Um diese Zusammenhänge besser zu verstehen, ist ein Ausflug in die Chemie notwendig. Alle Schmierölvarianten haben den Nachteil, dass sich die Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur stark verändert. Das macht sich sowohl bei tiefen als auch bei hohen Temperaturen leistungsmindernd bemerkbar. Dreh- und Angelpunkt moderner energieeffizienter Hydrauliköle sind weiterentwickelte Viskositätsindex-Verbesserer. Viskositätsindex-Verbesserer sind physikalisch wirkende Additive. Bildlich gesprochen könnte man sie mit einem Wollknäuel vergleichen. Bei Kälte ziehen sich VI-Verbesserer zusammen, sodass sie kaum verdickend wirken.

Mit zunehmender Erwärmung entfaltet sich das „Wollknäuel“, der erzeugte Fließwiederstand nimmt zu, die Viskosität sinkt nicht so stark ab. Ein wesentlicher Nachteil der älteren Generation dieses Additivtyps war die relativ hohe Scherempfindlichkeit. Evonik Industries hat nun Viskositätsindex-Verbesserer entwickelt, die sich durch eine außergewöhnliche Scherstabilität auszeichnen. Die Additive werden unter der Technologiemarke Dynavis vertrieben und von verschiedenen Ölherstellern mit Erfolg eingesetzt. Durch die hohe Scherstabilität ist die erzielbare Energieeinsparung nachhaltig.

Dieses Thema ist vor allem bei Außenanwendungen relevant. Sowohl im kalten als auch im warmen Temperaturbereich müssen die Reibpartner mit optimaler Ölviskosität versorgt werden. So können zum Beispiel Baumaschinen bei niedrigeren Temperaturen in Betrieb genommen werden, weil das viskositätsoptimierte Hydraulikfluid bei Kälte länger fließfähig bleibt und dabei die mechanische Effizienz erhöht wird. Bei höheren Arbeitstemperaturen arbeitet die Hydraulik ebenfalls effizienter, weil das Fluid nicht so dünn wird, dass es gegen die Pumprichtung zirkuliert. Weniger interne Leckage bei hohen Temperaturen führt zu einem besseren Wirkungsgrad der gesamten Hydraulik und zu einem optimierten Ansprechverhalten der gesamten Maschine.

Rolf Fianke, Aftermarket Support Manager bei Dynavis, nimmt bei Baumaschinenherstellern eine zunehmend stärkere Nachfrage nach Technologien wahr, die zur Effizienzsteigerung beitragen. Aktuelle Fallstudien beweisen, dass sich durch das Additiv des Anbieters ein hoher Effizienzgewinn erzielen lässt. Die Gewinnzone ist dabei oft erstaunlich schnell erreicht. Bei Spritspareffekten von etwa zehn Prozent, unter Extrembelastungen sogar bis zu dreißig Prozent, ist das kein Wunder.

Auch die Universitäten beschäftigen sich mit dem Thema. Abhängig vom Einsatzprofil und Arbeitszyklus kann der Maschinengesamtwirkungsgrad bei hydraulischen Baggern unter zehn Prozent liegen. Ursache hier ist die Ineffizienz zwischen Verbrennungsmotor und Hydraulik. Durch eine sogenannte Speicherladungsschaltung, sie trennt die hydraulischen Verbraucher von der Versorgung, kann eine deutliche Wirkungsgradsteigerung erzielt werden, wie eine Entwicklung am Institut für fluidtechnischen Antriebe und Steuerung der RWTH Aachen zeigt.

Aber auch mit der energieeffizienten Auslegung des Hydrauliksystems lässt sich die Ökobilanz von Baumaschinen toppen. Welches Potenzial da noch vorhanden ist, erklärt Dipl.-Ing. Robert Becker von der Internationalen Hydraulik Akademie in Dresden (IHA): „Viele Hydraulikanlagen werden mit einem sehr schlechten Wirkungsgrad betrieben, weil sie ungünstig ausgelegt sind. Oftmals werden die Aggregate überdimensioniert, um noch Reserven für alle Fälle zu haben. Diese Überkapazität kann Volumenstrom oder Druck sein oder im ungünstigsten Fall beides.“

Ein Beispiel der Überdimensionierung sei die Auswahl einer größeren Pumpe, deren maximaler Volumenstrom jedoch nicht benötigt wird, fährt Becker fort. Für eine Verstellpumpe bedeute dies einen Betrieb mit reduziertem Schwenkwinkel. Untersuchungen am IHA-Prüfstand haben ergeben, dass ein Gesamtwirkungsgrad von 85 Prozent erst bei einem Schwenkwinkel zwischen 60 und 70 Prozent erzielt wird. Fällt der Schwenkwinkel unter 20 Prozent, ist die Verlustleistung zum Teil größer als die hydraulische Wirkleistung.

In Konstantstromsystemen sei eine bedarfsgerechte Volumenstromreduzierung nur mit Drosseln in Verbindung mit Eingangsdruckwaagen oder Druckbegrenzungsventilen zu erreichen, erklärt Becker. Nicht benötigter Volumenstrom beziehungsweise Energie, wird auf diese Weise in Wärme umgesetzt. Aber auch in effizienteren Load-Sensing-Systemen sind prinzipbedingte Drosselverluste vorhanden. Deutlich höhere Verluste treten in LS-Systemen im Parallelbetrieb mit hohen Lastdruckdifferenzen auf. „In diesen Fällen muss der an den lasthöchsten Verbraucher angepasste Systemdruck auf ein geringeres Druckniveau gedrosselt werden“, rät der Ingenieur.

Bei der Verbindungstechnik oder der Auswahl von Ventilen seien aus Kostengründen oftmals die Querschnitte zu klein gewählt, hat er beobachtet. Hier müssten erhöhte Strömungsverluste in Kauf genommen werden. „Auch Schnellkupplungen sind Drosselstellen und sollten auf ein Minimum reduziert werden,“ gibt Becker zu bedenken. do

Siebanlage in Litauen
Bei dieser mobilen Siebanlage in Litauen wurde nach Angaben von Evonik bei der Umölung eine Einsparung von drei Liter Diesel pro Stunde ermittelt. Bild: Evonik