Müllsammler

In diesem 26 Tonnen schweren Müllsammler von MAN ist die neue HRB-Technik (hydrostatisch regeneratives Bremssystem) schon verbaut. Zu sehen ist der LKW als Chassis auf der IFAT in München. Bild: MAN

Klassische hydraulische Anwendungen finden sich in Kommunalfahrzeugen zuhauf. Allein in einem Abfallsammelfahrzeug gibt es hydraulische Lifte für die Aufnahme und Leerung der Tonnen oder Hebebühnen für großvolumigen Sperrmüll. Ein anderes Beispiel sind hydraulische Pressen, mit denen das Material komprimiert wird. Oder aber hydraulisch betriebene Drehvorrichtungen, die den Müll durchmischen und so dafür sorgen, dass Flüssigkeiten von trockenen Abfallbestandteilen aufgesaugt werden. Antriebsseitig haben sich hydrostatische Antriebe für extremen Langsambetrieb, etwa bei Kehrmaschinen, bewährt. Aber auch hinsichtlich der Energieeinsparung und Rückgewinnung gibt es hydraulische Konzepte, die sich lohnen.

hydraulische Energie

hydraulische Energie

Die im Schubbetrieb und beim Bremsvorgang normalerweise als Bremswärme verloren gehende Bewegungsenergie wird in hydraulische Energie umgewandelt und gespeichert. Beim Wechseln in den Schubbetrieb wird die Bewegungsenergie hydraulisch zurückgewonnen und das Fahrzeug verschleißfrei abgebremst.

Kommunale Müllsammelfahrzeuge bewältigen allein in München 55.000 Tonnenleerungen pro Tag. Jährlich kommen so dort rund 4 Millionen Kilometer zusammen, die die Abfallsammler im ständigen Stop-and-go-Verkehr zurücklegen müssen und dabei 2,3 Millionen Liter Diesel verbrauchen. So verbrennt ein standardmäßig bis zu 26 Tonnen schweres Müllsammelfahrzeug 90 bis 100 Liter Diesel-Kraftstoff auf 100 Kilometern.

An dieser Stelle lässt sich durch ausgereifte Technik bis zu 15 % Kraftstoff einsparen, das wären allein für das Beispiel München gut und gerne 345.000 Liter pro Jahr, indem die Bremsenergie für die Anfahrt nutzbar gemacht wird. Was bei S- und U-Bahnen, die die Bremsenergie als elektrische Energie ins Netz zurück speisen schon bekannt ist, funktioniert auch als vollintegriertes hydraulisches Hybridsystem.

MAN wird auf der Fachmesse IFAT 2014 in München ein 26-Tonnen-Müllsammelfahrzeug vorstellen, in das ein hydrostatisch regeneratives Bremssystem (HRB) eingebaut ist. Es besteht aus einer verstellbaren Axialkolbeneinheit mit Getriebe, einem Ventilsteuerblock mit Druckbegrenzungsventil, einem Hochdruckblasenspeicher und einem elektronischen Steuergerät. Die Hydraulikkomponenten dieses rund 500 kg schweren Systems sind serientaugliche Bauteile von Bosch Rexroth.

Müll

Müllverbrennungsanlage: Noch ist es nur Müll, aber bald ist es Wärme und Strom.

Das Getriebe der Axialkolbeneinheit ist zwischen dem Getriebeausgang und der ersten Hinterachse montiert. Die Axialkolbeneinheit wirkt beim Bremsvorgang als Pumpe und lädt einen hydraulischen Blasenspeicher mit Hydrauliköl. Das in die Druckflasche einströmende Öl wird dadurch unter Druck gesetzt, dass es eine mit Stickstoff gefüllt Gasblase verdrängt. Das System wirkt in der Bremsphase wie ein Retarder, also eine verschleißfreie Dauerbremse.

Willkommene zusätzliche Last

Beim Anfahren kehrt sich der Vorgang um: Das unter Druck stehende Öl fließt aus dem Speicher zurück und treibt die Axialkolbeneinheit an. Diese wirkt als zusätzlicher Antrieb und gibt ihre Leistung an den Fahrzeugantriebsstrang ab. Eine elektronische Steuerung sorgt für die Abstimmung der Energieflüsse zwischen Hybridsystem und Fahrzeug – je nach Beschleunigungswunsch des Fahrers.

Abhängig vom Beladungszustand des Fahrzeuges – er unterliegt auf einer Sammeltour stetigen Veränderungen – wird der Beschleunigungsvorgang mit Energie aus dem Druckspeicher unterstützt. Der Dieselmotor wendet somit weniger Kraft und weniger Kraftstoff auf, um das Fahrzeug zu beschleunigen. Das Hydraulikaggregat arbeitet mit maximal 325 bar Systemdruck, sein maximales Drehmoment beträgt mehr als 1100 Nm.

Mit einem Kippschalter im Armaturenbrett kann der Fahrer die Funktion aktivieren. Kommt das Fahrzeug auf der An- und Abfahrt zum Sammelgebiet oder im Sammelgebiet über die Geschwindigkeit von 40 km/h hinaus, schaltet sich das System selbsttätig aus und setzt automatisch wieder ein, sobald die Geschwindigkeit unter 40 km/h fällt.

Die zwei Druckspeicherbehälter finden ihren Platz an der Rückseite des Fahrerhauses. Das ist eine willkommene zusätzliche Last. Abfallsammelfahrzeuge weisen konzeptbedingt durch die schwere Schüttung eine hohe Hinterachsbelastung und eine geringe Vorderachslast auf. Die Platzierung des Speicherbehälters an der Fahrerhausrückwand trägt mit rund 200 Kilogramm zur Optimierung der Gewichtsbilanz bei. Dieses zusätzliche Gewicht auf der Vorderachse wirkt sich positiv auf die Lenkbarkeit, das Fahrgefühl und die gesamte Gewichtsverteilung aus.

Nebenantrieb frei zur Verfügung

Für die alltägliche Nutzung ist es von großer Bedeutung, dass das System in die bestehenden Komponenten von Fahrzeugelektronik und Bremssystem intergriert ist. Somit erfolgt die Steuerung ganz einfach über die Gaspedalstellung. Bremsomatfunktionen wie ABS, ESP und lastabhängiges Bremsmoment bleiben voll erhalten. Durch die Einbindung der Axialkolbeneinheit in die Kardanwelle des Antriebsstrangs steht der Nebenantrieb weiterhin frei zur Verfügung. An diesen flanschen die Aufbauhersteller ihre Hydraulikpumpe an, um den Müllsammelaufbau zu betreiben.

Im Einsatz

Hydraulische Pressen im Aufbau des Fahrzeugs machen aus dem Sperrmüll bald Kleinholz. Bild: Stadtreinigung Hamburg

Je mehr Abbrems- und Anfahrzyklen erfolgen und je schwerer der Lastwagen im Verlauf der Sammeltour wird, desto effizienter ist die Energiespeicherung durch die hydraulische Aufladung des Druckspeichers. Das HRB-System eignet sich für Schwerfahrzeuge bis zu 25 Tonnen Gesamtgewicht. Durch Verzicht auf aktive Bremsungen mit der Betriebsbremse verringert sich zusätzlich der Bremsenabrieb und damit die Feinstaub- und Lärmbelastung. Das wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der Bremsanlage und der Betriebskosten aus. Eine rundum positive Sache also.

Generell hat sich die Abfallwirtschaft zu einem technisch höchst interessanten Gebiet entwickelt, das alle Aspekte des Energieeinsparens und Energiegewinnens umfasst. Beim Vorgang des Abfalleinsammelns selbst lässt sich – wie man am obigen Beipiel sieht – Energie einsparen. Darüber hinaus stellt die thermische Verwertung dieser Abfälle, sogenannte gemischte Siedlungsabfälle und ähnliche Gewerbeabfälle, eine Versorgung von Bürgern und Gewerbe mit über 18 Milliarden Kilowattstunden Wärme und knapp 7 Milliarden Kilowattstunden Strom sicher.

Gleichzeitig werden inzwischen 14 Prozent der Rohstoffe, die die deutsche Wirtschaft einsetzt, aus Abfällen gewonnen. Rund 20 Prozent der deutschen Kyoto-Ziele zur Reduzierung der klimaschädlichen Emissionen werden allein durch eine moderne Kreislaufwirtschaft erreicht. Die Kreislaufwirtschaft ist aber nicht nur für den Umweltschutz ein Erfolgsmodell. Sie zahlt sich auch ökonomisch aus. Sie hat sich in Deutschland zu einem großen und leistungsstarken Wirtschaftssektor entwickelt: Fast 200.000 Beschäftigte in etwa 3000 Unternehmen sorgen für einen Umsatz von rund 40 Milliarden Euro jährlich.

Autorin: Ragna Sonderleittner, freie Journalistin