Geschäftsführer Technik Liebherr-Hydraulikbagger
Unsere Maschinen sind Benchmark beim Kraftstoffverbrauch
Obwohl der Dieselpreis in den vergangenen Monaten im Vergleich zum Vorjahr etwas gefallen ist, spielen Kraftstoffkosten beim Unterhalt von Baumaschinen doch weiterhin eine wesentliche Rolle. Deshalb sind die Hersteller, ähnlich wie in der Automobilindustrie, be-müht, Verbräuche so niedrig wie möglich zu halten. Über dieses und andere Themen sprach ABZ-Redakteur Burkhard Büscher mit dem Geschäftsführer Technik der Liebherr-Hydraulikbagger GmbH in Kirchdorf/Iller, Werner Seifried.ABZ: Herr Seifried, Sie haben einmal gesagt, dass der absolute Kraftstoffverbrauch einer Maschine für die Energieeffizienz von sekundärer Bedeutung ist. Wichtiger sei der spezifische Kraftstoffverbrauch. Womit begründen Sie das?Seifried: Die Verbrauchsangabe von bspw. 10 l Diesel/h sagt nichts darüber aus, ob und wie lange der Motor im Stillstand oder unter Volllast gelaufen ist oder ob bspw. die Klimaanlage mit entsprechendem Zusatzverbrauch in Betrieb war. Vor allem aber fehlt der Bezug zur geleisteten Arbeit oder Umschlagmenge des betreffenden Zeitraums. Es kann durchaus sein, dass ein doppelt so hoher Verbrauch insgesamt effizienter ist – nämlich dann, wenn die dabei geleistete Umschlagmenge mehr als doppelt so hoch ist. Dann ist der spezifische Kraftstoffverbrauch pro umgeschlagener Tonne niedriger. Es reicht also nicht, nur den reinen Spritverbrauch anzugeben, sondern man muss auch die dabei geleistete Arbeit ins Verhältnis dazu setzen. In dieser Hinsicht gibt es erhebliche Unterschiede bei den Bau- und Umschlagmaschinen.ABZ: Gibt es bei Baumaschinen einen Norm-Zyklus wie bei Autos?Seifried: Nein, aber der Gesetzgeber arbeitet gerade daran. Wie fragwürdig ein Norm-Zyklus sein kann, sieht man in der Automobilindustrie, wo die angegebenen Normverbräuche häufig erheblich von der Realität abweichen. Bei Baumaschinen sind die Herausforderungen noch gravierender. Ein 10-t-Mobilbagger hat typischerweise ein anderes Einsatzprofil als ein 20-Tonner. Einsatzanforderungen können einerseits gelegentliche Lasthebearbeiten oder kleinere Kanalarbeiten umfassen. Andererseits gibt es tagelange Dauereinsätze mit Erdaushub und dem Beladen von Lkw. Wie soll ein Norm-Zyklus dieser Bandbreite gerecht werden? Weil der Gesetzgeber es fordert, wurden Normgremien geschaffen, die sich mit diesem Thema befassen. Einen Norm-Zyklus für Bagger halte ich für wenig sinnvoll. Im Gegensatz zum Hydraulikbagger könnte es beim Radlader etwas anders aussehen, da für diese Gerätegattung eher homogene Einsatzanforderungen gelten.ABZ: Also ist wieder mit einer praxisfremden Entscheidung von Politikern zu rechnen?Seifried: Das befürchte ich. Ich habe größtes Verständnis dafür, dass der Gesetzgeber unter dem Druck steht, etwas gegen zu hohe Feinstaubwerte oder CO2-Emissionen zu unternehmen. Aber ob ein Norm-Zyklus für Baumaschinen dabei hilft, bezweifele ich.ABZ: Was empfehlen Sie einem Bauunternehmer, der vor der Entscheidung steht, sich einen neuen Bagger zu kaufen und die Verbräuche vergleichen will?Seifried: Beim Kauf eines Baggers stehen wie bei allen Investitionsentscheidungen vorwiegend wirtschaftliche Aspekte im Vordergrund. Auch wenn wir in jüngster Zeit eine gewisse Entspannung bei den Energiekosten verzeichnen, bleibt die Energieeffizienz eines der maßgeblichen Entscheidungskriterien. Eine Frage ist dann: Wie schnell kann ich eine maximale Menge Material mit minimalem Kraftstoffverbrauch umsetzen? Der zweite wichtige Punkt sind die Lebenszykluskosten. Welche Aufwände sind in welchen Abständen zu erwarten? Besonders wichtig sind dabei die Wechselintervalle von Betriebsstoffen oder die Laufzeit von Verschleißteilen. Als Ingenieure können wir solche Wirtschaftlichkeitskriterien im Zuge der Produktentwicklung beeinflussen. Je ganzheitlicher unser Entwicklungsansatz ausgelegt ist, desto besser kann dieser Einfluss ausgeübt werden.
ABZ-Stellenmarkt
ABZ: Liebherr ist dafür bekannt, dass die meisten Komponenten der Baumaschinen aus der eigenen Produktion kommen. Was hält Sie davon ab, auf dem freien Markt einzukaufen?Seifried: Wie bereits erwähnt, kommt die hohe Fertigungstiefe der Qualität und damit letztlich der Wirtschaftlichkeit zugute. Die über Jahrzehnte entstandene hohe technische Kompetenz in der Entwicklung und Eigenfertigung vieler Komponenten ist einer der wesentlichen Gründe für die niedrigen Verbräuche unserer Maschinen. Baggerkomponenten wie Dieselmotor, Pumpen-Verteilergetriebe, Hydraulikpumpen, Kugeldrehkranz, Schwenkwerk, Elektronik, Ansteuergeräte, Hydraulikzylinder und viele Anbaugeräte kommen bei Liebherr aus eigener Produktion. So haben wir bspw. beim Dieselmotor direkte Einflussmöglichkeiten auf die Festlegung des optimalen Betriebspunktes. Die Gestaltung des Ansprechverhaltens der Maschine, die Hinterlegung geeigneter Regelkennwerte, die Reaktion der Motorelektronik auf die Vorgabe des Fahrers – all dies und vieles mehr können wir dank ganzheitlicher Entwicklungsprozesse selbst bestimmen. Dies bedeutet nicht zwingend dass Zukaufprodukte schlechter sind. Jedoch verkörpern sie häufig Kompromisse, um für unterschiedliche Einbauszenarien vorbereitet zu sein. Der Einfluss des Baumaschinenherstellers auf die Gesamtfunktionalität bleibt damit zwangsläufig begrenzt.Eines der größten Projekte im Komponentenbereich ist derzeit die Ausweitung der Eigenfertigungsbandbreite unserer Dieselmotoren auf 16- und 20-Zylinder-Aggregate. Das heißt, wir werden in absehbarer Zeit auch große Mining-Geräte mit unseren eigenen Motoren ausstatten.Ein anderer Bereich in dem Liebherr durch die hauseigene Kompetenz große Vorteile schöpft ist die Baumaschinen-Elektronik. Seit vielen Jahrzehnten entwickeln und fertigen wir elektronische Komponenten nicht nur für Erdbewegungsmaschinen sondern auch für andere Baumaschinen und darüber hinaus für Flugzeuge, maritime Krane und weitere Liebherr-Sparten. Die Vielfalt des hier vorhandenen Know-hows hat Liebherr systematisch im internen Kompetenzzentrum gebündelt, wovon jeder Beteiligte profitiert.ABZ: Wollen Sie Komponenten auch an andere Hersteller liefern?Seifried: Zielrichtung ist, das Fertigungsprogramm nicht nur am Eigenbedarf auszurichten, sondern auch Drittgeschäfte zu akquirieren. Mit den Liebherr-Dieselmotoren sind wir inzwischen in einigen namhaften Projekten vertreten, bspw. beim russischen Lkw-Hersteller Kamaz. Dieser strategische Ansatz wird systematisch forciert, um Stückzahlen und Bandbreite auszubauen. Das ist einer der wesentlichen Hintergründe, weshalb der Komponentenbereich vor einiger Zeit in einer neuen Liebherr-Sparte zusammengefasst wurde, obwohl die Produktion an sechs verschiedenen Standorten stattfindet.ABZ: Ist denn konkret geplant, mit noch mehr Firmen zusammenzuarbeiten?Seifried: Ja, das ist unser Ziel. Bspw. sind wir auf den großen Fachmessen seit einiger Zeit mit separaten Komponentenständen vertreten, zuletzt auf der bauma China in Shanghai, aber auch auf der bauma in München. Ein sehr erfolgreiches Beispiel in diesem Zusammenhang ist die Windenergie. Wir beliefern die namhaften Windkraftanlagenhersteller mit Drehkränzen Die extern verwendeten Stückzahlen sind hierbei zwischenzeitlich deutlich höher als der Eigenbedarf. In diesem Feld sind wir weltweit ein führender Kompetenzträger.ABZ: Sie haben 2002 schon eine Zusammenarbeit mit MAN bei der Motorenfertigung begonnen. Gibt es diese immer noch?Seifried: Ja, unsere Maschinen der aktuellen Serie beinhalten Motoren aus dieser Zusammenarbeit.ABZ: Wie sieht es bei den Anbaugeräten aus?Seifried: Den Mobilbagger kann man mit dem menschlichen Körper vergleichen. Ohne die Hand als Greifwerkzeug ist der Mensch erheblich eingeschränkt. Weil Anbauwerkzeuge die entscheidende Schnittstelle des Baggers zum Umschlaggut sind wollen wir dieses Themengebiet in der Sparte Erdbewegung selbst beherrschen. Diese Komponenten bzw. Ausrüstungen werden hier am Standort Kirchdorf entwickelt und hergestellt. Entscheidend ist dabei vor allem der einfache Werkzeugwechsel und die so minimierten Stillstands Intervalle der Maschine. Mobilbagger sind ausgesprochen multifunktionale Maschinen. Gerade in solchen Fällen tragen intelligente Schnellwechselsysteme zu erheblich verringerten Stillstands Zeiten bei. Auch falsch konfigurierte Schnittstellen zwischen Maschine und Anbaugerät verschlechtern die Gesamteffizienz der Maschine. Deshalb bieten wir seit vielen Jahren unser Schnellwechselsystem Likufix an. Neben dem minimalen Aufwand für den Werkzeugwechsel gewährleistet diese erfolgreiche Technologie die lückenlose Kommunikation zwischen Maschine und Anbauwerkzeug. Ein Computerchip meldet dem Bagger welche Ölmengen und -drücke für den optimalen Betrieb des angebauten Werkzeugs erforderlich sind. Beim Ankuppeln stellt sich die Maschine automatisch darauf ein.Ein anderes Beispiel ist unser "Produktivlöffel", den wir vor einigen Jahren entwickelt haben.In einem Vergleichstest der damals am Markt verfügbaren Tieflöffel haben wir gemessen, welch gravierenden Einfluss das Design auf den Kraftstoffverbrauch hat. Mit diesen Erkenntnissen haben wir die Gestaltung der Tieflöffel topologisch derart optimiert, dass das Befüll- und Entleerungsverhalten mit minimalem Kraftaufwand und damit reduziertem Kraftstoffverbrauch erfolgt.
ABZ: Sie haben 2011 im VDBUM-Seminar erklärt, dass Liebherr sich entschieden hat, die Erdbewegungsmaschinen mit Dieselmotoren auszustatten, deren Merkmale ein Hochdruck-Common-Rail-System, eine zweistufige Aufladung, eine externe Abgasrückführung sowie ein montierter Partikelfilter sind. Damals ging es noch um die Abgasrichtlinie Stufe 3B/Tier 4 interim. Jetzt geht es schon um Stufe 4. Hat sich an der Entscheidung etwas geändert?
Seifried: Ja, richtungsweisend. Unser Kompetenzzentrum für Motorenentwicklung in Bulle (Schweiz) hat sich diesem Thema sehr umfassend angenommen und eine Konsolidierung und langfristig ausgerichtete Optimierung unseres Motoren-konzeptes erarbeitet. Das Ergebnis ist: Für Tier 4 setzen wir auf die SCR Technologie mit einstufiger Aufladung, ohne Abgasrückführung und ohne Oxidationskatalysator.
ABZ: Gibt es Partikelfilter für Sonderanwendungen z. B. beim Tunnelbau?
Seifried: Maschinen der Stufe 4 Serie kann man mit Partikelfilter ausstatten, was unserer Meinung nach allerdings wenig sinnvoll ist. Wir erleben diesbezüglich eine kontroverse Diskussion die von einem Gesetz ausgeht, das klare Grenzwerte für Partikel und NOXe festlegt. Mit diesen Emissionsrichtlinien ist nicht vorgegeben, auf welchem Technologiepfad die Grenzwerte zu erreichen sind, das Gesetz ist technologieneutral. Dazu gesellen sich zunehmend nationale bzw. regionale Regelungen wie die Schweiz, für Tunnelbaustellen oder die Bundesländer Berlin, Baden-Württemberg und Bremen und fordern einen Partikelfilter auch wenn die Maschinen bereits gesetzeskonform sind. Man kann unseren Motoren einen Partikelfilter hinzufügen, aber er ist nicht erforderlich, da unsere Motoren mit den eingesetzten Technologien alle erforderlichen Grenzwerte unterschreiten. Das ist eine ganz wichtige Botschaft.
ABZ: Wie sieht das der Kunde?
Seifried: Der Kunde kauft eine Maschine, die gesetzeskonform ist und keinen zusätzlichen Wartungsaufwand für einen Partikelfilter hat. Damit ist zunächst die Investitionssicherheit sichergestellt. Die Vielfalt der gesetzlichen Vorschriften und die zunehmende Taktzahl gesetzlicher Veränderungen stellt uns natürlich vor erhebliche Herausforderungen. Dies gilt jedoch gleichermaßen für alle Hersteller. Unsere Philosophie, Kernkompetenzen im Haus zu behalten versetzt uns in die Lage solchen Aufgaben besonders schnell und umfassend begegnen zu können.
ABZ: Aber immer mehr Kommunen fordern in ihren Ausschreibungen den Einsatz von Baumaschinen mit Partikelfiltern . . .
Seifried: Das ist richtig. Es ist jedoch ein bedeutender Unterschied, ob der Bauunternehmer eine ältere Maschine betreibt oder mit einer Maschine mit dem Stand-der-Technik operiert. Das Interesse der Kommunen ist verständlich, aber pauschale Verordnungen machen diesbezüglich wenig Sinn. Klarheit schaffen würden Regulierungen, die von "Maschinen nach aktuell gültigen Normen" ausgehen. Dann ist nicht nur das Emissionsverhalten davon betroffen, sondern es wären auch Standards für Schutzaufbauten, Zustiegssysteme oder Sichtfeld gesetzt und ältere Maschinen mit nachgerüstetem Filter könnten auch diesbezüglich klassifiziert werden.
ABZ: Sie haben 2010 den bauma-Innovationspreis für den Energiespeicherzylinder bekommen. Wie war die Reaktion Ihrer Kunden darauf?
Seifried: Durchweg positiv. Seit dem Serienstart dieses Hybridsystems spart man mit dieser Innovation je nach Einsatz bis zu 35 % Kraftstoff. Je öfter der Ausleger bewegt wird, desto größer ist die Einsparung. Den größten Spareffekt gibt es bei "Arbeiten-unter-Höhe-Null", wie z. B. dem Be- und Entladen von Schiffen. Es wird mit weniger Motorleistung gearbeitet, somit wird weniger hydraulische Leistung benötigt. Damit wird die wegzukühlende Abwärme geringer und es ist weniger Antriebsleistung für den Lüfter notwendig. Ganz wichtig: Alle unsere ERC-Maschinen haben trotz reduzierter Motorleistung und reduziertem Kraftstoffverbrauch sogar noch mehr Umschlagleistung als andere Maschinen, weil sich die Systemleistung, die sich aus der Dieselmotorleistung und der ERC-Leistung zusammensetzt, erhöht hat.
ABZ: Kann man den Energiespeicherzylinder als Option kaufen?
Seifried: Nein. Die Integration des Energiespeicherzylinders (ERC) erfordert idealerweise eine integrative Entwicklung des gesamten Hybridsystems. Dabei sind von geänderten Aufnahmen in der Maschine über optimierte Motorenkennlinien bis hin zu überarbeiteten Systemkennlinien oder neuen Hubzylinderabstimmungen diverse Aspekte zu berücksichtigen. Nur die konsequente Umsetzung dieses ganzheitlichen Ansatzes führt letztendlich zu den erreichten Verbrauchswerten. Technologisch wäre natürlich auch ausschließlich der Einsatz des ERC machbar, die kundenseitig quantifizierbaren Einsparungen wären allerdings weitaus geringer.
ABZ: Es gibt also eine besondere Baureihe von Maschinen, die mit Energiespeicherzylinder gekauft werden können?
Seifried: Es sind die Materialumschlagmaschinen LH 40, LH 50, LH 60, LH 80 – also Geräte der Größenklasse 40 bis 80 t – und der LH 120. Diese Maschinen sind serienmäßig mit ERC ausgestattet, nicht jedoch die kleineren Geräte der LH-Serie.
ABZ: Ist das zu teuer für die kleineren Maschinen?
Seifried: Es ist zum einen eine Frage des Bauvolumens, die Integration in eine relativ kleine Maschine ist schwieriger und aufwändiger. Zum anderen bedingen die Einsatzspektren solch kleiner Maschinen nicht über genügend Einsparpotential.
Exemplarisch möchte ich bspw. den Einsatz im Recycling erwähnen. Bei diesen Arbeiten wird der Hubzylinder wenig benutzt, somit kann auch wenig Energie rekuperiert werden.
ABZ: Ist in Zukunft mit ähnlichen Erfindungen wie dem Energiespeicherzylinder von Ihnen zu rechnen, bspw. beim Abgreifen der Drehenergie oder der Hybrid-Antrieb?
Seifried: Das gibt es von Marktbegleitern schon in Serie. Auch wir haben uns intensiv damit befasst und gezeigt, dass es geht. Wir sind jedoch der Auffassung, dass es nach wie vor effizientere Wege gibt, mit technischen Innovationen Kraftstoff zu sparen – ohne komplett neue Maschinensysteme zu erfinden. Selbst in den Bau- und Umschlagmaschinen aktueller Bauart wird noch viel Energie "vernichtet". Hier ergeben sich noch erhebliche Potenziale. Der gerade besprochene Energiespeicherzylinder ERC ist ein solches Beispiel. Wir haben dieses System gewählt, da unsere Untersuchungen in diesem Bereich die größten Potenziale aufgezeigt haben.
Lassen Sie mich erläutern, wo wir noch weitere Optimierungsmöglichkeiten sehen: Betrachten wir die von der Motorabtriebswelle an das System abgegebene Leistung und vergleichen diese mit der am Verbraucher angekommenen Leistung, werden z. T. eklatante Differenzen sichtbar: Innere Systemverluste führen zu gravierenden Leistungseinbußen.
Weiteres Potenzial ergibt sich aus der Frage, ob man die Nebenverbraucher des Motors nicht effizienter antreiben kann. Mit entsprechender Detailarbeit sind auch hier noch große Verbrauchsreduzierungen zu erzielen. Unsere Mobilbagger und Umschlagmaschinen sind z. Zt. beim Kraftstoffverbrauch Benchmark. Tagesaktuell liefert die Liebherr-Energiespar-App hierzu die entsprechenden Beweise. Hier kann der im praktischen Einsatz tatsächliche verbrauchte Kraftstoff unserer Maschinen über tausende Betriebsstunden verfolgt werden. Aber keine Angst: auch wir haben für die Zukunft noch Innovationen im Petto.
ABZ: Was werden Sie auf der kommenden bauma zeigen?
Seifried: Aus Kirchdorf wird im Bereich Materialumschlagtechnik etwas ganz Neues kommen. Bei den Mobilbaggern werden wir zahlreiche neue Modelle vorstellen. Ein Schwerpunkt ist dabei die Abgasstufe 4 wobei zugleich weitere Verbesserungen in der Energieeffizienz zum Tragen kommen.
