E-Pioniere unter Strom

Auf der Mittelkonsole in der Fahrerkabine herrscht ein rechtes Durcheinander. Überall liegen Kabel herum, blinken kleine Lichter, warten Stecker darauf, an Laptops oder andere mobile Rechnereinheiten angeschlossen zu werden. Das Ganze erinnert eher an einen Serverraum als an einen Arbeitsplatz in einem Fahrmischer.

In der Testhalle der Liebherr-Mischtechnik GmbH in Bad Schussenried ist komplexe elektronische Messtechnik sehr gefragt. Vor allem wenn es um eine Innovation geht, die das Zeug hat, den Baumaschineneinsatz in abgasgeplagten Innenstädten auf ein neues, emissionsfreies Niveau zu heben: den elektrischen Fahrmischer.

Mehr als zwei Jahre hat das Entwicklerteam von Gerhard Zenne, dem Leiter Konstruktion und Entwicklung von Mischer- und Fahrmischertechnik bei der Liebherr-Mischtechnik GmbH, an der neuen ETM-Baureihe gefeilt. „Das war alles andere als einfach“, erinnert sich Zenne. „Anders als im Pkw-Bereich sind E-Konzepte bei Baustellenfahrzeugen noch weitestgehend Neuland. Hier mussten wir echte Pionierarbeit leisten.“

Da lohnt sich der Blick zurück. Zennes Mannschaft hatte die Aufgabe, die Vorteile von zwei Antriebskonzepten so zu vereinen, dass diese auf gleichem Raum bei gleicher Achslastverteilung Platz finden. „Solche Produkte sind nicht von der Stange zu haben“, sagt Alexander Pifko, Projektleiter E-Mobilität im Team von Gerhard Zenne. „Und längst nicht alles, was indoor im Industrieeinsatz funktioniert, bewährt sich auch im robusten Außeneinsatz, wo die Leistungselektronik ständig Vibrationen, Schmutz sowie widrigen Temperatur- und Wetterbedingungen ausgesetzt ist.“ Angesichts solcher rauen Outdoor-Anforderungen hätten einige E-Pioniere vorsichtshalber hinsichtlich einer Zusammenarbeit in diesem Projekt abgewunken.

Es waren dann die Antriebs- und Fahrwerktechnik-Spezialisten von ZF aus Friedrichshafen, die schließlich in das anspruchsvolle Projekt mit all seinen Unwägbarkeiten eingestiegen sind. „Ein Glücksfall für beide Seiten“, ist Zenne überzeugt. Das gemeinsame Ziel: die Konstruktion eines Plug-in-Hybrid mit elektrischem Trommelantrieb, Generator und Batterie, entsprechender Umrichtertechnik sowie einem Heiz- und Kühlmanagement für die Batterie. Und das alles bei einem maximalen Mehrgewicht von ca. 750 Kilogramm, so dass der komplette Mischeraufbau mit einer Leichtbautrommel ein Gesamtgewicht von 4,1 Tonnen erreicht.

„Wir haben im Laufe der Entwicklung in relativ kurzer Zeit viel voneinander und miteinander gelernt und konnten im Ergebnis nun zur Bauma mit unserem ETM ein serienreifes Produkt vorweisen“, bilanziert Zenne stolz. Eine besondere Herausforderung habe die richtige Dimensionierung der Batterie dargestellt. „Wir brauchten dazu ein spezielles Thermomanagement. Damit die Leistung beispielsweise im Winter auch bei niedrigsten Temperaturen jederzeit sofort verfügbar ist, muss die Batterie auf Arbeitstemperatur gehalten werden. Das geht nur, wenn wir sie dauerhaft auf einer konstanten Temperatur halten. Auch dafür haben wir eine passende Lösung gefunden“, erklärt Andreas Scherzinger, Entwickler Mobilelektronik bei Liebherr.

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Lärm- und Schadstoffemission werden deutlich reduziert. Und anders als im hydraulischen Betrieb sind elektrisch auch kleinste Trommeldrehzahlen zu erreichen, die den Verschleiß der Komponenten reduzieren

Andreas Scherzinger, Entwickler Mobilelektronik

Um den Fahrmischer durch entsprechend kurze Radstände auf Straße und Baustelle agil und wendig zu halten, machten die Konstrukteure zudem die Integration der Batterie unter dem hinteren Trommellagerblock möglich. Auf diese Weise wird zugleich eine optimale Achsauslastung bei dem 32-Tonner erreicht. Für den Betrieb des Fahrmischers bringt der elektrische Antrieb große Vorteile. „Lärm- und Schadstoffemission werden deutlich reduziert. Und anders als im hydraulischen Betrieb sind elektrisch auch kleinste Trommeldrehzahlen zu erreichen, die den Verschleiß der Komponenten reduzieren“, betont Scherzinger. Auch der Transport und das Mischen steifer Betone der Kategorie F1 und F2 seien damit ohne Einschränkung möglich.

Als Plug-in-Hybrid kann das Laden der Batterie gleichermaßen über den dieselbetriebenen Generator wie über die Steckdose erfolgen. „Bei den im Schnitt 30-minütigen Fahrten zur Baustelle lädt der vom Dieselmotor angetriebene Generator die Batterie, im Betonwerk beim Füllen der Trommel kommt der Strom direkt aus der Steckdose – entweder mit 22 kW oder im Super-Charging mit 50 kW“, erklärt Projektleiter Pifko. Bei durchschnittlich sechs Fahrten vom Mischwerk zur Baustelle und zurück ergäben sich so zwölf Ladezyklen. „Das ist optimal für ein systematisches Energietanken und eine permanente Stromverfügbarkeit.“ Dass Liebherr die Systemspannung von 650 V /DC bereits auf die Fahrzeughersteller abgestimmt habe, mache sie schon jetzt zukunftssicher.

Mindestens genauso wichtig sind für Fuhrparkbetreiber die Betriebskosten. „Trotz eines leicht erhöhten Dieselverbrauchs beim Generatorantrieb liegt die Kraftstoffersparnis beim E-Transportmischer in der Summe bei rund 30 Prozent“, rechnet Gerhard Zenne. An der Mischanlage und auf der Baustelle sei schließlich kein Dieselantrieb zur Bewegung der Mischtrommel mehr erforderlich, die Energie werde dort allein von der Batterie zur Verfügung gestellt. „Darauf lässt sich doch gut aufbauen und die Zukunft gestalten.“

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