Neuentwicklungen

Alternative Antriebstechnologien für elektrische Flurförderzeuge

Fronius Fördern, Heben, Lagern
Die kurze Betankungszeit von wenigen Minuten ist einer der Vorteile des Brennstoffzellen-Antriebs. Fotos: Fronius International

Wels/Österreich (ABZ). – Der Trend bei Flurförderzeugen geht zum elektrischen Antrieb: Wuchs das Weltmarktvolumen im Jahr 2014 laut der World Industrial Truck Statistics (WITS) um 8 % auf 1 088 366 motorisierte Fahrzeuge, so erhöhte sich in dieser Zeit das Volumen der Flurförderzeuge mit Elektromotor weltweit um 14 %. Geräte mit Verbrennungsmotor, die als Treibstoff Diesel, Benzin oder Gas benötigen, stieg hingegen nur um 4 % gegenüber dem Vorjahr.Für diese Entwicklung gibt es vor allem drei Gründe. Erstens: Elektrostapler werden immer leistungsstärker und dringen mit Tragkräften bis zu 9 t zunehmend in Einsatzgebiete vor, die bislang den Verbrenner-Geräten vorbehalten waren. Zweitens: Elektrostapler arbeiten leise und schonen die Umwelt sowie die Gesundheit. Das gilt auch, wenn sie in geschlossenen Hallen arbeiten, da sie im Betrieb keine Schadstoffe ausstoßen. Bei den Flurförderzeugen werden an neuen und schärferen Gesetzgebungen rund um CO2 Ausstöße gearbeitet. Das unterstützt den Trend zum Elektrobetrieb. Fachkreise prognostizieren, dass die neuen Gesetze 2020 Inkrafttreten werden. Drittens: Fossile Kraftstoffe werden immer knapper und dadurch auch teurer. Deshalb werden z. B. in Westeuropa seit rund fünf Jahren mehr Elektrostapler gekauft als solche mit Verbrennungsmotor. Ihre Energie beziehen sie aus Traktionsbatterien. Dabei ist die seit mehr als 100 Jahren im Einsatz erprobte und bewährte Blei-Säure-Batterie der meist genutzte Energiespeicher. Das hat verschiedene Gründe: Bleiakkus sind zuverlässig, vergleichsweise kostengünstig und in verschiedenen Größen, Spannungen und Kapazitäten erhältlich. Ihr hohes Gewicht dient in Gabelstaplern zusätzlich als Gegengewicht.Traktionsbatterien für Flurförderzeuge haben ihren Preis. Sie können bis zu einem Drittel des Anschaffungspreises eines Staplers ausmachen. Es ist also sinnvoll, ihre Leistungsfähigkeit möglichst lange zu erhalten. Zu diesem Zweck lohnt es sich, alle drei Komponenten eines Flurförderzeug-Systems – das Fahrzeug, die Antriebsbatterie und das Batterieladegerät – eingehend zu betrachten. Im Lauf der Zeit haben sich die Verfahren zum Laden von Bleibatterien stark verändert: von den ersten 50-Hz-Transformator-Ladegeräten mit ungeregeltem Ladeprozess über Hochfrequenz-Ladegeräte mit geregeltem Ladeprozess bis hin zu mikroprozessorgesteuerten Geräten mit komplexen Ladealgorithmen. Eine revolutionäre Entwicklung auf diesem Gebiet ist der 2013 erstmals vorgestellte Ri-Ladeprozess des österreichischen Spezialisten für Batterieladesysteme Fronius. Dieser minimiert den Energieverlust beim Ladevorgang, senkt dadurch den Strombedarf sowie den CO2-Ausstoß und erhöht gleichzeitig die Lebensdauer der Batterie deutlich.Anders als herkömmliche Prozesse folgt der Ri-Ladevorgang keiner fixen Kennlinie mit vorgegebenem Strom. Dieser ergibt sich stattdessen aus dem Innenwiderstand (Ri) der Batterie, der wiederum von deren Alter, Temperatur und Ladezustand abhängt. Damit ist jeder Ladevorgang einmalig, mit individueller Kennlinie. Die Überladung, die für einen hohen Energieverlust und die schädliche Erwärmung der Batterie sorgt, lässt sich so auf ein Minimum reduzieren. Dank dieser intelligenten Ladetechnologie erreicht Fronius einen Ladewirkungsgrad von 90 %. Zusammen mit dem Gerätewirkungsgrad von 93 % ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad von der Steckdose bis zum Flurförderzeug von 84 %. Im Vergleich zu anderen Ladeverfahren können Anwender bis zu 30 % ihrer Energiekosten für das Batterieladen einsparen. Damit ist der Ri-Ladeprozess die modernste und effizienteste Ladetechnologie für Bleibatterien überhaupt.Nach Einschätzung von Fronius werden die Blei-Säure-Akkus oder Blei-Gel-Akkus auch in den nächsten Jahren die höchste Verbreitung haben. "Technische Entwicklungen wie verbesserte Energiespeicher und Akkumulatoren mit größeren Kapazitäten, die zudem Zwischenladungen und Schnellladungen zur Vermeidung von Batteriewechseln erlauben, werden die Bleibatterie auch in Zukunft konkurrenzfähig machen", betont Prokurist und Spartenleiter Harald Scherleitner. Praktikable Alternativen gibt es inzwischen jedoch: Mit der Lithium-Ionen-Technologie, der Brennstoffzelle und dem Hybridantrieb stehen gleich mehrere Varianten zur Verfügung, mit denen sich die Energieversorgung von Flurförderzeugen ebenfalls realisieren lässt.Besonders die Lithium-Ionen-Technologie (Li-Ion), wie sie auch in jedem Notebook verbaut ist, hat sich in den vergangenen Jahren rasanter entwickelt als erwartet. Inzwischen bieten alle großen Flurförderzeug-Hersteller Modelle mit Lithium-Ionen-Akku an. Zu ihren Vorteilen zählen die kompakte Bauweise, das einfache und schnelle Zwischenladen, der fehlende Memory-Effekt, die höhere Leistungsfähigkeit und die flexiblere Einsetzbarkeit in künftige Flurförderzeuge. Zudem liegt der Energieverbrauch der Li-Ion-Batterien um bis zu 30 % unter dem der Blei-Säure-Akkus. Li-Ion-Energiesysteme sind zu 100 % wartungs- und emissionsfrei. Daher muss kein Wasser mehr nachgefüllt und keine Säuredichte gemessen werden, und man muss die Batterie nicht reinigen. Auch in puncto Sicherheit bietet die Li-Ion-Batterie Vorteile: Bei der Bleibatterie entweicht beim Ladevorgang Wasserstoff, der in Verbindung mit Sauerstoff hochexplosiv ist. Li-Ion-Batterien entwickeln hingegen keine gefährlichen Gase. Batterieladeräume und -stationen, die zahlreiche gesetzliche Standards und Normen erfüllen müssen, braucht der Anwender folglich nicht.Zwar ist diese Technologie noch vergleichsweise teuer, aber die Preise werden durch das steigende Angebot am Weltmarkt sinken. Für das Laden der Li-Ion-Batterien hat Fronius bereits Ladegeräte entwickelt, die sich durch ein einfaches Software-Update von einem Ladegerät für Bleibatterien zu einem für Li-Ion-Batterien machen lassen.

ABZ-Stellenmarkt

Relevante Stellenangebote
Staatlich geprüfte*r Bautechniker*in (m/w/d) für..., Halstenbek  ansehen
als Kalkulator GaLaBau (m/w/d) oder diese..., Münster  ansehen
Ingenieur/-in im Bereich Planung, Neubau, Pflege:..., Berlin  ansehen
Alle Stellenangebote ansehen
Fronius Fördern, Heben, Lagern
Harald Scherleitner, Prokurist und Spartenleiter Fronius Perfect Charging: "Technische Entwicklungen wie verbesserte Energiespeicher und Akkumulatoren mit größeren Kapazitäten werden die Bleibatterie auch in Zukunft konkurrenzfähig machen."

Die Lithium-Akkus haben jedoch auch Schwächen, erklärt Fronius-Fachmann Scherleitner: "Sie haben einen leicht brennbaren Elektrolyten und benötigen spezielle Ladegeräte sowie komplexe Batteriemanagementsysteme, die auf die Batterie abgestimmt sind." Und weil Fronius beim Thema Sicherheit und Qualität nichts dem Zufall überlassen möchte, entwickelt das Unternehmen die Managementsysteme für Li-Ionen Batterien ebenfalls selbst.Spezielle Lithium-Batterie-Technologien, die als Elektrodenmaterialien Kombinationen aus Nickel-Mangan-Kobaltoxid, Schwefel, Luft und vor allem Eisenphosphat (LiFePO4) einsetzen, haben noch keine große Bedeutung am Markt. Angeboten werden diese schon von einigen Herstellern von Flurförderzeugen. LiFePO4 könnte jedoch zukünftig eine bevorzugte Technologie für Traktionsanwendungen sein. Sie bietet hohe Leistung und niedriges Gewicht. LiFePO4-Zellen können nicht brennen und explodieren nicht unter extremen Bedingungen. Sie haben einen höheren Entladestrom, entladen sich nur geringfügig selbst, sind nicht toxisch und haben eine lange Lebensdauer.Durchaus vielversprechend ist der Einsatz von Brennstoffzellen in Antriebssystemen. Diese wandeln die chemische Energie eines Brennstoffs (Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffe) mit dem Luftsauerstoff ohne mechanischen Zwischenschritt direkt in elektrische Energie um. Durch die zusätzlich produzierte und nutzbare Wärme lassen sich sehr hohe Wirkungsgrade erzielen. Brennstoffzellen sind leichter als Batterien, zuverlässig und leise. Weitere Vorteile liegen in der schnellen Betankung mit Wasserstoff binnen weniger Minuten, im Produktivitätsgewinn durch geringeren Wartungsaufwand und in der Emissionsfreiheit – denn das Abfallprodukt der Brennstoffzelle ist reines Wasser.Wegen der zukünftigen Bedeutung der Brennstoffzelle als alternatives Antriebskonzept hat Fronius bereits mehrere Förderprojekte mit Großunternehmen gestartet, u. a. das Projekt "E-Log-Biofleet", dessen Abschluss für Mai 2016 angesetzt ist. Nach dem Beginn der Feldtestphase im Juni 2013 stellten die Projektbeteiligten – u. a. der Brennstoffzellenlieferant Fronius, der Intralogistik-Anbieter Linde-MH, DB Schenker als Anwender und der Wasserstofflieferant OMV – im Frühjahr 2014 ihre Erfahrungen mit dem Antriebssystem aus Brennstoffzelle und Li-Ion-Batterie für Lagertechnikgeräte vor, die durchaus positiv waren.Auch diese Technologie bietet jedoch nicht nur Vorteile: Zum einen schrecken die deutlich höheren Investitionskosten viele potenzielle Käufer ab. Zum anderen gibt es in der EU zahlreiche Vorschriften für den Betrieb mit Wasserstoff, deren Einhaltung aufwändig ist. Schließlich ist Wasserstoff leicht entzündlich und lässt sich selbst in Metalltanks nur schwer über längere Zeit speichern. Auch die Versorgung mit Wasserstoff als Brennstoff gilt in der Intralogistik als Hindernis. Wasserstofftankstellen für das eigene Betriebsgelände gibt es zwar, Anschaffungs- und Betriebskosten verhindern aber meist einen wirtschaftlichen Einsatz. Deshalb sind in Europa derzeit nur rund 100 Flurförderzeuge mit Brennstoffzellen ausgerüstet. In Amerika wird der Einsatz der H2-Technologie in jeglicher Hinsicht besser unterstützt. Das spiegelt auch eine Flottengröße von etwa 8000 Einheiten wieder. Für spezielle Anwendungen in Flurförderzeugen eignet sich auch der Hybridantrieb.

Ausgewählte Unternehmen
LLVZ - Leistungs- und Lieferverzeichnis

Die Anbieterprofile sind ein Angebot von llvz.de

Gebrauchtmaschinen Angebote

DBMB - Die Baumaschinen Börse
DBMB - Die Baumaschinen Börse

ABZ-Redaktions-Newsletter

Freitags die aktuellen Baunachrichten direkt aus der Redaktion.

Jetzt bestellen