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Hybrid-Antriebe bei Raupenbaggern - Konzepte und Lösungen

Boehm, Daniel / Holländer, Claus / Landmann, Thomas

Eine Reduzierung des Dieselverbrauchs eines Baggers bei gleicher Baggerleistung ist mit Energierückgewinnung durch Hybridantriebe möglich. Es sind Hybridsysteme mit Energierückgewinnung aus Ausleger- und Drehwerksbewegung untersucht worden. Für die Kombination der zwei Verbraucher ist eine rein hydraulische oder eine hydraulisch-elektrische Lösung einsetzbar. Durch die Rückführung der Speicherenergie ist in einigen Arbeitsfasen eine hohe Steigerung der Antriebsleistung möglich, was schnellere Arbeitszyklen und mehr Umschlagsleistung trotz geringerer Motorleistung ergibt. Die Auslegung der neuen Hybrid-Komponenten wurde an Hand von Systemsimulation durchgeführt. Hierbei wurden Lastzyklen mit verschiedenen Schwenkwinkeln bezüglich Leistungen, Energien, Geschwindigkeiten, Drücken, Energiemanagement und Komponentengrößen analysiert. Der Hub hat gegenüber dem Drehwerk das größere Gewinnungspotenzial. Die Auslegung wurde für einen Raupenbagger projektiert. Gegenüber der Serienausführung kann ein Dieselmotor-Downsizing um ca. 25 % erfolgen. Die Ausnutzung des Dieselmotors wird gleichmäßiger und er kann in optimierten Betriebspunkten betrieben werden. Beim Drehen und Heben kann die Systemleistung bezogen auf die reine Dieselmotorleistung um bis zu 80 % gesteigert werden, indem die Zusatzleistung aus den Speichersystemen zugeführt wird. Sowohl bei der hydraulischen Lösung als auch bei der elektrischen Lösung kann ein schneller Dieselmotorstart oder eine schelle Beschleunigung des Diesels bei Lastaufschaltung erfolgen. Das Speichermanagement muss die erforderliche Energie für die Zyklen zur Verfügung stellen können. Einflüsse haben hierbei beispielsweise die Art des Arbeitszyklussees, Speichergröße und Verluste.