Nachhaltiger Antrieb für schwere Maschinen

Elektromotoren arbeiten emissionsfrei – doch das ist nicht der einzige Unterschied zum Dieselmotor als bisheriger Standardantrieb für schwere Nutzfahrzeuge und mobile Maschinen. Die Kraftentwicklung von Dieselmotoren wächst mit steigenden Drehzahlen, wohingegen Elektromotoren konstant hohe Drehmomente erbringen. Außerdem sind Elektromotoren kurzzeitig überlastfähig. Deshalb lassen sie sich kurzzeitig mit Lastspitzen betreiben und müssen oftmals nicht auf den „Worst Case“ ausgelegt werden – im Gegensatz zu Dieselmotoren, die für die höchstmögliche Belastung im Einsatz ausgelegt werden, selbst wenn diese nur wenige Male pro Jahr erforderlich ist. Somit sind die Verbrenner für den Betriebsalltag meist überdimensioniert.

Elektromotoren für Nutzfahrzeuge können dagegen spezifisch für den typischen Bedarf einer Anwendung ausgelegt werden und bieten für außergewöhnliche Belastungen hohe Spitzenleistungen. Betrachtet man das komplette Antriebskonzept, erreichen elektrische Antriebe so einen Gesamtwirkungsgrad von über 60 Prozent gegenüber nur 20 bis 30 Prozent bei Dieselmotoren. Das wirkt sich auch auf das Temperaturmanagement aus: Die Wärmeentwicklung eines Elektromotors ist viel geringer. Das schont sogar die Lager, sodass Wartungsintervalle verlängert werden können.

Für die Elektrifizierung von Maschinen und schweren Nutzfahrzeugen zählen jedoch noch weitere Herausforderungen, die sich zudem anders gestalten als bei der Elektromobilität im Individualverkehr. Das zeigt sich schon allein an der Vielfalt der Segmente:

Nutzfahrzeuge

• Busse (E-Busse, Oberleitungsbusse)
• Lkw (mittelschwere Nutzfahrzeuge, Schwertransporter)

Schwere Nutzfahrzeuge

• Tagebau
• Untertagebau
• Material- und Frachtumschlag
• Baumaschinen
• Spezialfahrzeuge, Fahrzeuge für Ground Support
• Land- und Forstwirtschaft

Schiffe

• Kurzstreckenschiffsverkehr (kleine Schiffe, Boote und kleine Fähren)

 

Im Mittelpunkt steht bei all diesen Segmenten die Herausforderung, die elektrische Energie durch Fahrzeug und Maschine nutzbar zu machen. Dabei ist eine wesentlich höhere Antriebsleistung als bei Elektroautos nötig, die sich durch Größe und Gewicht der Nutzfahrzeuge und das höhere Anforderungsprofil ergibt. Hinzu kommen weitere allgemeine und spezifische Herausforderungen:

• Je nach Einsatz sind verschiedene Antriebskonzepte nötig: etwa Batterie, Brennstoffzelle, Oberspannungsleitung.
• Die Technik muss harten Umgebungsbedingungen widerstehen: extreme Temperaturen, Schocks und Vibrationen, Feuchtigkeit.
• Durch begrenzten Bauraum muss das Design nicht nur sicher, sondern auch kompakt sein.
• Industrielles Equipment muss besonders zuverlässig sein.
• Bestimmungen an Arbeitsschutz und Sicherheit müssen erfüllt werden.
• Für verschiedene Anwendungen wie Marine gelten spezielle Zertifizierungen.

ABB hat über 130 Jahre Erfahrung in der Produktion von Elektromotoren und Steuerungen für zahlreiche Anwendungen von Zügen über Busse bis hin zu Industriefahrzeugen, die in rauen Umgebungen eingesetzt werden. Für die Entwicklung, Herstellung und Nutzung von schweren Nutzfahrzeugen verfügen wir über ein breites Portfolio, das den gesamten Antriebsstrang abdeckt.

Pionierarbeit hat ABB schon 1890 mit der ersten elektrischen Straßenbahn in Paris geleistet. Seit 1930 bieten wir Oberleitungswagen, seit 1970 bereits mit Thyristoren, die bis zu 20 Prozent Energie einsparen. Seit 2019 werden auch emissionsfreie schwere Nutzfahrzeuge wie im Minenbetrieb mit Technik von ABB ausgestattet. Mit unserem breiten Produktspektrum sind wir heute der einzige Komplettanbieter, von dem Betreiber alle elektrischen Schlüsselkomponenten aus einer Hand erhalten.

Wir wissen, dass mobile Lösungen anders gestaltet werden müssen als stationäre Anlagen, und dass im Untertagebau ebenso spezielle Anforderungen gelten wie in der Binnenschifffahrt. Vom Entwurf über das Design bis zur Produktdefinition und zur Gestaltung komplexer Systeme entwickeln wir deshalb branchenspezifische Lösungen, die alle Bedarfe berücksichtigen.

Diese flexiblen Lösungen werden durch ein modulares Konzept mit Standardbausteinen ermöglicht, die Motor und Frequenzumrichter, Wandler und Ladegeräte sowie Energiespeichersysteme umfassen:

• Wechselrichter und Motor als Antriebsstrang für Antrieb und Hilfsbetriebe
• DC/DC-Wandler und für den Anschluss von Brennstoffzelle oder Batterie
• Onboard-Lader/Grid Former und zum AC-Laden/Netzbildung
• Energiespeichersystem als sichere Leistungsbatterie

Ein moderner Motor für verschiedenste Fahrzeugtypen

Herzstück unseres Portfolios für Elektronutzfahrzeuge sind die bewährten flüssigkeitsgekühlten . Sie bieten gegenüber Verbrennern viele Vorteile für jeden Anwendungsfall: weniger Belüftung in Hallen oder Minen, geringere Wartungskosten, weniger Stillstandzeiten und ein längerlebiges Antriebskonzept. Die flexiblen Motoren sind sowohl als Fahr- als auch als Hilfsantrieb einsetzbar. Das Portfolio reicht von 20 bis 240 Kilowatt Dauerleistung, wobei Spitzen von jeweils mehr als der doppelten Leistung möglich sind.

Für die spezifischen Anforderungen in den verschiedenen Branchen, in denen schwere Nutzfahrzeuge eingesetzt werden, können Motoren von ABB jede Applikation abdecken. Durch Ausführungen bis zur Schutzklasse IP6K9K ist sogar der Einsatz in Minen möglich, bei denen es zur Überflutung einzelner Bereiche kommen kann: Die Motoren können in bis zu einem Meter tiefem Wasser betrieben werden, sofern die antriebsseitige Abdichtung seitens des Fahrzeugherstellers korrekt ausgeführt wird. Um alle Anforderungen im Betriebsalltag zu berücksichtigen, legen wir den Motor gemeinsam mit dem Betreiber passgenau aus – bis hin zur Wellengestaltung, Lackierung und Farbe.

Dank codierten Steckverbindungen ist die Inbetriebnahme einfach und schnell erledigt, ohne dass elektrisches Fachpersonal hinzugezogen werden muss. Das kompakte Design vereinfacht die Montage, Flansch und Antriebswelle werden nach SAE-Standard oder Kundenanforderung ausgeführt. Ein umfassender Produkt-Support mit globaler Präsenz an Fertigungs- und Servicestandorten bietet schnelle Hilfe, wann immer sie benötigt wird.

Ein Wechselrichter für alle Anwendungen

Ähnlich flexibel wie die AMXE-Motoren ist der HES880 Mobile Drive von ABB. Der kompakte und robuste Umrichter wurde speziell für elektrische Antriebsstränge in Anwendungen wie Baumaschinen und Baufahrzeugen entwickelt. Die flüssigkeitsgekühlten Umrichter sind wie unsere Motoren mit einer großen Bandbreite an Varianten verfügbar und bieten Spannungen von 320 bis 750 Volt DC sowie 350, 600 und 900 Ampere als maximale Ströme. Wie bei unseren Motoren ist eine enorme Spitzenlast möglich, sodass kein zweiter Umrichter für Ausnahmesituationen nötig ist.

Besondere Vorteile für Betreiber bietet die hohe Flexibilität des Umrichters: Ein und dasselbe Modul kann als Netzumrichter, Motorwechselrichter oder DC/DC-Wandler genutzt werden. So ist der HES880 als DC/DC-Wandler für Batterien, Superkondensatoren oder Brennstoffzellen einsetzbar. Die Inbetriebnahme ist dementsprechend für jeden Einsatzzweck gleich – das vereinfacht die Arbeit des Instandhaltungspersonals. Die farblichen Markierungen des Umrichters passen zu den Motoren von ABB und erleichtern die Installation zusätzlich.

Betreiber werden nicht nur mit der einfachen Inbetriebnahme unterstützt, sondern auch durch eine verschlankte Lagerhaltung: Da der HES880 für alle Funktionen wie Umrichter oder Wandler baugleich ist und jeweils nur eine angepasste Software benötigt, wird das Ersatzteilmanagement enorm verschlankt.