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Off-highway geht auch elektrisch: DEUTZ zeigt hybride und vollelektrische Teleskoplader

| Redakteur: Benjamin Kirchbeck

Antriebsspezialist DEUTZ geht bei der Elektrifizierung von Off-highway-Maschinen den nächsten Schritt und zeigt erstmals voll funktionstüchtige Antriebs-Prototypen. Im Rahmen seiner E-DEUTZ Strategie bietet das Unternehmen einen modularen Elektrifizierungsbaukasten an und hat damit zwei Teleskoplader – jeweils mit einem hybriden und einem vollelektrischen Antrieb – ausgestattet.

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Um die Leistungsfähigkeit seiner E-Antriebe auch live im Einsatz zu demonstrieren, hat DEUTZ zwei Teleskoplader jeweils auf einen hybriden und einen vollelektrischen Antrieb umgerüstet.
Um die Leistungsfähigkeit seiner E-Antriebe auch live im Einsatz zu demonstrieren, hat DEUTZ zwei Teleskoplader jeweils auf einen hybriden und einen vollelektrischen Antrieb umgerüstet.
(Bild: Deutz)

DEUTZ ist bereits im September 2017 mit der Übernahme der Torqeedo GmbH – Weltmarktführer und Systemlösungsspezialist für integrierte elektrische sowie hybride Bootsmotoren – in die Elektrifizierung seiner Produktpalette gestartet. Das umfangreiche Know-how des neuen Partners bietet die Grundlage für künftige Entwicklungen im Off-highway-Kerngeschäft bei DEUTZ.

Das erste Ergebnis der Zusammenarbeit konnten Besucher der Baumaschinenfachmesse Intermat im April 2018 in Paris kennenlernen: das Konzept eines modular skalierbaren Hybrid-Antriebs, bestehend aus einem Dieselmotor und E-Maschine sowie darauf abgestimmte Leistungselektronik und Batterie-Pack. Die einzelnen E-DEUTZ Komponenten sind dabei hinsichtlich Leistung und Kapazität je nach Kundenwunsch skalierbar. Kunden können modular die jeweils optimale Kombination aus konventionellen und elektrischen Antriebskomponenten für ihre Applikation wählen. Die so erzielte Effizienzsteigerung senkt Gesamtbetriebskosten, Kraftstoffverbrauch und Emissionen gleichermaßen.

DEUTZ bietet einen modular skalierbaren Elektrifizierungsbaukasten, bestehend aus einem Dieselmotor und E-Maschine sowie darauf abgestimmte Leistungselektronik und Batterie-Pack, an.
DEUTZ bietet einen modular skalierbaren Elektrifizierungsbaukasten, bestehend aus einem Dieselmotor und E-Maschine sowie darauf abgestimmte Leistungselektronik und Batterie-Pack, an.
(Bild: Deutz)

Um die Leistungsfähigkeit seiner E-Antriebe auch live im Einsatz zu demonstrieren, hat DEUTZ jetzt zwei Versuchsträger in Eigenregie aufgebaut. Dazu wurden zwei Teleskoplader vom Typ Liebherr TL 432-7, die serienmäßig mit einem DEUTZ TCD 3.6 Dieselmotor mit 74 kW Leistung angetrieben werden, im DEUTZ Entwicklungswerk in Köln jeweils auf einen hybriden und einen vollelektrischen Antrieb umgerüstet.

Modularer Baukasten ermöglicht hybrid- und vollelektrische Antriebe

Für den Aufbau des batterieelektrischen Hybriden hat das interdisziplinäre Team aus Torqeedo und DEUTZ Ingenieuren zunächst den Verbrennungsmotor auf einen DEUTZ TCD 2.2 mit 56 kW Leistung „downgesized“ und um eine 20 kW starke E-Maschine auf 48-Volt-Basis ergänzt. Die Systemleistung beträgt somit 76 kW. Die mechanische Anbindung der E-Maschine an den Dieselmotor erfolgt mit einem Getriebe mit integrierter Trennkupplung. Damit kann der Dieselmotor vom elektrischen System abgekoppelt werden und das Fahrzeug auch rein elektrisch arbeiten. Die Energie dafür wird durch eine Lastpunktanhebung des Dieselmotors generiert und in einer Batterie mit 10 kWh Kapazität gespeichert.

Der Antrieb des vollelektrischen Versuchsträgers wird auf Basis von 360 Volt Systemspannung betrieben. Der Diesel wurde dabei vollständig durch eine 60-kW-starke E-Maschine ersetzt. Um die Maschine stets mit ausreichend Energie zu versorgen, haben die E-DEUTZ Spezialisten dem Teleskoplader eine entsprechend mächtige Batterie spendiert – mit 30,5 kWh Kapazität stellen auch lange Einsätze bei hoher Last kein Problem dar.

Die beiden vorgestellten Versuchsträger sind vollfunktionstüchtig und stehen in Sachen Performance dem rein dieselgetriebenen Ausgangsmodell in nichts nach. DEUTZ hat damit in kurzer Zeit den Know-how-Transfer erfolgreich absolviert, und die E-Technologie gemeinsam mit dem neuen Partner Torqeedo auf sein Off-highway-Kerngeschäft übertragen. Die Maschinen demonstrieren exemplarisch die flexiblen Einsatzmöglichkeiten des E-DEUTZ Baukastens.

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5 Fragen an Dr. Frank Hiller

Herr Dr. Hiller, DEUTZ zeigt jetzt – ein Jahr nach dem E-DEUTZ Startschuss – erstmals voll funktionstüchtige E-Antriebe in Off-highway-Maschinen. Wie fällt Ihre Zwischenbilanz aus?

Dr. Frank Hiller, Vorstandsvorsitzender der DEUTZ AG.
Dr. Frank Hiller, Vorstandsvorsitzender der DEUTZ AG.
( Bild: Deutz )

Dr. Hiller: Seitdem wir im Herbst 2017 unseren neuen Partner Torqeedo übernommen haben, arbeiten wir intensiv an den ersten Lösungen für Hybrid- und Elektroantriebe. Bereits nach sechs Monaten Zusammenarbeit konnten wir unser erstes Konzept im Rahmen der Intermat 2018 präsentieren. Neben dem Resultat ist die Geschwindigkeit, mit der unser cross-funktionales Team das Elektro-Know-how in ein DEUTZ Anwendungsfeld übertragen hat, beeindruckend. So können wir unseren Kunden zeigen: Unsere E-DEUTZ Lösungen funktionieren. Insofern haben wir unsere selbstgesteckten Ziele absolut erfüllt.

Welches technische Konzept steckt hinter E-DEUTZ?

Dr. Hiller: Die Idee ist, einen modular skalierbaren Technologie-Baukasten anzubieten. Wir hatten im ersten Schritt auf Basis eines TCD 2.9 Dieselmotors und einer E-Maschine einen hybriden Antrieb mit 110 kW Systemleistung als Messe-Demonstrator aufgebaut; beide Motoren leisten für sich 55 kW. Der Lithium-Ionen-Akku verfügt über eine Kapazität von 40 kWh. Alle Komponenten – Verbrenner, E-Maschine und Akku – können dabei je nach Kundenwunsch auch größer oder kleiner ausgelegt werden. Jede Anwendung hat spezifische Anforderungen an die Gesamtleistung und bietet unterschiedliche Rahmenbedingungen für den Einsatz von Elektroantrieben. Bei der Auslegung unterstützen wir unsere Kunden und zeigen, welche Konfiguration die größte Effizienzsteigerung bietet. Im nächsten Schritt haben wir jetzt zwei Teleskoplader als Versuchsträger mit unseren E-DEUTZ Antrieben bestückt, die wir im Rahmen unseres großen In-house Events „Electrip“ Kunden, Investoren und der internationalen Presse vorgestellt haben.

Welches Ziel verfolgen Sie als Komponenten-Hersteller mit dem Aufbau eigener Versuchsträger?

Dr. Hiller: Wir zeigen damit, dass wir die Technologie beherrschen und marktfähige Elektrifizierungs-Lösungen anbieten können. Ein funktionsfähiges System im Betrieb ist immer noch der beste Kompetenz-Beweis. Außerdem zeigen wir, dass unsere Systeme in ein bestehendes Maschinendesign problemlos integriert werden können. Beim Hybrid-Antrieb gewinnen wir durch das Downsizing des Verbrenners den notwendigen Bauraum. Außerdem ist es wichtig zu zeigen, dass die E-DEUTZ Antriebe im Kundengerät die gleiche oder sogar eine bessere Performance bieten. Erste Tests haben gezeigt, dass die E-Motoren ein beeindruckendes Drehmoment bieten, wodurch die Dynamik der Maschine nochmals gesteigert wird.

Welchen Anteil werden elektrifizierte Anwendungen im Off-highway­Bereich zukünftig haben?

Dr. Hiller: Elektrifizierte Antriebe sollen 2022/2023 5 bis 10 Prozent unseres Umsatzes ausmachen. Wie es dann weitergeht, hängt von vielen Faktoren wie der Infrastruktur, der Batterieentwicklung und dem Kundenverhalten ab. Mit dieser Investition in innovative Antriebstechnologien trägt DEUTZ zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch und niedrigeren Emissionen bei – und verbessert die Gesamtkosten für Endkunden über den Lebenszyklus. Die besten Einsatzmöglichkeiten bieten sich zunächst in kleinen und mittleren Leistungsbereichen bei Anwendungen die dynamisch ausgelastet sind – also zum Beispiel ein kompakter Bagger oder Material-Handling-Geräte, die meist nur kurzzeitig eine hohe Leistung benötigen. Hier kann der Verbrennungsmotor aufgrund der Unterstützung durch die E-Maschine dann kleiner ausfallen.

Wie sehen Sie parallel zu Ihrer E-DEUTZ Strategie die Zukunft des Diesels?

Dr. Hiller: Gerade bei Schwerlastanwendungen sehen wir den Diesel weiterhin als den Antrieb der Wahl, der aufgrund seiner Effizienz einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leistet. Mit unserer EU Stufe V zertifizierten Motorenpalette bieten wir zudem emissionsarme Motoren mit hochentwickelten und wirksamen Abgasnachbehandlungssystemen. Vor dem Hintergrund alternativer Kraftstoffe besitzt der Diesel zudem auch langfristig großes Potenzial. Sogenannte E-Fuels auf Basis regenerativer Energie ermöglichen sogar einen CO2-neutralen Betrieb. Elektrifizierung und Verbrennungsmotoren mit regenerativen Kraftstoffen ergänzen sich somit ideal, um CO2-Emissionen effektiv zu senken und eine umweltverträgliche Mobilität zu gewährleisten.

DEUTZ sieht insbesondere bei kleinen und mittelgroßen Maschinen großes Potenzial für hybride und vollelektrische Antriebe. Anhand von TCO-Beispielen (Total Cost of Ownership – also die Gesamtkosten des Betriebs) kann dargestellt werden, ab welcher Laufzeit zum Beispiel ein Hybrid-Antrieb in der jeweiligen Anwendung die Investition amortisiert. Je nach Kundenanwendung kann dies bereits ab einer Nutzungsdauer von nur einem Jahr der Fall sein. Möglich macht dies neben dem erzielten Verbrauchsvorteil auch das Downsizing des Verbrennungsmotors, da dieser unterhalb von 56 kW Leistung ohne SCR-System bei der Abgasnachbehandlung auskommt.

Ein weiterer Vorteil der Hybridisierung ist die Möglichkeit, verbrauchssenkende Zusatzfunktionen wie Start-Stopp oder Kurbelwellenstart einzusetzen und Nebenantriebe künftig elektrisch zu betreiben. Insgesamt plant DEUTZ, in fünf Jahren mit elektrifizierten Antrieben 5 bis 10 Prozent des Umsatzes zu erwirtschaften.

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