Klimafreundliche Technologie

Der Klimawandel fordert auch die Baumaschinenbranche heraus. Der Elektroantrieb besticht durch Abgas- und Lärmfreiheit und findet sich bei immer mehr Maschinentypen.

Die steigende Erderwärmung fordert zum Umdenken - in der Politik und nicht zuletzt in der Wirtschaft. Die Fridays-for-future-Bewegung hat seit letztem Jahr mit ihren Demonstrationen ein deutliches Symbol gesetzt. Eine der Forderungen liegt im Ausbau der Elektromobilität. Hier ist nicht nur die Automobilindustrie gefragt, sondern auch die Bauwirtschaft. Dass die Branche nicht schläft, zeigt der Trend hin zur elektrisch angetriebenen Baumaschine. Immer mehr Hersteller haben bereits zumindest ein elektrisch betriebenes Modell im Programm und immer mehr ziehen nach und investieren in die Entwickelung von E-Maschinen. Besonders geeignet für den alternativen und umweltfreundlichen Antrieb sind die kompakten Maschinen, wie sie im Garten- und Landschaftsbau im Einsatz sind.

Gleiche Leistung und Geschwindigkeit wie beim Dieselantrieb

Als ein wahrer Durchbruch wurde der erste von JCB entwickelte Elektrobagger gefeiert, der 19C-I E mit 19 t Gewicht. Angesichts der rasanten Entwicklung von Null-Emissions-Maschinen setzen die Engländer mit Nachdruck auf die alternative Antriebstechnologie, wie der Chairman von JCB Lord Bamford bekräftigt. Der Antrieb des neuen Baggers läuft über einen Elektromotor mit drei Lithium-Ionen-Batterien, die eine Kapazität von 15 kWh liefern. Damit arbeitet der E-Bagger mit gleicher Leistung und Geschwindigkeit wie sein dieselangetriebenes Pendant. So schafft die Maschine eine max. Grabtiefe von 2,819 m und eine max. Überladehöhe von 2,818 m. In der Regel können die Batterien über einen Standard-230 V-Anschluss aufgeladen werden. Um die Ladezeit zu verkürzen, kann auch eine stärkere Ladequelle angeschlossen werden. Der seit Ende 2018 auf dem Markt eingeführte Minibagger ist eine der leisesten Maschinen von JCB, mit einem reduzierten Geräuschpegel um 7 dB auf 86 dB. Für den Chairman Lord Bamford ist dies eines der wichtigsten Vorzüge der Technologie, da der Bagger auch Indoor, oder in Grünanlagen nahe von Krankenhäusern und Schulen im Einsatz sein kann. Mit geladener Batterie kann der Minibagger einen ganzen Tag auf der Baustelle arbeiten, denn der 3-Akku-Pack hält einen ganzen Arbeitstag lang an. Die Batterien haben eine Garantie von 3000 Ladungen, was einer Nutzungsdauer von 10 Jahren entspricht. Innerhalb von 2 Std. wird der Akku aufgeladen.

Elektrischer Kompaktbagger im Testeinsatz auf einem Golfplatz

Volvo bringt mit dem ECR25 Electric einen ersten Minibagger mit Akkuantrieb auf den Markt. Vorgestellt wurde er erstmals auf der bauma 2019. Noch ist die Maschine im Kundentest, ab Mitte 2020 wird sie in ausgewählten Märkten erhältlich sein. In diesem Testeinsatz bei dem französischen Bauunternehmen Spac ist der 2,5 t schwere Bagger damit beschäftigt, Gräben auf dem etwas außerhalb von Paris gelegenen Golfplatz Saint-Nom-la Bretèche zu ziehen. Mit null Abgasemissionen und einem nahezu geräuschlosen Betrieb ist der Bagger für solche Umgebungen gut geeignet. Er ersetzt mit dem mit 48-Volt-Lithium-Ionen-Batterien betriebenen Elektromotor den herkömmlichen Verbrennungsmotor. Der Elektromotor treibt sowohl die Hydraulik zum Bewegen der Maschine als auch die Anbaugeräte an. Die Batterien erlauben einen Tageseinsatz bis zu acht Stunden bei typischen Anwendungen. Ein bordeigenes Ladegerät ermöglicht das Laden über Nacht über eine normale Haushaltssteckdose. Eine Schnell-Ladeoption, die einen leistungsfähigeren Netzzugang erfordert, wird ebenfalls verfügbar sein.

Einsatz in der Baumschule

Besonders für Arbeiten in naturnahen Betrieben, wie einer Baumschule, bewähren sich elektrisch betriebene Maschinen, wie der Volvo Radlader L25 beweist. In den Leick Baumschulen in Konz, unweit des Volvo-Werks, wurde erstmals ein E-Lader getestet. Auf die Markteinführung muss noch ein wenig gewartet werden, da der neue E-Lader in Konz erst im Laufe dieses Jahres gebaut wird. Die Leick Baumschule ist das erste Unternehmen und der erste Anwender weltweit, der den neuen 'grünen' Radlader von Volvo CE testet. Eingesetzt wird die emissionsfreie Maschine v. a. vom Transport von Pflanzen über das Auf- und Abladen von Materialien bis hin zum Planieren und Kehren.

Der mit einer Lithium-Ionen-Batterie laufende Minilader kann mit voller Batterie typische Einsätze wie leichte Garten- und landwirtschaftliche Arbeiten oder Landschaftspflege bis zu acht Stunden mit Strom bewältigen. Zwei Elektromotoren erlauben eine Entkoppelung der Teilsysteme Antrieb und Hydraulik, was zu mehr Effizienz der Maschine führt. Die Testfahrer der Baumschule bestätigen die Vorteile des alternativen Antriebs: der elektrische L25 fährt sich wie ein konventioneller Diesel-Radlader, bietet jedoch die Vorteile einer elektrischen Baumaschine, wie geringe Lautstärke und Abgasfreiheit: "Die Maschine fährt sich wie ein konventioneller Radlader, jedoch mit verbesserten Eigenschaften für den Fahrer und Umgebung. Die Maschine ist aber viel leiser, erzeugt weniger Vibrationen, ist wartungsarm und erzeugt lokal keine Abgasemissionen", erklärt Christoph Leick. Vor allem die Lärmreduktion ist ein wichtiges Kriterium für den Ausstellungsbereich der Baumschule, da die Lader dort Bäume hin- und her transportieren, wo sich auch Kunden aufhalten. Aufgeladen wird der Lader einfach über Nacht und ist am nächsten Tag wieder bis zu 8 Std. einsatzfähig. Innerhalb von 2 Std. kann der Lader auch per Schnellladung bis zu 80 Prozent aufgeladen werden. Das Leichtgewicht von knapp 5 t hat eine Standardschaufel von 0,9 m³ Volumen und kann Nutzlasten bis zu 2000 kg auf der Schaufel bei einer Schutthöhe von 2,5 m transportieren. Die Maschine wird Mitte 2020 auf den Markt kommen.

Gut aufgestellt

Einer der im E-Bereich am besten aufgestellten Maschinenhersteller ist die in München ansässige Wacker Neuson Group. Sie bietet mit der so genannten zero emission-Serie bereits ein breites Segment, um für den Klimawandel gerüstet zu sein. Neben zwei Akkustampfern stehen GaLaBau-Mitarbeitern ein dual power-Bagger, zwei Elektro-Radlader, ein elektrisch betriebener Kettendumper sowie die batteriebetriebene Vibrationsplatte AP1850e zur Verfügung. Kein anderer Hersteller bietet derzeit ein so umfassendes Sortiment an elektrisch betriebenen Baumaschinen und -geräten an. Ziel des Unternehmens ist es, in absehbarer Zeit in jeder Hauptproduktgruppe eine Alternative als emissionsfreie Lösung bereit zu stellen.

Der Innovationsgeist des Unternehmens zeigt sich auch in der Entwicklung einer ersten batteriebetriebenen Platte, der vorwärtslaufenden Vibrationsplatte AP1850e, die 2018 auf den Markt kam. Sie läuft am Stück eine Stunde und besteht aus einem modularen Konzept: Bei dem verwendeten Akku und auch bei den Ladegeräten handelt es sich um die gleichen Module, wie sie im Akkustampfer von Wacker Neuson eingesetzt werden. Der Gartenbauunternehmer kann also je nach Bedarf den Akku in eines der beiden Geräte einsetzen und zwischendurch einen weiteren Akku laden. Die Vibrationsplatte AP1850e ist insbesondere für die Verdichtung granularer Flächen und für die Asphaltverdichtung geeignet.

Interessant ist auch eine weitere Technologie, mit der ein Minibagger optional elektrisch angetrieben werden kann: über die sog. "Dual power" kann der Mini-Bagger 803 von Wacker Neuson an das externe elektro-hydraulische Antriebsaggregat HPU8 angeschlossen werden. Durch das Aggregat wird der Bagger vollelektrisch und emissionsfrei angetrieben. Dieses Aggregat bietet eine große Flexibilität: Wird der Bagger beispielsweise für Abbruch- und Sanierungsarbeiten oder Innenraumrestaurationen eingesetzt, fährt ihn der Fahrer mit dem Dieselmotor angetrieben vom Lkw bis zum Einsatzort. Im Planierschild sind zwei Öffnungen eingelassen, in die die Einheit HPU8 zum Transport eingehängt werden kann. Der Fahrer nimmt das Aggregat über diese Transporthalterung also einfach mit. Am Einsatzort angekommen, schließt der Fahrer die externe Einheit am Unterwagen des Baggers an. So bleibt der Schwenkradius über 360° auch im elektrischen Betrieb uneingeschränkt erhalten - das bedeutet volle Bewegungsfreiheit im Einsatz, egal ob im Diesel- oder Elektroantrieb.

Abgasfreier Materialtransport

Auch der Materialtransport kann mittlerweile emissionsfrei erfolgen. Der elektrisch angetriebene Kettendumper DT10e schafft Nutzlasten bis zu 1 t. Dank seiner kompakten Maße mit einer Breite von nur knapp 80 cm passt der Kettendumper durch jede Standardtür. In seinem Inneren sind drei Elektromotoren verbaut: Jeweils ein Motor treibt die beiden Ketten an, ein weiterer Elektromotor wird für die Arbeitshydraulik eingesetzt. Hinsichtlich Leistung, aber auch bei der Standsicherheit, steht der elektrisch angetriebene Dumper dem dieselbetriebenen Modell in nichts nach. Die Steigfähigkeit bei geladener Mulde liegt bei 20° (36 %). Der Dumper kann bis zu 8 Std. eingesetzt werden.

Neben dem batterieangetriebenen Radlader WL20e und dem vollelektrisch angetriebenen und allradgelenkten Radlader von Kramer 5055e mit einem Schaufelinhalt von 0,65 m³ - über diese wurde bereits berichtet - sei noch der erste akkubetriebene Zero Tail Minibagger erwähnt.

Der EZ17e steht kraftstoffbetriebenen Minibaggern leistungstechnisch und in der Handhabung in nichts nach. Der EZ17e von Wacker Neuson kann dank eines Lademanagements batterieangetrieben eingesetzt oder am Netz angeschlossen betrieben und währenddessen sogar geladen werden. Damit eignet sich dieser besonders für Umgebungen, in denen Abgase und Lärm vermieden werden sollen, beispielsweise in Innenstädten, bei Arbeiten in Gebäuden oder in der Nähe von Schulen und Krankenhäusern. Der Minibagger ist zudem als Zero Tail Bagger ohne Hecküberstand konzipiert. So muss sich der Fahrer keine Gedanken machen, dass er während des Arbeitens die Maschine beschädigt, wenn er nahe an Wänden oder in engen Räumen arbeitet. Das Heck des Elektrobaggers ragt zu keinem Zeitpunkt über den Unterwagen hinaus. Dadurch eignet sich der EZ17e auch für den Einsatz bei Sanierungsarbeiten auf kleinem Raum: hier wird eine leistungsstarke Maschine mit kompakten Abmessungen benötigt, die ohne Abgasemission betrieben werden kann.

Das Gewicht ist nahezu identisch mit der Dieselversion, so kann der EZ17e auch problemlos auf einem Anhänger transportiert werden. Der EZ17e wird mit neuester Lithium-Ionen Technologie betrieben. So bleibt der vollelektrische Bagger einen ganzen Arbeitstag einsatzbereit. Eine Haushaltssteckdose (110-230 V) reicht, um den Akku über Nacht aufzuladen, die Schnellladung über Starkstrom in vier Stunden ist ebenso möglich.

Mischkonzepte

Caterpillar tastet sich langsam an den alternativen Antrieb heran und bietet zunächst zwei Hybrid-Maschinen an. Ein bereits bekannter Vertreter für alternative Antriebe ist der Cat 300.9D VPS. Bei dieser Maschine handelt es sich um einen Minibagger mit normalem Dieselbetrieb, bei dem die Versorgung der Baggerhydraulik durch ein elektrisch angetriebenes (7,5 kW) zusätzliches Hydraulikaggregat erfolgt. Dieses wird an eine Kraftstrom-Steckdose angeschlossen und versorgt die Baumaschine über zwei je 10 m lange Schlauchleitungen mit Öldruck. Der Transportbügel des Hydraulikaggregats dient am Bagger als Schlauchhalter. Dadurch werden die Schläuche von den Laufwerksketten ferngehalten und eine Beschädigung beim Fahren verhindert. Da der Ölstrom durch die Drehdurchführung fließt, kann der Oberwagen der Maschine auch im Elektromodus problemlos drehen. Zum Transport wird das Aggregat im Abstützplanierschild einfach eingehängt und kann so auch für andere Geräte verwendet werden. Die kompakte Bauweise der 900 kg schweren und 90 cm breiten und abgasfreien Baumaschine prädestiniert den Bagger insbesondere für Arbeiten in verwinkelten Garten- und Parkarealen.

Auch der Cat Minibagger 302.7 Dual Power verfügt zusätzlich zum Dieselantrieb noch über einen wahlweisen Elektroantrieb. Durch das einfache Umschalten auf den emissionsfreien Elektroantrieb lässt sich die kompakte Maschine nicht nur für Arbeiten in geschlossenen Räumen einsetzen, sondern dank des geräuscharmen Elektroantriebs eignet sich der Bagger auch für innerstädtische Baustellen nahe Krankenhäusern oder auf Friedhöfen. Im Elektromodus treibt ein am Oberwagen verbauter Elektromotor mit 11 kW eine separate Hydraulikpumpe an, welche die Maschinenhydraulik mit dem erforderlichen Ölstrom versorgt. Die Stromversorgung erfolgt wahlweise über ein am Kabinendach angebrachtes Schleppkabel oder über eine Kabeltrommel, wodurch die Maschine auch im Elektromodus mobil fährt. Da keine Batterie geladen werden muss und kein Nachtanken erforderlich ist, werden keine Pausen oder Arbeitsunterbrechungen fällig.

Ein Konzeptmodell

Auf der letzten bauma stellten die Garchinger aber auch bereits eine vollelektrisch betriebene Variante des kompakten Radladers Cat 906 vor, die vorerst noch als Konzeptstudie zu sehen ist. Der Minilader wird von drei Elektromotoren für Fahrantrieb, Lenk- und Arbeitshydraulik angetrieben, die eine Lithium-Ionen-Batterie mit 41 kW versorgt. Mit wassergekühlten Komponenten elektrisch angetrieben arbeitet der Lader deutlich leiser und beschleunigt kräftiger, da das hohe Moment des Elektromotors gleich beim Anlauf zur Verfügung steht. Die Einsatzdauer beträgt bis zu 7 Std. bei einer durchschnittlichen Belastung. Aufgeladen ist die Baumaschine nach etwa 3 Std. an der Ladestation.

Elektroantrieb in großer Dimension

Von Caterpillar sind aber auch großformatige Maschinen bereits mit Elektroantrieb ausgestattet, wie der Umschlagbagger MH22, der sich beispielsweise im Forstbetrieb bewährt. Diese Maschine hat auch mit Elektroantrieb eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit dank schneller Taktzeiten bei keinerlei Abgasemissionen. Die elektrische Leistung gelangt über einen Schleifringkörper vom Unterwagen in den Oberwagen. Der Elektromotor liefert die Leistung ohne zeitliche Verzögerung. Dank seines bürstenlosen Elektromotors mit einer Leistung von 90 kW ist der Bagger natürlich auch leiser als konventionelle Maschinen. Die Kabine wird über einen Frischluftfilter belüftet. Der Umschlagbagger ist mit einem Schleppkabel oder eine optional verfügbare Kabeltrommel mit bis zu 73 m Kabellänge verbunden und kann auch mobil eingesetzt werden. Steckerverbindungen ermöglichen den flexiblen Einsatz an verschiedenen Orten auf dem Betriebsgelände. Der Wegfall des Verbrennungsmotors bringt auch den Vorteil des geringeren Wartungs- und Reparaturaufwands mit sich, was auch die Wartungskosten reduziert. Das Kühlsystem liegt vom Motorraum getrennt, um den Elektromotor entsprechend zu kühlen und die Geräuschentwicklung zu reduzieren. Alle Kühler sind im gleichen Bereich zusammengefasst und besitzen leicht zu reinigende Elemente, die ohne Werkzeuge herausgeklappt werden können. Der Fahrer bedient und überwacht den Elektroantrieb über einen Touch-screen-Monitor in der Fahrerkabine. Zum Einschalten genügt ein Tipp mit dem Finger auf den Bildschirm und der Fahrer kann mit der Arbeit loslegen.