SYSTEMS & COMPONENTS 2023 - Neue Antriebskonzepte für mobile Maschinen

12novalle18SYSTEMS & COMPONENTS 2023 - Neue Antriebskonzepte für mobile Maschinen

Termin Informationen

Nicht nur auf den Straßen, auch im Off-Highway-Sektor gewinnt die Elektromobilität an Bedeutung. Die führenden Technologieanbieter treiben die Elektrifizierung mit integrierten Systemlösungen konsequent voran. Das volle Potenzial mobiler Arbeitsmaschinen und Nutzfahrzeuge zeigt sich vom 12. bis 18. November 2023 auf der Systems & Components, die zeitgleich mit der Agritechnica stattfindet. Die Aussteller auf dem Messegelände in Hannover präsentieren unterschiedlichste Hybridkonzepte und rein elektrische Antriebslösungen – und das für nahezu jedes Maschinensegment.

Basierten die Innovationen in der Antriebstechnik für mobile Arbeitsmaschinen in der Vergangenheit überwiegend auf Dieselmotoren und hydrostatischen Antrieben, liegt der Fokus heute auf der Elektrifizierung des Antriebsstrangs. Mit Blick auf die Systems & Components 2023 zeigt sich: Der Trend zur Elektromobilität beschränkt sich nicht mehr nur auf Pkws. Um die Produktivität mobiler Arbeitsmaschinen weiter zu steigern, spielt das Thema ebenso in der Land- und Forstwirtschaft, im Bauwesen sowie im Bergbau ein zentrale Rolle. Die Vorteile elektrischer Antriebe liegen auf der Hand, denn sie enthalten nicht nur weniger bewegliche Teile und müssen seltener gewartet werden als Verbrennungsmotoren. Sie bieten auch eine höhere Energieeffizienz, reduzieren die Emissionen und steigern die Arbeitsleistung.

Die zunehmende Größe und Komplexität der Systeme fordern die Entwickler heraus. Allein den Antriebsstrang zu elektrifizieren, sprich den Dieselmotor durch einen Elektromotor auszutauschen, greift als Lösungsansatz zu kurz. Denn egal ob Bagger, Muldenkipper oder Traktor: Mobile Arbeitsmaschinen sind mit einer Hydraulik ausgestattet, die es nach Möglichkeit ebenfalls zu elektrifizieren gilt. Oder soll der Dieselmotor Teil eines Hybrid-Antriebs werden? Und sollen die Fahrzeuge mit batteriegespeisten Elektroantrieben oder Dieselgeneratoren ausgestattet werden? Das sind Fragen, die am Beginn eines jeden Elektrifizierungsprojekts stehen.

Skalierbarkeit aus dem Baukasten

Antworten auf diese Fragen finden Ingenieure und Entwickler auf der Systems & Components. Im Zentrum der B2B-Plattform stehen praxistaugliche Lösungen zur Elektrifizierung, die einfach zu integrieren sind und mit wegweisenden Fahr- und Arbeitsfunktionen zu neuen Geschäftsmodellen führen. Die Technologieanbieter liefern dafür maßgeschneiderte Einbaulösungen je nach Anwendung, Einsatzgebiet und Motorleistung. Von Synchrongetrieben, Lastschaltgetrieben und stufenlosen Getrieben mit den zugehörigen elektronischen Steuerungen bis hin zu Starr- und Lenkachsen findet sich für jede Anforderung das richtige Equipment.

Präsentiert werden speziell für den Off-Highway-Bereich entwickelte modulare Plattformen, die neben Elektromotoren und Invertern auch Getriebe, Software und Zubehör sowie abgestimmte Batteriesysteme und Hydrauliken umfassen. Der Leistungsbereich deckt mit unterschiedlichen Baugrößen das komplette Spektrum von kompakten bis schweren Arbeitsmaschinen ab. Das Hochvolt-Portfolio umfasst Motoren variabler Leistungsklassen, die so konzipiert sind, dass sie auch als Generatoren eingesetzt werden können, beispielsweise für diesel-elektrische Anwendungen. Mit Spitzenleistungen bis 400 kW und Maximaldrehmomenten über 2.000 Nm bieten sie größtmögliche Gestaltungsfreiheit für die Elektrifizierung bestehender und neuer Fahrzeugarchitekturen. Weitere Schlüsselkomponenten wie DC/DC-Wandler und Onboard-Ladegeräte runden das Angebot auf dem Messegelände ab.

Emissionsfrei in die Zukunft

Die Verbreitung alternativer Antriebe bei Off-Highway-Anwendungen wird zudem durch die Abgasgesetzgebung begünstigt. Die strengen Regelungen nach European Off-Highway Stage V und US Off-Highway Tier 4 erzwingen teilweise die Neukonzeption. Obwohl die meisten Konstrukteure das „Einmaleins der Abgastechnik“ mittlerweile beherrschen: Wer auf Elektroantriebe setzt, muss sich keine Sorgen um schärfere Abgasgrenzwerte machen. Auf welche Weise die Hersteller das Thema nachhaltig anpacken, verdeutlicht der eDumper. Der Muldenkipper, der auf einem Komatsu-Modell HD 605-7 basiert, gilt nicht nur als das weltweit größte Elektrofahrzeug – er verfügt nach Herstellerangaben auch über die größte Batterie (700 kWh), die bisher in ein Fahrzeug eingebaut wurde. Mit einer Nutzlast von 65 t transportiert er Kalk- und Mergelgestein vom höher gelegenen Abbaugebiet zum fix installierten Transportsystem. Unterwegs auf der Strecke mit Gefälle bremsen die Elektromotoren das voll beladene Fahrzeug und speisen die dabei entstehende Energie in die Batterie. Der Clou dabei: Je schwerer die Last ist, desto stärker ist das Bremsen und desto mehr Strom wird zurückgewonnen. Die in den Batterien gespeicherte Energie wird anschließend für die Leerfahrt bergaufwärts eingesetzt.

Dass der Markt sich in Richtung emissionsfreier mobiler Maschinen und Fahrzeugen mit Batterie- und Brennstoffzellenantrieb verlagert, demonstrieren nicht nur Proof-of-Concept-Fahrzeuge wie der eDumper. Es sind vor allem Technologiepartnerschaften mit ausgewählten OEMs, die den Weg zur emissionsfreien Baustelle ebnen – ein Ansatz, den die Maschinen- und Fahrzeughersteller parallel zur kontinuierlichen Entwicklung eigener Lösungen verfolgen und der eine schnellere Markteinführung ermöglichen soll. In Abhängigkeit von der Nachfrage bieten derartige Geschäftsmodelle Kunden die Möglichkeit, dieselangetriebene Radlader, Bagger oder Muldenkipper auf Elektroantrieb umzurüsten. Exemplarisch dafür steht der L120H Electric Conversion von Volvo CE. Der 20-t-Radlader stellt die gleiche Leistung wie sein Diesel-Pendant bereit, jedoch ohne Abgasemissionen bei einem nahezu geräuschlosen Betrieb. Die Batterien mit einer Kapazität von 240 kWh ermöglichen bei mittelschweren Arbeiten eine Einsatzzeit von etwa fünf Stunden. Innerhalb von eineinhalb bis zwei Stunden lässt sich die Maschine von null auf 100 Prozent aufladen.

Systemoptimierung durch Elektrifizierung

Auch die Landmaschinenhersteller bauen ihr Portfolio an elektrischen Maschinen kontinuierlich aus und transformieren die Branche in Richtung einer klimaneutralen Zukunft. Hoch- und Niedervolt- Generatorsysteme für stufenlose Traktorgetriebe zählen zu den Komponenten, die auf dem Messegelände in Hannover zu finden sind. Doch Elektrifizierung hört auch hier nicht beim Antriebsstrang auf. Werden bei Landmaschinen lineare Bewegungen gegenwärtig noch über hydraulische Antriebe geregelt, gewinnen elektrische Aktuatoren mehr und mehr an Bedeutung. Um den elektrischen Antrieben an Schleppern und Anbaugeräten mit der nötigen Performance zum Durchbruch zu verhelfen, rücken zunehmend modulare Antriebssysteme in den Mittelpunkt, mit denen sich Synergien zu anderen Applikation erreichen lassen. Produktivitätssteigerung oder Schlupfreduktion sind Zielsetzungen dieser Optimierungsstrategien mit elektrisch verteiltem Traktionsmanagement.

Wie das aussehen kann, verdeutlicht John Deere mit eAutoPowr – einem stufenlosen Getriebe, das die hydraulischen Komponenten komplett durch einen elektrischen Leistungspfad ersetzt. Das Getriebe mit elektromechanischer Leistungsverzweigung steht mittlerweile für drei Traktorbaureihen zur Verfügung. Der Elektroantrieb ist so dimensioniert, dass er nicht nur den Fahrantrieb versorgt, sondern zusätzlich bis zu 100 kW für externe Verbraucher über 480-V-frequenzvariablen Dreiphasenwechselstrom bereitstellen kann. Eine erste Anwendung hat John Deere gemeinsam mit dem belgischen Landtechnikanbieter Joskin entwickelt. In Kombination mit einem Güllefassantrieb werden zwei Achsen elektrisch angetrieben und somit das Gewicht des Fasses für die Zugkraftübertragung genutzt – das bedeutet eine höhere Traktion, weniger Schlupf und eine bessere Spurführung. Da Geschwindigkeiten bis zu 5 km/h komplett elektrisch angetrieben werden, ist ein schneller und weicher Richtungswechsel möglich. Darüber hinaus profitiert der Fahrer von der präzisen Geschwindigkeitsregulierung und dem besseren Beschleunigungsverhalten.

Die optimale Antriebsstrategie für jeden Bedarf 

Fest steht: Die Leistungsfähigkeit moderner Off-Highway-Fahrzeuge basiert auf dem zuverlässigen und punktgenauen Einsatz ihrer Motoren. Noch ist die Energiedichte der Batterien zu gering, um in allen Anwendungen kurzfristig den Verbrennungsmotor ersetzen zu können. Wegweisenden Hybrid-Konzepten, die kleinere und emissionsärmere Dieselmotoren mit elektrischen Antrieben und Lithium-Ionen-Akkus kombinieren, gehört hier die Zukunft. Technologieoffenheit ist in diesem Zusammenhang eines der wichtigsten Schlagworte auf der Systems & Components 2023. Vom 12. bis 18. November finden Motorenentwickler und -konstrukteure von Nutzfahrzeugen auf dem Messegelände in Hannover Diesel-, Gas-, Hybrid-, Elektro- und Wasserstofftechnologien für die jeweils bestmögliche Kundenlösung.

Quelle: DLG

Bildquelle: DLG, S.Pförtner

Zeit

November 12 (Sonntag) - 18 (Samstag)(GMT+01:00)

Ort

HANNOVER MESSE

Messegelände, 30521 Hannover

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