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O+P Fluidtechnik 6/2016

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04 36-Tonnen-Hybridbagger mit elektrischem Schwenkwerk (Komatsu) 05 Hybridwalze mit Hydrospeichern (Hamm) SPECIAL / BAUMA NACHLESE Komatsu führte bereits 2008 den Hybridbagger „PC200-8“ auf dem japanischen, chinesischen sowie dem amerikanischen Markt ein. Auf Basis der gesammelten Erfahrungen wurde die Technik auf Bagger der 21-Tonnen-Klasse ausgeweitet. Mit der Vorstellung des „HB335LC-1“, brachte Komatsu das erste Modell eines 36-Tonnen- Hybridbaggers auf den Markt, welcher in zweiter Generation nun auch in Europa zur Verfügung steht (Bild 04). Dabei setzt der Konzern auf einen 53 kW starken Elektromotor, über den der Oberwagen geschwenkt wird, sowie einen Generatormotor, der direkt an den Dieselmotor gekoppelt ist (Bild 03, Kategorie R3). Beim Verzögern wird Energie mittels Super-Caps (Doppelschicht-Kondensatoren) gespeichert, die sich durch hohe erreichbare Zyklenzahlen und Lade-/Entladeleistungen auszeichnen. Die zur Verfügung stehende Energie wird zur erneuten Drehung des Oberwagens oder zur Unterstützung des Dieselmotors eingesetzt. Terex bearbeitet zusammen mit Deutz und Bosch ein Forschungsprojekt zur Hybridisierung eines Umschlagbaggers mittels elektrischem Schwenkantriebs. Hitachi und Kobelco verfolgen grundsätzlich ähnliche Konzepte zur Hybridisierung, allerdings wird der Schwenkantrieb jeweils als Kombination aus Hydromotor und Elektrogenerator/-motor ausgeführt (Bild 03, Kategorie R2), wodurch sich zwei parallele Leistungspfade mit entsprechend mehr Freiheitsgraden in der Leistungssteuerung ergeben. Präsentiert wurden jeweils Maschinen der 20-Tonnen-Klasse (Hitachi ZH210LC-5B, Kobelco SK200 H). Im Bereich der Super-Caps, die durchgehend als Basis für elektrische Hybridsysteme dienen, stellte Liebherr eine Weiterentwicklung vor. Das Energiespeichersystem „Liduro“ besitzt eine Kapazität von 15 F bzw. eine Energiemenge von 1,5 MJ pro Modul und ist für die Leistungsabgabe und -aufnahme von 100 kW in 15 Sekunden geeignet. Durch die CAN-fähige Schnittstelle lassen sich bis zu zehn dieser Module koppeln, wodurch auch für Maschinen höherer Leistungsklassen Speichermodule zur Verfügung stehen. Alternativ zum elektrischen Hybrid stellten Hyundai und Caterpillar bereits in der Vergangenheit hydraulische Lösungen vor [1]. In der Maschinenklasse über 35 Tonnen präsentierte Caterpillar mit dem „336F LN XE“ den Nachfolger des „336E H“. Hierbei arbeitet die hydraulische Schwenkeinheit im geschlossenen Kreis. Wird der Oberwagen verzögert, dient der Motor als Pumpe und fördert Öl in einen Druckspeicher. Die zur Verfügung stehende Energie dient beim erneuten Drehen zur Beschleunigung (Bild 03, Kategorie R1). Ein weiteres Beispiel für die hydraulische Hybridisierung stellte Hamm vor. Mit dem Prototypen „HD+90i“ (Bild 05) gelang es dem Hersteller, eine serientaugliche Technik für Hybridwalzen zu entwickeln. Wird im Betrieb nicht die maximale Motorenleistung abgefordert, fördert die 20 kW starke Hydraulikpumpe in einen Speicher. Auftretende Leistungsspitzen, die beim Reversieren oder Aktivieren der Vibration entstehen, können vollständig über die Energie im Druckspeicher abgedeckt werden. Damit gelingt es Hamm, das Aggregat von 85 auf 55,4 kW zu verkleinern, wodurch die Tandemwalze nicht mehr der Abgasstufe IV, sondern IIIB unterliegt. Wie erfolgreich ein ganzheitlicher Entwicklungsansatz in Verbindung mit rein hydraulischer Energiespeicherung sein kann, zeigt sich am Antriebskonzept des „STEAM“-Baggers (Bild 06) der RWTH Aachen, das in der Kategorie „Forschung“ für den Innovationspreis der bauma nominiert war. Ein wesentlicher Bestandteil des Konzepts ist es, das Potenzial zur Betriebspunktoptimierung des Dieselmotors sowie zur Energierekuperation aus der Bewegung des Auslegers zu nutzen und sich nicht allein auf die Hybridisierung des Schwenkwerksantriebs zu beschränken (Bild 03, Kategorie L1 und R1). Zu den Hauptmerkmalen des Systems zählen eine Ventilschaltung nach dem Prinzip der aufgelösten Steuerkanten sowie die Verwendung von Hydrospeichern auf zwei Druckniveaus [4]. Durch den parallelen Aufbau zweier Hydrauliksysteme auf derselben Maschine ist ein direkter Vergleich bezüglich Produktivität und Kraftstoffverbrauch möglich. Mit der STEAM-Hydraulik verbrauchte die Maschine beim 90°-Verladezyklus bis zu 30 % weniger Diesel gegenüber dem klassischen Load-Sensing-Hydrauliksystem und erreichte gleichzeitig eine geringfügig höhere Verladeleistung. ELEKTRISCH-HYDRAULISCHE ANTRIEBSSYSTEME Mehrere Hersteller präsentierten elektrisch-hydraulische Antriebssysteme in mobilen Anwendungen. Gemeinsame Vorteile dieser Lösungen sind der lokal CO 2 -emissionsfreie Betrieb und die geringere Geräuschentwicklung gegenüber dem Betrieb mit Dieselmotor. Die Entwicklungsspanne reicht von reinen Plug-In-Lösungen bis hin zu Hybridsystemen, die den Spitzenleistungsbedarf mit Unterstützung der Batterie abdecken. Bei letzteren Systemen besteht eine wesentliche Motivation in der Senkung der benötigten Dieselmotorleistung unter 56 kW (Emissionsgrenzwerte Stufe IV) bei unveränderter Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems. 62 O+P – Ölhydraulik und Pneumatik 6/2016

BAUMA NACHLESE Im Bereich Lkw-Ladekrane werden unterschiedliche Konzepte verfolgt. Palfinger präsentierte das bereits 2013 eingeführte Antriebsmodul „Hybrid Drive“ in einer höheren Leistungsstufe. Neben 7,5 und 15 kW steht nun auch eine Ausführung mit 30 kW elektrischer Antriebsleistung zur Verfügung, die mittels verstellbarer Axialkolbenpumpe (A11VO) einen Volumenstrom bis zu 130 l/min liefert. Für den Antrieb des neuen Langarmkrans „PK 200002 L SH“ (Bild 07) kommen zwei dieser 30-kW-Module zum Einsatz, wobei auch der Betrieb im Einkreissystem möglich ist. Mit der elektrischen Versorgung per Kabel von einem stationären Anschluss (16 bis 64 A) ist das System für länger andauernde Kranarbeiten auf einer Baustelle bzw. in geschlossenen Hallen vorgesehen. Der Lkw-Dieselmotor kann bei reinem Kranbetrieb abgeschaltet bleiben. Ist kein Stromanschluss verfügbar, erfolgt die Versorgung der Kranhydraulik klassisch über die Pumpe(n) am Nebenabtrieb des Lkw-Dieselmotors. Hiab zeigte ein Konzept für einen elektrisch-hydraulischen Kranantrieb, bei dem als Pumpenantrieb ein Elektromotor komplett an die Stelle des Nebenabtriebs vom Lkw-Dieselmotor rückt. Somit erfolgt der Kranbetrieb ausschließlich elektrisch-hydraulisch. Um im Betrieb unabhängig von stationären elektrischen Anschlüssen zu sein, wird das Trägerfahrzeug mit einer Lithium-Ionen-Batterie ausgestattet, deren Ladekapazität für einen vollen Arbeitstag im Verteilerverkehr ausreicht und die nach Schichtende binnen weniger Stunden wieder aufgeladen werden kann. Neben dem Betrieb innerhalb von Gebäuden wurde das System vor allem für den Einsatz in geräusch- und schadstoffsensiblen Innenstadtbereichen entwickelt. Beiden Systemen gemein ist die Tatsache, dass die Steuerungsarchitektur der Hydraulik (LS-Pumpenregelung) gegenüber der herkömmlichen Lösung nicht verändert wurde. Die E-Maschinen laufen mit konstanter Drehzahl und die Pumpen werden im Hubvolumen geregelt. Die Möglichkeit, hydraulische Leistung über elektrisch-drehzahlvariable Pumpenantriebe zu steuern, wird in anderen Anwendungen genutzt. So zeigte Bobcat den 1-Tonnen-Minibagger „E10“ als Prototypen in einer elektrischen Variante, die durch einen zentralen Elektromotor statt des Dieselmotors angetrieben wird. Dieser wird entweder für kurze Zeit über eine Batterie oder dauerhaft über Stromkabel versorgt. Durch Nutzung der Drehzahlvariabilität des Elektromotors kann die hydraulische Versorgung des Open-Center-Sys- 06 Versuchsträger für hydraulisches Hybridsystem STEAM (IFAS der RWTH Aachen) 07 Langarmkran PK 200002 L SH (Palfinger) Schlauchleitungen mit längerem „Mindesthaltbarkeitsdatum“ Beim Joghurt ist Ihnen das MHD schließlich auch nicht egal. Höhere Ozonbeständigkeit der Schlauchdecke - Exovation Typ G 400 h - Exovation Typ Z 3.500 h (hochgerechneter Wert) getestet nach ISO 7326 Schlauchleitungen der neuen Produktlinie Exovation übertreffen die Normforderungen: - höhere Ozonbeständigkeit - höhere Korrosionsbeständigkeit - höhere Abriebbeständigkeit - höhere Druckbeständigkeit - kompaktere Biegeradien www.interhydraulik.de

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