GesteinsPerspektiven 04/18

ANTRIEBSTECHNIK
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Hybridtechnik
ist praxisfähig
BAUSATZ: Als einbaufertige Lösung hat
Deutz den ersten Non-Road-Hybridantrieb
konzipiert. Grafik: Deutz
Hybridantriebe sind in der täglichen Praxis angekommen. Ob als Fahrzeugantrieb
oder als Herz für Brecher sowie Förderbandsysteme: Energie, die
früher nutzlos als Wärme abgeführt wurde, gilt es heute mittels Hybridlösungen
zu rekuperieren. So sind auch in der mineralischen Rohstoffbranche
Hybridantriebe inzwischen „zu Hause“.
Hybridantriebe bestehen in der Regel
aus einem Verbrennungsmotor, einem
Energiespeichersystem sowie einem
weiteren Antrieb, der die rekuperierte,
also die gespeicherte Energie wieder
in Form einer mechanischen Drehoder
Hub-/Linearbewegung umsetzt.
Insgesamt gibt es drei Rekuperationslösungen:
elektrisch via Kondensatoren
oder Akkus (meist Li-Ionen), fluidisch
(Speicherung via Hydraulik/
Pneumatik) sowie (eher seltener) mittels
Schwungradtechnik. Fahrzeuge
und Maschinen für die Rohstoffbranche
nutzen die Hybridtechnik übrigens
bereits seit Längerem.
Der Kölner Motorenbauer Deutz hat
sich seit Jahren im Segment als Taktgeber
etabliert. Mit der Deutz-Variablen-
Emission-Reduktions-Technologie,
DVERT boten die Rheinländer bereits vor
Jahren als Erste Stufe-V-Dieselmotoren
an; verschiedene emissionsarme Gasmotoren
gibt’s außerdem. Auf der Intermat
2018 in Paris stellten sie nun den
ersten komplett einbaufertigen Non-
Road-Hybridantrieb vor. Statt Dieselmotor
und Energiespeicher-/Antriebssystem
auf zahlreiche, entfernte Einbauorte
zu verteilen, die über energiefressende
und schaltfaule Leitungen miteinander
verbunden sind, präsentierten die Kölner
quasi eine One-Box-Lösung. Dazu
wurde ein Vier-Zylinder-Turbo-Dieselmotor
vom Typ TCD 2.9 (= Liter Hubraum)
mit einem Elektromotor/-Generator
sowie einer darauf abgestimmten Leistungselektronik
sowie einem Li-Ionen-
Akkupack als Hybridlösung kombiniert.
Beides leistet jeweils 55 kW, sodass eine
Systemleistung von maximal 110 kW zur
Verfügung steht. Das Li-Ion-Akkupack
verfügt über eine Kapazität von 40 kWh
bei 400 Volt. Die mechanische Anbindung
des Elektro-Motors/-Generators
an den Dieselmotor erfolgt über ein Getriebe
mit integrierter Trennkupplung.
Der Dieselmotor lässt sich daher vom
elektrischen System komplett abkoppeln
und das Fahrzeug kann dann rein
elektrisch betrieben werden. Der Vorteil
der Hybridtechnik liegt darin, dass ein
kleinerer Verbrennungsmotor gewählt
werden kann, der zudem immer im optimalen
Drehzahlbereich arbeitet, während
das Gesamtpaket trotzdem eine
hohe Leistung bietet. Kraftstoffeinsparungen
bis 30 % und mehr lassen
sich in der Praxis dadurch realisieren.
Ein weiterer Vorteil der Hybridisierung ist
die Möglichkeit, verbrauchssenkende
Zusatzfunktionen wie Start-Stopp oder
Kurbelwellenstart einzusetzen sowie Nebenantriebe
rein elektrisch zu betreiben.
Auch als Stand-alone-Lösung zum Antrieb
von stationären Maschinen oder
Förderbändern eignet sich dieses Hybridantriebspaket.
Hybridlösungen bei
Großgeräten und Anlagen
Die Kombination von Dieselmotor plus
Elektro-Motor/-Generator ist seit Jahrzehnten
in großen Muldenkippern im
Miningbereich üblich. Egal, ob Caterpillar
795, Liebherr T282/T284 oder Komatsu
960/980 – alle diese Skw fahren
quasi mit einem Hybridantrieb. Doch
erst die Kombination mit einem Rekuperations-/Energiespeichersystem
macht die vollwertige Hybridantriebslösung
aus.
Mit seinem diesel-elektrischen Prallbrecher
R3e präsentierte Keestrack auf
der Intermat 2018 die hybride Variante
seiner konventionellen Mobilbrecher.
Als Antrieb fungieren ein 235 kW starker
Volvo-Dieselmotor (Emissionsgrenzwerte
gemäß Stufe IV) sowie ein
300-kVA-Generator und ein 132 kW
(wahlweise 160 kW) starker Elektromotor.
Der schwere 920-mm-Rotor und
das Schwerlast-Vibrationsvorsieb arbeiten
weiterhin diesel-hydraulisch,
während die Versorgung aller Hydraulikkomponenten
wie Fahrantrieb, Brechersteuerung,
Hubhydraulik, Aufgeber/Nachsieb,
Motorkühler ein 45-kW-
Elektromotor mit zwei angeschlossenen
Load-Sensing-Pumpen übernimmt.
Dank der Elektrifizierung lässt
sich der Dieselmotor bei verringerter,
optimaler Betriebsdrehzahl betreiben,
was schon Kraftstoff spart. Darüber
hinaus entfallen diverse Hydromotoren
und die dazugehörigen Verrohrungen/
Schläuche und es sind beim Prallbrecher
R3e nur noch 75 l Hydrauliköl an
Bord. Das spart Kosten beim Service
und später bei der Altöl-Entsorgung.
Weitere Verbrauchseinsparungen und
Betriebskostenreduzierungen lassen
sich erzielen, wenn eine nachgeschaltete
elektrische Siebanlage oder ein
Haldenband zusätzlich vom R3e angetrieben
wird. Dafür steht ein 63-A-Anschluss
zur Verfügung. Die Energiekosten-Einsparungen
gegenüber konventionellen
diesel-hydraulischen Antrieben
sollen bei dieser vollhybriden Lösung
mit optionaler Plug-in-Netzversorgung
bei 40 bis 70 % liegen, verspricht
der Hersteller. Dass der R3e
nicht das einzige Brechermodell mit
Hybrid-Unterstützung im Programm
des Herstellers ist, erfahren Interessenten
bei einem Besuch der entsprechenden
Internetseite.
Das österreichische Unternehmen
Rockster macht aus seinem Prall brecher
R1100DE sogar eine Vollhybridvariante,
indem es neben der Antriebskombi
Diesel- plus Elektromotor sogenannte
„Power-Caps“ einsetzt. Hierbei handelt
4/2018 GESTEINS PERSPEKTIVEN