Technologietrend25.06.2011

Wie entwickelt sich der Markt für Hybridantriebe in mobilen Arbeitsmaschinen?

WAS SIND DIE TREIBER FÜR DEN EINSATZ VON HYBRIDANTRIEBEN IN MOBILEN ARBEITSMASCHINEN?

a) Die Fahrzeugindustrie

Die Fahrzeugindustrie in Europa hat mittlerweile Hybrid-/Elektrofahrzeuge als neuen Markt erkannt, den sie nicht allein den asiatischen Herstellern überlassen möchte. Toyota ist mit dem Prius nicht mehr der einzige Hersteller in diesem Segment. Deutsche Hersteller wie Audi, BMW und Mercedes bieten bereits oder bald Fahrzeuge mit Hybridantrieb an. Aus Frankreich kommen von Citroen, Peugeot und Renault  Elektroautos.

Diese Entwicklungen sorgen dafür, dass Hybridantriebe aus ihrem Nischendasein heraustreten können. Entsprechend werden auch die für Hybridtechnologien notwendigen Komponenten und Systeme entwickelt.

b) Die Zulieferindustrie

Unter den Zulieferern haben sich bereits vor Jahren Pioniere auf den Weg gemacht, um hydraulischen und elektrischen Hybridantrieben das Feld zu bereiten.

c) Die Kunden

Ab 2011 treten in Europa strengere Abgasgrenzwerte in Kraft, die ab 2014 noch einmal deutlich verschärft werden.

Neben Maßnahmen zur Abgasreduktion gilt es auch, die Energieeffizienz zu erhöhen, d.h. den Energieverbrauch deutlich zu reduzieren sowie den Geräuschpegel zu senken.

Kunden verlangen entsprechend mobile Maschinen, die diesen Forderungen in Bezug auf Abgasgrenzwerte und Energieverbrauch gerecht werden.  So verlangen bereits heute Hafenbetreibergesellschaften, z.B. in Los Angeles und Long Beach in den USA, sogenannte „green machines“.

d) Der Wettbewerb

Auf der BAUMA 2010 in München wurde von Komatsu der Hybridbagger PC200-8 Hybrid präsentiert. Bereits 2008 war diese Maschine dem japanischen Markt vorgestellt worden, 2009 folgte die Einführung in den chinesischen und nordamerikanischen Markt. Der PC200-8 Hybridbagger wird durch das neue Komatsu-Hybridsystem angetrieben, bestehend aus einem neu entwickelten Elektromotor zum Schwenken des Oberwagens, einem elektrischen Antriebsmotor, einem Kondensator und einem Dieselmotor.

Nach Aussagen von Komatsu laufen derzeit 2000 Hybridbagger in Japan, monatlich kann Komatsu bis zu 300 Hybridbagger produzieren.

Auf der BAUMA 2010 in Shanghai waren es neben Komatsu chinesische Unternehmen, die Arbeitsmaschinen mit Hybridantrieb bzw. elektrischem Antrieb vorstellten.

Stärken und Schwächen bei Hybridantrieben für Mobile Arbeitsmaschinen

Aus heutiger Sicht sehen wir folgende Stärken und Schwächen:

Stärken

  • Mit zunehmender Anzahl von Anbietern für hydraulische und elektrische Hybridtechnik etablieren sich Hybridantriebe als wichtiger Bereich innerhalb energieeffizienter Antriebstechnik.
  • Im Hafenbereich steht bereits eine umfassende Palette an mobilen Arbeitsmaschinen mit Hybridantrieb zur Verfügung. Hiervon kann eine Pilotfunktion für andere Branchen ausgehen.
  • Hybridantriebe erlauben ein Downsizing des Verbrennungsmotors
  • Mit Hybridantrieben lassen sich Energieverbrauch und CO2 Emission reduzieren
  • Die Hydraulik als Systemtechnik verfügt bereits über Energiespeicher (z.B. Doppelkolbenspeicher) und kann effiziente Hybridlösungen anbieten.
  • Anbieter aus dem Bereich Elektrische Antriebe haben den Markt für mobile Arbeitsmaschinen erkannt und bieten ebenfalls geeignete Lösungen.
  • Mit effizienten Hybridantrieben haben Maschinenhersteller die Möglichkeit ihre Technologieführerschaft unter Beweis zu stellen.

Schwächen

  • Hybridlösungen gelten heute aufgrund der zusätzlichen Investition noch nicht als wirtschaftlich.
  • Hydraulische und elektrische Hybridantriebe für mobile Arbeitsmaschinen erfordern einen Systemansatz, der branchenübergreifendes Wissen bedingt.
  • Die zukünftige Abgasgesetzgebung bindet Entwicklungskapazität, die für die Entwicklung von Hybridantrieben fehlt.
  • Elektrische Energiespeicher wurden in der Vergangenheit in Europa vernachlässigt.

Zukünftige Entwicklung von Hybridantrieben für Mobile Arbeitsmaschinen

Trotz der heute bereits bekannten Beispiele für Maschinen mit Hybridantrieb steht diese Technologie noch am Anfang ihrer Entwicklung. Im Jahr 2020, d. h. in 10 Jahren, rechnen wir damit, dass es sich um eine etablierte Technologie handeln wird, die in sämtlichen wichtigen Maschinengruppen eingesetzt wird.

Auf dem Weg dahin werden wir energetisch optimierte hydraulische Hybridlösungen sowohl für den Fahrantrieb als auch für die Arbeitsfunktionen vorfinden. Hydraulikunternehmen, die an dieser Entwicklung erfolgreich partizipieren möchten, müssen hier über das notwendige Systemwissen verfügen. Neben Energiespeichern gehören hier sicher die Ventiltechnik und die notwendige elektronische Steuerungstechnik hinzu. Das Wissen über elektrische Antriebstechnik ist ebenfalls von Vorteil.

Anbieter von elektrischer Antriebstechnik werden in Zukunft ihre Aktivitäten weiter verstärken. Neben elektrischen Fahrantrieben wie wir sie heute bereits im Dozer D7E von Caterpillar sehen oder bald im Pistenbully von Kässbohrer, werden bei Landmaschinen elektrische Anbaugeräte, z.B. Kreiselmäher, Sämaschine und Ballenpresse hinzukommen.

Als Kurzzeitspeicher dienen heute noch sog. Ultracaps. Sobald leistungsfähige Lithium-Ionen-Batterien für den Einsatz in mobilen Arbeitsmaschinen zur Verfügung stehen, werden elektrische Hybridantriebe weiter an Bedeutung gewinnen.

Wir rechnen bei Hybridantrieben für mobile Arbeitsmaschinen mit einer größeren Verbreitung nach 2012.

Insofern lohnt es sich für Maschinenbauer und Zulieferer rechtzeitig zu überlegen, wie sie an dieser Entwicklung partizipieren können. 

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