Geld sparen und Gutes für die Umwelt tun: Dieser Gegensatz schließt sich nicht aus. „Kunden suchen Einsparpotenzial und wollen ihren grünen Fußabdruck möglichst gering halten. Schon heute können Baumaschinen dazu beitragen, aber die Reise in Richtung Nachhaltigkeit hat gerade erst begonnen. Neue Technologien, die sich derzeit in der Entwicklung befinden, werden die Zukunft bestimmen“, verspricht Staale Hansen. Zusammen mit seinem Team betreut er bei Zeppelin auch das Thema Nachhaltigkeit und wird in Zukunft den Bereich Technologie leiten.
Seit den 90er-Jahren befindet sich in Tucson im Südwesten von Arizona in den USA ein Testgelände von Caterpillar, um unter möglichst realistischen Bedingungen neue Entwicklungen bei Baumaschinen zu prüfen und nachhaltige Lösungen in den Markt zu bringen. Da das Gelände nicht an das örtliche Stromnetz angeschlossen ist, musste von Anfang an eine autarke Stromversorgung aufgebaut werden. Sie basiert auf sechs Dieselaggregaten des weltweit größten Baumaschinen- und Motorenherstellers. Längst wurde ein Solarpark mit 750 kWh Leistung installiert. Doch dabei wird es nicht bleiben. „Der Klimawandel treibt Unternehmen rund um den Globus an, für Kunden nachhaltigere und innovative Lösungen zu entwickeln – sie bedeuten mitunter auch einen radikalen Bruch mit althergebrachten Technologien. Das gilt für einen Technologieführer wie Caterpillar umso mehr, um zu verstehen, wie Kunden in Zukunft erneuerbare Energien nutzen können und wie sich das auf Technologien und Prozesse auswirkt. Deswegen werden dort Millionen an US-Dollar in das Testgelände investiert, um in Zukunft die Rohstoffgewinnung in einen nachhaltigen Betrieb mit Cat Großgeräten umzuwandeln“, berichtet Staale Hansen. Konkret geht es darum, dass elektrische Baumaschinen den höheren Anforderungen an einen Energieverbrauch standhalten müssen.
Um sich darauf einzustellen, soll in Tucson ein Solarpark in der Größe von fünf Fußballfeldern zwei Megawattstunden Energie produzieren. Installiert wurden auch zwei Windkraftanlagen mit einer Leistung von knapp drei Megawattstunden. Doch damit kein Stillstand im Maschinenpark herrscht, wenn kein Wind weht oder die Sonne scheint, braucht es die konstante Energieversorgung. Darum soll eine Energieinsel aufgebaut werden. Die Anlage wird über eine Batteriekapazität von 18 Megawattstunden verfügen. Sie übernimmt eine Speicherfunktion und puffert Energie, damit sie in Zeiten, wo etwa Windflaute herrscht, Energie zur Verfügung stellen kann. Geplant ist außerdem, mit dem Überschuss an Energie Wasserstoff zu erzeugen. Damit sollen Maschinentests durchgeführt werden. Installiert werden sollen auch Brennstoffzellen, um den Wasserstoff in Strom umzuwandeln. Außerdem sollen zwei Gasgeneratoren aufgebaut werden, die sowohl mit Wasserstoff als auch mit Erdgas oder mit einer Kombination von beidem betrieben werden können. „Der Schlüssel ist, die Energie auf Baumaschinen zu übertragen“, meint Staale Hansen. Eine Ladeinfrastruktur soll dazu beitragen, stationäres und mobiles Laden zu unterstützen. Aufgebaut werden soll ein Straßennetz von vier Kilometern Länge, um eine Vielzahl von Anwendungen für die Praxis zu testen. Darunter fallen dynamische Ladevorgänge und digitale Lösungen, um besagtes Energie- und Produktionsmanagementsystem zu bündeln. Denn neben elektrischen Lösungen wird auf dem Testgelände auch das autonome Fahren weiterentwickelt. „Die Intention von Caterpillar ist, das ganze System eines Rohstoffbetriebs komplett abzubilden“, erklärt Staale Hansen. Durchgeführt werden in Zukunft umfassende Testreihen von Muldenkippern, Kettenbaggern, Radladern und Dozern, die auf elektrischer Antriebstechnik basieren. Entwickelt werden Ladelösungen, die in Verbindung mit autonom fahrenden Baumaschinen deren Batterielebensdauer sicherstellen. „Auf diese Weise will Caterpillar auf Herausforderungen reagieren, die Kunden bei der Energieversorgung ihrer Baumaschinenflotte haben, wenn sie ihre Maschinen produktiv und nachhaltig einsetzen wollen“, so Staale Hansen. Einen ersten Prototyp eines batterieelektrischen Mining Trucks in Form des Cat 793 gibt es bereits. 2024 soll die Vorserie starten, ein Jahr später soll es eine Pilotmaschine geben und ab 2027 ist die Serienproduktion geplant. „Ob eine Baumaschine nun auf Batterieelektrik, Wasserstoff beziehungsweise Brennstoffzelle oder Dieselmotor basiert: Der Endantrieb wird zwangsläufig elektrisch werden, weil damit unschlagbare Effizienzwerte erreicht werden können. Schon heute haben Firmen die Möglichkeit, aktiv etwas für Nachhaltigkeit zu tun. Niemand muss jedoch warten, bis der erste vollelektrisch betriebene Cat Muldenkipper in den Einsatz geht. Denn das wird noch etwas dauern“, macht Staale Hansen klar.
Längst gibt es andere Alternativen und Ansätze, mit denen Baumaschinen Leistung abliefern und zugleich umweltverträglich eingesetzt werden können. „Schon mit unseren dieselelektrischen Antrieben, wie sie der Cat Radlader 988K XE vorweisen kann, haben wir bewiesen, was Kunden im Hinblick auf neue Antriebstechnik erwarten dürfen. Der Cat 988K XE kann 600 Tonnen in der Stunde laden und verbraucht dabei durchschnittlich 20 Liter Diesel. Das ist ein Wert, der vor einigen Jahren noch undenkbar gewesen wäre“, macht Staale Hansen deutlich.
Baufirmen können derzeit auch auf eine andere Übergangstechnologie ausweichen, wenn sie ihren Maschinenpark nachhaltiger ausrichten wollen. Eine Rolle spielt das Öl aus nachwachsenden oder recycelten Rohstoffen, was in alternativen Kraftstoffen wie hydrierten Pflanzenölen, auch bekannt als Hydrotreated Vegetable Oils (kurz HVO), steckt. Hydriertes Pflanzenöl basiert, wie bereits der Name verrät, analog zum Biodiesel auf Pflanzenölen, aber auch auf Tierfetten und Altspeiseölen. Die Herstellung unterscheidet sich jedoch stark vom Biodiesel, sodass ein hochwertiges Kohlenwasserstoffgemisch entsteht, dessen Eigenschaften dem Diesel sehr ähnlich sind. Damit können Cat Baumaschinen pur oder als Zugabe zu fossilem Diesel betankt werden, sofern deren Motoren auf der EU-Stufe V basieren. „Im Vergleich zu einer Baumaschine, die mit Diesel betrieben wird, ist der Einsatz nachweislich nachhaltiger, da HVO-Diesel die Treibhausgasemissionen um bis zu 90 Prozent senkt“, erklärt Staale Hansen. Weitere Vorteile dieser Kraftstoffe: Sie können die Emissionen bestimmter Produkte wie Ruß und Kohlenmonoxid und auch die NOX-Emissionen bei bestimmten Motorlasten und -zyklen verringern. HVO ist für niedrige Temperaturen geeignet. Wenn diese alternativen Kraftstoffe zum ersten Mal oder später verwendet werden, ist keine spezielle Umrüstung erforderlich. Eine Herausforderung stellt allerdings noch die Verfügbarkeit alternativer Kraftstoffe an den entsprechenden Einsatzorten der Maschinen dar. „Wenn man bedenkt, dass der CO2-Preis langfristig teurer werden wird und er für das Jahr 2023 pro Tonne 30 Euro beträgt, lässt sich durch HVO auch schon einiges erreichen“, so Staale Hansen.
Wer jetzt handeln will, kann auch über Fahrerschulung viel bewirken und Emissionen senken. Sprit sparen können Fahrer, wenn sie eine Baumaschine vorausschauend bewegen. Bei Zeppelin sind sechs zertifizierte Instruktoren tagtäglich im Einsatz bei Kunden und bieten Vor-Ort-Schulungen mit starkem Praxisfokus an. „Das Team spricht die Sprache der Kunden und Fahrer. Somit steigt die Akzeptanz. Wir können auf Kundenwünsche eingehen und die Schulung der Fahrer danach ausrichten, damit alle effizienzrelevanten Systeme einer Baumaschine von ihnen genutzt werden“, so Matthias Sowada, Zeppelin Projekt- und Einsatzberater. Er selbst schaut sich Produktionsprozesse an und untersucht Möglichkeiten, wie eine Maschine effizienter genutzt werden kann. Es geht dabei nicht immer nur um Einsparung und Rationalisierung, sondern manchmal schleichen sich schlechte Gewohnheiten ein, die man ohne viel Aufwand abstellen kann. Oder die Fahrwege sind unwirtschaftlich geworden. „Es sind manchmal auch nur kleine Abweichungen, die einen unglaublichen Einfluss auf die Effizienz haben. Doch man muss das auf die nächsten Jahre betrachten. Wenn ein Betrieb am Tag mit dem gleichen Dieselkraftstoff 20 Tonnen mehr Material mit dem Brecher produziert, dann sind das auf 220 Werktage verteilt 4 400 Tonnen, die zusätzlich anfallen. Bei den meisten Kunden können wir darum noch Optimierungspotenziale herauszukitzeln, indem wir mit vorhandenem Material die Leistung hochdrücken und somit den Verbrauch von einem Liter Sprit pro Tonne senken können“, meint Matthias Sowada. Indem er Abläufe umstrukturiert, lässt sich in vielen Fällen Kraftstoff sparen. Dann wird die Produktionsleistung nicht in zehn, sondern in acht Stunden erbracht. Das ist ein Ansatz, der immer mehr gefragt wird, um so den Dieselverbrauch und den CO2-Wert nach unten zu drücken, sind die Erfahrungen, die Zeppelin mit Kunden macht.
Mai/Juni 2023