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Bucher Hydraulics: Elektrohydraulik macht Nutzfahrzeuge umweltfreundlicher

Um CO₂-Emissionen zu reduzieren, soll es künftig keine mechanischen Keilriemen- oder Nebenantriebe mehr geben. Eine Alternative stellen energieeffiziente elektrohydraulische Systemlösungen dar. Eine solche Lösung will der Hydraulikspezialist Bucher Hydraulics mit seinen neuen Smart PowerPacks bieten.

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Das EU-Parlament hat im Jahr 2019 beschlossen, die CO₂-Emissionen schwerer Nutzfahrzeuge bis 2030 um 30 % im Vergleich zu 2005 zu senken. Bereits 2025 müssen für normale Lkw die ersten 15 % geschafft sein. Die vom Umweltbundesamt in Auftrag gegebene »Potenzialstudie Energieeinsparung in der Fluidtechnik« hat Maßnahmen für Bau- und Landmaschinen identifiziert und bewertet. Davon abgeleitet und übertragen auf die noch vom EU-Beschluss ausgenommenen Arbeitsfahrzeuge wie Kommunalfahrzeuge oder Lkw mit Ladekran sind vor allem die Vermeidung von Leerlaufzeiten und die bedarfsgerechte Steuerung von Nebenverbrauchern vielversprechend.

In Zukunft keine Nebenabtriebe mehr

Sollten die EU-Vorschriften bezüglich der CO₂-Emissionen auf Arbeitsfahrzeuge ausgedehnt werden, wären vor allem die Hersteller von Nebenaggregaten betroffen, die Kühlwasserpumpen oder Klimakompressoren, aber auch Aufbauten für kommunale Arbeitsfunktionen oder Ladekrane anbieten. Stand der Technik ist, dass bei herkömmlichen PTO (PTO = power take-off) Hydraulikpumpen über ein Getriebe, eine Zapfwelle oder einen Keilriemen mechanisch mit dem Lkw-Motor verbunden sind und permanent mitlaufen. In seltensten Fällen lassen sie sich durch Kupplungen trennen. Vor allem Lkw-Aufbauten wurden in der Vergangenheit konsequent auf Kosten ge­trimmt. Das bedeutet oft einfache Technik mit Verlustleistungen von 50 % bis 75 %.

Lkw-Dieselmotoren sind für das Fahren bei 80 km/h auf der Autobahn optimiert, wo sie bei tiefer Drehzahl und hoher Last effizient arbeiten. Um den im stationären Einsatz benötigten hohen Volumenstrom zu erzeugen (z. B. bei Ladearbeiten), wird die Drehzahl des Motors gesteigert – das ist nicht nur laut, sondern auch ineffizient, da der Motor in einem ungünstigen Betriebspunkt mit schlechter Verbrennung und hohem spezifischem Kraftstoffverbrauch arbeitet.

Um den Kraftstoffverbrauch und damit den Ausstoß umwelt- und klimarelevanter Gase zu reduzieren, streichen Fahrzeughersteller künftig Nebenabtriebe aus dem Angebot. Kompressoren, Lüfter, Lenk- oder Hydraulikpumpe sollen elektrisch als »Power on De­mand« entkoppelt angetrieben werden.


Smart PowerPack mit internem Drehzahlsignal

Die Elektrifizierung der hydraulischen Nebenantriebe ermöglicht die Nutzung einer bedarfsgerechten Leistung dann, wenn diese benötigt wird. Verzichten kann man auf die Hydraulik nicht, denn sie ist für lineare Be­wegungen mit hoher Kraft unersetzbar. Allerdings muss die hydraulische Systemlösung effizienter werden, um teure Energieverluste zu vermeiden.

Bucher Hydraulics hat mit diesem Ziel die neuen Smart PowerPacks für Nutzfahrzeuge entwickelt. Im Gegensatz zu anderen Systemen kann das für eine energetische Optimierung notwendige Drehzahlsignal intern generiert werden. Angaben über den aktuellen Volumenstrombedarf aus der Anwendung sind nicht nötig. Damit sind diese Smart-PowerPack-Lösungen laut Bucher Hy­draulics mit allen marktüblichen Hydrauliksteuerungen frei kombinierbar.

Ab Drehzahl Null ohne Losbrecheffekt

Eine Kernkomponente bei höheren Leistungen ist die AX-Pumpe. Sie verfügt über 24 Kolben und ist für drehzahlvariable Anwendungen ausgelegt. Die hohe Kolbenzahl hält die Pulsationen niedrig. Durch ein breites Drehzahlband im Bereich von 0 bis 3 600 min–¹ ist die Leistung des elektrischen Antriebs vollständig nutzbar: Die Mindestdrehzahlgrenze konventioneller Pumpen gilt für die AX-Pumpe nicht, sie kann ab Drehzahl Null ohne Losbrecheffekt arbeiten. Mit einem Gesamtwirkungsgrad zwischen 92 % und 94 % liegt sie laut Bucher Hydraulics weit über den Werten herkömmlicher Pumpenlösungen. Zum System gehört ein smarter Hydraulikblock, der die Information zum aktuellen Verbrauch generiert und die Druckabsicherung übernimmt. Die Berechnung des Drehzahlsignals läuft direkt auf den verwendeten Umrichtern von Bucher Hydraulics Mobile Drives, was den Installationsaufwand niedrig halten soll.

Das Smart PowerPack ist in verschiedenen Größen bestell- und lieferbar. Der Baukasten umfasst neben der AX-Pumpe für hohe Leistungen auch Außen- und Innenzahnradpumpen, womit die verschiedensten Anwendungen abgedeckt werden können. Da viele Aufbauhersteller und Umrüster noch nicht über die Erfahrung mit solchen elektrohydraulischen Antrieben verfügen, bietet Bucher Hydraulics die entsprechende Beratung und konstruktive Unterstützung.     t