Wegen den strengen Abgasregelungen müssen Hersteller großer Arbeitsmaschinen neue Antriebskonzepte entwickeln. (Bild: © John Smith, Fotolia)
Als wichtige Systeme und Komponenten in der Antriebstechnik für mobile Arbeitsmaschinen haben sich in der Vergangenheit Dieselmotoren und hydrostatische Antriebe herauskristallisiert. Der Begriff Hydraulikbagger belegt das am besten. Dennoch haben sich in der Vergangenheit immer wieder neue Lösungsansätze gezeigt. Das Unternehmen Vögele stellte Mitte der 90er-Jahre den Straßenfertiger Super 1800 DE mit dieselelektrischem Antrieb vor. Als Vorteile wurden genannt: 50 Prozent weniger Kraftstoff, 50 Prozent weniger Abgase, und bis zu 30 dB(A) leiser.
Jahre später erlebten mobile Arbeitsmaschinen mit Hybridantrieb einen ersten Höhepunkt. Unternehmen arbeiteten an der Entwicklung von Radladern, Hydraulikbaggern oder auch an Straßenbaumaschinen mit Hybridantrieb. Allerdings verhinderte der Mangel an geeigneter Batterietechnik damals noch eine Serienproduktion. Dieselmotoren wurden mit aufwendigen Abgasreinigungssystemen ausgerüstet, um der aktuellen Emissionsgesetzgebung zu entsprechen. Hydrostatische Antriebe wurden energetisch optimiert.
Trends fordern neue Antriebstechnik
Bei Bau- und Landmaschinen werden zukünftig autonom arbeitende Maschinen an Bedeutung gewinnen. Dies erfordert auch den Einsatz neuer Antriebstechnik wie sie bereits in autonomen Walzen und autonomen Feldrobotern getestet wird. Im Automobilsektor verlieren Dieselmotoren mittlerweile Marktanteile. Die Fahrzeughersteller setzen künftig auf Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb. Dies kann nach Aussagen eines Maschinenherstellers dazu führen, dass die Dieselmotorentechnik wie zum Beispiel Einspritzsysteme auch für mobile Arbeitsmaschinen nicht mehr in dem erforderlichen Umfang weitergeführt wird.
Weltweit kämpfen die Metropolen gegen eine weitere Luftverschmutzung. In Deutschland bereiten Städte wie Stuttgart und München bereits Fahrverbote für Autos vor, die die zukünftige Abgasgesetzgebung nicht erfüllen. Dies wird nicht ohne Auswirkungen auf die Antriebstechnik für mobile Arbeitsmaschinen bleiben. Gewinnen werden Hersteller, die über Maschinen mit zukunftsgerichteter Technik verfügen. So wird bei der Vergabe von öffentlichen Bauprojekten zukünftig auch mitentscheidend sein, über welchen „sauberen“ Maschinenpark Bauunternehmen verfügen. Maschinen mit umweltfreundlichen Antrieben wie Betonmischer mit elektrischem Trommelantrieb erhalten Sonderrechte auf öffentlichen Straßen und können Busspuren nutzen und so ihre wertvolle Ladung schneller an ihren Bestimmungsort bringen.
Baukasten der Zukunft
Zu den etablierten Anbietern von Antriebstechnik werden sich weitere Unternehmen mit neuen Antriebskonzepten gesellen. Entwickler und Konstrukteure haben damit zukünftig einen deutlich größeren Baukasten zur Verfügung, der sie in die Lage versetzen wird, neue Maschinenkonzepte realisieren zu können. Darunter sind beispielsweise Hybridantriebe oder elektrohydraulische Lösungen.
Und neue Antriebskonzepte haben Veränderungen für andere Technologien zur Folge. Für Zulieferer aus angrenzenden Bereichen wie der Abgastechnik, der Steuerungstechnik und der Sensorik gilt es sich darauf einzustellen. Einige Hersteller von mobilen Maschinen sind schon auf dem besten Weg. hei
Lesen Sie in der der fluid Oktober-Ausgabe, welche Hersteller auf moderne Antriebstechnik setzen und wie diese und andere Trends die mobilen Maschinen von morgen verändern werden.
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Zwei Fragen an Stefan A. Lang, Sensortechnik Wiedemann
Was sind die Trendthemen im Bereich mobile Maschinen, speziell in Bezug auf Landmaschinen?
Im Bereich der Landmaschinen interessiert man sich zurzeit für zwei wesentliche Themen. Zum einen ist da die Schadstoffreduzierung mit dem Stichwort Green Agriculture, also grüne Landwirtschaft, und zum anderen geht es um Effizienzsteigerung bei Arbeitsprozessen. Die Schadstoffemission zu reduzieren kann man über verschiedenste Möglichkeiten erreichen, zum Beispiel indem man den Kraftstoffverbrauch senkt oder die Verbrennungsvorgänge in den Verbrennungsmotoren verbessert. Ein anderer Ansatz wäre die Installation besserer Schadstofffilter oder ein Schwenk komplett in Richtung E-Mobilität. Ein Zwischenschritt in diese Richtung sind zum Beispiel Hybrid-Antriebe, also Verbrennungsmotor plus Elektrifizierung. Wenn es aber tatsächlich um die hundertprozentige grüne Landwirtschaft geht, muss es die Elektrifizierung des Antriebsstranges sein.
Bei dem zweiten Thema, also der Effizienzsteigerung, spielen verschiedene Aspekte eine Rolle wie eine verbesserte Energienutzung, aber auch eine verbesserte Maschinenkonstruktion. Hier denken Konstrukteure darüber nach, ältere Maschinen an heute verfügbare Technologien wie beispielsweise neue Steuergeräte anzupassen, um mit der höherwertigen elektronischen Steuerung eine Verbesserung der Arbeitsprozesse oder auch eine Optimierung der Betriebsführung zu erreichen. Hier stellt sich zudem die zentrale Frage für den Fahrzeugbediener: Wie steuere ich das Fahrzeug, um zum Beispiel die Effizienz des Fahrzeuges selber oder auch des Arbeitsprozesses zu verbessern? Dabei spielt auch das Thema Vernetzung, also wie kommuniziert meine Arbeitsmaschine, eine wichtige Rolle. Dadurch kann ich auch einiges an Effizienzsteigerung erzeugen, besonders mit einer Mensch-Maschine-Interaktion und Operator-Assistenzsystemen.
Auf der Bauma 2017 haben erste Hersteller bereits autonome Landmaschinen vorgestellt. Wie sieht die Zukunft aus?
Die Zukunft gehört ganz klar den autonomen Arbeitsmaschinen. Maschinen werden immer autonomer gestaltet und man möchte hier in Zukunft tatsächlich die Vollautonomie realisieren. Maschinen mit einer intelligenten Maschinensteuerung haben wir heute schon, und auch in Zukunft werden sie sich immer mehr auf dem Feld durchsetzen. Maschinen mit semiautomatischen Systemen, also Operator Assistenzsystemen, werden in den kommenden Jahren zunehmend verfügbar sein. Spätestens ab 2025 haben neue Traktoren oder Erntemaschinen sehr viele dieser Operator Assistenzsysteme mit an Bord, um teilautonome Aktivitäten durchzuführen und damit eine starke Entlastung für den Operator zu realisieren. Wenn wir darüber hinaus über vollautonome Arbeitsmaschinen sprechen, dann müssen wir zwei Dinge differenzieren. Das Erste ist die Bewegung der Arbeitsmaschine und das Zweite sind die autonomen Arbeitsprozesse. Die autonome Bewegung der Maschine ist im Moment schon gut erforscht und wird auch spätestens 2025 voll aktiv auf den entsprechenden Landmaschinen verfügbar sein.
Die Fragen stellte Felicitas Heimann, Redaktion fluid
