Technikbericht: Mobile Stromspeicher für E-Maschinen

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E-Maschinen haben mittlerweile ihren festen Platz auf Baustellen erobert. Doch eine neue Maschinenart benötigt auch neue Infrastrukturen. Um die Ladung der Maschinen vor Ort zu vereinfachen, haben einige Unternehmen mittlerweile mobile Stromspeicher auf den Markt gebracht. Aber wie funktionieren die Maschinen im Detail? Bauhof-online.de hat bei den Herstellern nachgefragt.

Lesedauer: min | Bildquelle: Volvo, MAN, Bauhof-online, Emost

Von: Tim Knott

Bei elektrifizierten Baumaschinen verhält es sich ein wenig wie bei Akkuwerkzeugen: Ihre Verbrenner-Äquivalente können die Maschinen leistungstechnisch (noch) nicht ersetzen. Im harten Einsatz ist der Akku oftmals zu schnell leer. Deswegen besteht zurzeit eine Nachfrage nach Produkten, mit der sich die Maschinen auch während Stillstandszeiten auf der Baustelle aufladen lassen. Idealerweise um eine Schicht zu überbrücken und dabei nicht das lokale Stromnetz zu stark zu belasten. Dafür bieten einige Hersteller mobile Stromspeicher an, quasi überdimensionierte Powerbanks. Diese werden ans Stromnetz angeschlossen und sollen möglichst langsam laden, um die Möglichkeit von Spannungsspitzen auszuschließen. Die geladene Energie wird wiederum schnell an die Maschinen abgegeben, sodass für die Arbeit genug Energie bereitsteht, wenn z.B. in der Mittagspause geladen wird. Jedoch eignen sich die Generatoren auch für Nutzungen im Gelände, wo Baumaschine und Stromspeicher komplett vom Netz entkoppelt sind. Praktischerweise sind viele der Ladelösungen auch modular miteinander kombinierbar, sodass sie je nach Anforderungen angepasst werden können.

Bei der Wahl der Batterietechnologie gibt es einige Herangehensweisen. So nutzt z.B. Emost Automotive- und Lithium-Manganoxid-Batterien (LMO), um für ihre verschiedenen Generatoren eine bessere thermische Stabilität, bzw. eine höhere Energiedichte zu realisieren. MAN setzt für die firmeneigenen BatteryPacks auf die Nickel-Mangan-Cobalt (NMC) Lithium-Ionen-Technologie, die ebenfalls eine hohe Energiedichte bietet. So lässt sich viel Energie in einem relativ kleinen und leichten Paket speichern. Ebenfalls ist theoretisch auch eine Schnellladefähigkeit möglich, was die Betriebszeiten maximiert und Ausfallzeiten minimiert.

Mit mobilen Stromspeichern lassen sich elektrifizierte Baumaschinen auf der Baustelle versorgen. (Foto: Volvo)

Apropos Betriebszeiten: Die Laufzeiten der Maschinen und die daraus resultierenden Betriebszeiten der Generatoren müssen immer fallbezogen erörtert werden, immerhin hängt die Betriebsdauer z.B. eines Radladers stark von dessen Energieverbrauch sowie weiteren Faktoren wie Umgebungstemperatur, Fahrweise o.Ä. ab. Ein möglicher erster Ansatzpunkt, um die Auslastung und den Ladebedarf einer Maschine zu erörtern, können Hilfsmittel wie das Volvo-Onlinetool sein, mit dem sich die Lade- und Akkulaufzeit für elektrifizierte Kompaktmaschinen einfach berechnen lässt.

Solche Überlegungen sind vor der Investition in die Technik auch durchaus sinnvoll, denn je mehr die Maschinen ausgelastet sind, desto eher lohnt sich eine Investition. Anscheinend gibt es aufseiten der Kunden diesbezüglich noch etwas Zurückhaltung. So zeigen z.B. Auswertungen aus dem Telematik-System „LiveLink“ von JCB, dass ungefähr 80 Prozent der Generatoren lediglich mit 30 Prozent Last betrieben werden.

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Die JCB-Powerpacks sorgen auch abseits des Stromnetzes für Energie.

Viele Kapazitäten für viele Maschinen

Kapazitätstechnisch bietet der Markt einiges an Möglichkeiten. Je nach Energie-Anspruch sind Speicherkapazitäten von 23 bis 500 kWh möglich, der Kompaktbereich, aber auch größere Maschinen können daher gut versorgt werden. Um die Maschinen vor Überhitzung zu schützen, sind die mobilen Stromspeicher mit Strom-, Spannungs- und Temperatur-Sensoren ausgestattet, die bei Überhitzung die Maschine ausschalten. Mechanische Lüfter und ein intelligentes Ladesystem unterstützen zusätzlich, damit die Leistung nicht geschmälert wird. Auch betonen alle befragten Hersteller die Recyclingmöglichkeiten der mobilen Stromspeicher. Allerdings besteht bei Bau-Unternehmen am Markt gegenüber Batterietechnik immer noch eine gewisse Vorsicht. Deswegen und weil sich das Produkt der mobilen Ladelösungen noch relativ am Anfang seiner Lebensdauer befindet, geben viele Hersteller an, dass noch wenige Produkte von den Kunden zurückgekommen seien, die wiederverwertet werden konnten. Dennoch sind Recyclingpläne etabliert. Viele Firmen arbeiten mit Drittunternehmen zusammen, um wertvolle Rohstoffe wie Nickel, Mangan, Kobalt und Lithium zurückzugewinnen. Andere, wie MAN, verlassen sich auf bestehende Recycling-Strukturen. Aufgrund der Größe und Kapazität der Stromspeicher sind nach dem Ende der Lebensdauer auf der Baustelle auch Second Life-Konzepte möglich, um die Produkte z.B. als stationäre Batterien für PV-Anlagen zu nutzen.

Laut den befragten Unternehmen bereitet die technische Entwicklung der mobilen Stromspeicher keine Probleme mehr. Eine weitaus größere Herausforderung sei es dagegen, die neuen Systeme auf der Baustelle anzuwenden. Wo E-Baumaschinen sowieso schon teurer als ihre Verbrenner-Äquivalente sind, ist die Lademöglichkeit für Anwender eine zusätzliche finanzielle Belastung. Die Vorteile sind dennoch offensichtlich: Die lokalen CO₂- und Feinstaub-Emissionen liegen bei null. Abgesehen davon wird auch der Lärmpegel signifikant reduziert. Und auch wenn E-Maschinen den Verbrenner wahrscheinlich nicht ersetzen werden, ist unschwer vorstellbar, dass sie sich ihren Platz auf der Baustelle erobern – zumindest, wenn die Ladung stimmt.

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