Technik

Europaweit erster Cat Radlader 988K XE im Muschelkalksteinbruch

Testsieger im Energiesparen

In Magstadt steht Süddeutschlands modernstes vollautomatisches Schotterwerk: Diese Meldung ging vor 15 Jahren durch die Fachpresse. „Das war damals ein großer Schritt. Doch wir wollen nicht stehenbleiben, sondern uns weiterentwickeln. Deswegen haben wir nach 15 Jahren Bilanz gezogen, um weitere Verbesserungen einzuleiten“, so Stefan Pendinger, Betriebsleiter der Natursteinwerke im Nordschwarzwald (NSN). Daher machte die NSN auf der steinexpo 2017 Nägel mit Köpfen: Als dort erstmals der Cat Radlader mit dieselelektrischem Antrieb vorgestellt wurde, entschied sich die Geschäftsleitung, einen Cat 988K XE für das Werk in Magstadt im Load-and-Carry-Betrieb einzusetzen – es war das erste Gerät in Europa.

Im Cat 988K XE treibt ein Cat C18 Acert-Diesel mit Stufe-IV-Abgasreinigungstechnik direkt einen modernen geschalteten Reluktanz-Generator an. Im Generator integriert ist der Pumpenantrieb für die Arbeitshydraulik. Diese wird nach wie vor mechanisch angetrieben und elektrohydraulisch vorgesteuert. Die im Generator erzeugte elektrische Energie geht über eine ausgeklügelte Regelelektronik in den Elektromotor, der dann über eine Welle den konventionellen Antriebsstrang in beiden Achsen antreibt. Auch der Elektromotor ist ein geschalteter Reluktanz-Motor, eine Technologie, die einfachen technischen Aufbau, einen hohen Wirkungsgrad und feine Regelbarkeit verknüpft.

Gute Noten seit 2007

Was dieselelektrische Antriebe betrifft, hat sich schon der dieselelektrische Dozer D7E, der 2007 zur bauma eingeführt wurde, in vielen Einsätzen seitdem bewährt. Alleine vier Maschinen sind in Baden-Württemberg in Betrieb.

Energieeffizienz regelmäßig erhöhen

Das Unternehmen NSN ist nach der Energiemanagementnorm ISO 50001 zertifiziert. Das bedeutet, dass jedes Jahr die Energieeffizienz systematisch und kontinuierlich erhöht werden muss – im Vergleich zum Referenzjahr. „Wir waren bislang schon auf einem guten Weg, doch wollen wir weiter an einem geringeren CO₂-Ausstoß arbeiten und das weiter ausbauen“, führt der Betriebsleiter aus. Der Gewinnungsbetrieb hat dafür unter anderem den Rohstoffingenieur Sebastian Hüeber eingestellt, der sich um Maßnahmen kümmert, wie den spezifischen Energieverbrauch zu erfassen und Einsparpotenziale herauszuarbeiten und umzusetzen.

Der Kraftstoffverbrauch des Cat 988K lag vor der Anschaffung des Cat 988K XE bei rund 100.000 Litern Diesel im Jahr. Der Vergleich zwischen der dieselelektrischen Ausführung Cat 988K XE und des Cat 988K wurde durchgeführt. Die Testbedingungen waren nicht zu hundert Prozent vergleichbar, da der 988K mit einem längeren Hubgerüst (4,25 Meter) und einer 6,9 Kubikmeter großen Standardschaufel ausgerüstet war. Die XE-Ausführung hat ein kurzes Hubgerüst (3,88 Meter) und eine acht Kubikmeter fassende Schaufel mit Sägezahnmesser. Beide Großgeräte wurden im Eco-Modus gefahren, um das gesprengte Haufwerk aufzunehmen und zum Brecher zu transportieren. Es wurde darauf geachtet, den Test bei trockenem Wetter und kühlen Temperaturen zu absolvieren. Dabei wurde die exakt gleiche Anzahl von Schaufeln bei annähernd gleicher Entfernung (77 Meter) mit der Radladerwaage und der Bandwaage gemessen und verglichen (Abweichung unter ein Prozent). Die aufgezeichneten Daten wurden vom Bordcomputer der Maschinen ausgewertet – An- und Abfahrten sowie Pausenzeiten flossen nicht in das Testergebnis mit ein, sodass die reinen Produktionszeiten herangezogen wurden. Letztlich wurde der Durchschnittsverbrauch pro Stunde ausgewertet. Dieser lag beim 988K bei 42,4 Litern pro Stunde und bei der XE-Ausführung bei 33 Litern pro Stunde. Somit kristallisierte sich als Ergebnis ein Einsparpotenzial von rund 22,5 Prozent heraus.

Radlader
Ein Cat 988K XE wie dieser kommt auch beim Unternehmen „Natursteinwerke im Nordschwarzwald” zum Einsatz.

Gesenkter Kraftstoffverbrauch

Da der Diesel ständig im optimalen Betriebspunkt arbeitet und Getriebe- und Wandlerverluste beim Cat 988K XE entfallen, sinkt der Kraftstoffverbrauch im Vergleich mit dem konventionell angetriebenen Cat 988K erheblich. Das bestätigte die Auswertung über die Gesamtlaufzeit, von dem tatsächlichen Dieselverbrauch und der bewegten Tonnage. „Dabei stellte sich zudem ein höheres Energieeinsparpotenzial dar. Legt man hier einen Jahresverbrauch von 100.000 Litern Sprit zugrunde, ist eine jährliche Energieeinsparung von rund 240.000 Kilowattstunden zu erwarten“, zieht Sebastian Hüeber das Resümee. Allerdings sei ein Vergleich über einen längeren Zeitraum angesichts der sich ständig ändernden Parameter in einem Steinbruch wie Sohle, Entfernung, Materialbeschaffenheit und Stückigkeit des Haufwerks schwierig. Caterpillar selbst ermittelte ebenfalls die Effizienz im Load-and-Carry-Einsatz. Laut eigenen Angaben soll sich die Gesamteffizienz im Vergleich zum 988K beim 988K XE um 25 Prozent verbessern. Eine Einsatzstudie des Baumaschinenherstellers ergab eine um bis zu zehn Prozent höhere Produktivität bei Load- and-Carry-Einsätzen mit dem Gerät.

„Die NSN ist ein Paradebeispiel für ein Unternehmen, das immer weiter an Verbesserungen arbeitet. Auch wir haben in der Niederlassung Böblingen Daten des 988K XE ausgewertet und wollen das dem Betrieb und den Mitarbeitern nach der bauma vorstellen“, verspricht Martin Wurst, Vertriebsdirektor bei Zeppelin. Ihm zufolge hat der Fahrer und die Art, wie er in das Haufwerk eindringt, einen entscheidenden Einfluss. Ralf Bergert, Maschinist bei NSN, muss mit dem Cat 988K XE ganze Leistung bringen, um das Tagesziel im Load-and- Carry-Betrieb zu erreichen. „Der Fahrer ist dabei gewaltig gefordert“, berichtet Pendinger. „Nach der Inbetriebnahme der neuen Arbeitsmaschine ist Ralf Bergert begeistert und hat sich in die Maschine regelrecht verliebt.“ Für Ralf Bergert ergeben sich viele Vorteile: „Das Fahrverhalten ist ein anderes, bedingt durch das für Elektromotoren typisch hohe Drehmoment. Man spürt weniger Schläge, schon beim Anfahren beschleunigt die Maschine kraftvoll, die Richtungswechsel erfolgen ruckfreier und selbst beim Füllen der Schaufel zieht der Radlader leichter durch.“ So hat er Freude am Fahren und die NSN erzielt eine Energieersparnis.

Generator
Die im Generator erzeugte elektrische Energie geht über eine ausgeklügelte Regelelektronik in den Elektromotor, der dann über eine Welle den konventionellen Antriebsstrang in beiden Achsen antreibt.
 
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