 Liter weniger Diesel verbraucht. Ausschlaggebend hierfür ist in erster Linie die Energierückgewinnung aus der Bewegung des Oberwagens.

 

Die Elektrifizierung des Schwenkantriebs sparte im betrachteten Arbeitszyklus 20 Prozent Kraftstoff.

 

Wird zusätzlich die dynamische Drehzahlabsenkung genutzt, lassen sich die Verbrauchswerte sogar um mehr als 40 Prozent bzw. 9,7 l/h verbessern.

Hybridantrieb bringt höhere Spitzenleistung und niedrigeren Verbrauch

Dieselmotor mit E-Maschine und Hydraulikpumpe © DEUTZ AG
Der vollständige Hybridantrieb wurde 2013 auf einem Prüfstand getestet. © DEUTZ AG
Die kompakten Baugruppen des Hybridantriebes finden im Oberwagen des Baggers Platz (Draufsicht). © DEUTZ AG

Der neue Baumaschinenantrieb kombiniert Dieselmotor und Motorgenerator mit Supercap als Energiespeicher. Das neue System erwies sich als zuverlässig und robust. Beim Bagger dreht der Elektromotor-Antrieb den Oberwagen; Energie die beim Abbremsen frei wird, wird wieder in Strom umgewandelt. An den 160 kW starken Dieselmotor ist ein Generator angeflanscht, der die Supercaps auflädt. Bei Lastspitzen kehrt er seine Funktion um, arbeitet als Motor und unterstützt den Dieselantrieb. Die Supercaps haben gegenüber Lithium-Ionen-Akkus den Vorteil einer hohen Lade- und Entladeleistung und extrem großen Zyklenzahlen.

 

Hybride Antriebe versprechen auch in Nutzfahrzeugen und Baumaschinen Vorteile. Die vielfältigen Erfahrungen aus dem KFZ-Bereich lassen sich kaum übertragen, denn Anforderungen und Betriebsweisen unterscheiden sich grundsätzlich. Für die Antriebstechnik von Baumaschinen muss deshalb eine neue, standardisierte Hybridtechnik entwickelt werden. Diese lässt sich mit skalierbaren Energiespeichern für unterschiedlichste Maschinen wie Bagger, Gabelstapler oder Radlader anpassen.

 

Das Projekt „Green Industrial Diesel“ hat gezeigt, dass elektrische Hybridantriebe für Baumaschinen technisch möglich sind und erhebliche Einsparpotenziale bergen.

 

Die Wirtschaftlichkeit und Auslegung des Hybrid Systems und der eingesetzten elektrischen Komponenten, wie Motorgenerator, Umrichter und Supercap Pack, sind künftig noch zu optimieren. Weitere Forschungsarbeiten sollen helfen, die System-Kosten zu senken.

Mehr zum Projekt

Green Industrial Diesel (GRID)

Abschlussbericht ist erhältlich als externer Download von der TIB Hannover.

Projektbeteiligte:

Projektleitung:
DEUTZ AG
Validierung der Supercap Zellen:
RWTH Aachen, ISEA
Untersuchung der Störstrahlung:
EMC Test NRW GmbH
Supercap Pack:
WIMA
Gefährdungsanalyse:
TÜV Rheinland
Erprobung des Antriebs im Bagger:
Terex Deutschland
Elektrische Maschine und Umrichter:
Robert Bosch GmbH

Laufzeit:
2011-2014

Förderkennzeichen:
03ET1068A

Links

Hier geht es zum BINE Projektinfo über dieses Forschungsvorhaben.

Hybrid-Baumaschinen
BINE Projektinfo 11/2015 

Weitere Informationen

Langlebiger Dieselmotor mit elektronischer Steuerung
BINE-Projektinfo 06/2014

Emissionsarme Energieversorgung auf dem Rastplatz
BINE-Projektinfo 02/2013

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.