Potenziale der Elektromobilität für Nutzfahrzeuge

Elektrische Nutzfahrzeuge in Ballungszentren

Während die chinesische Millionenmetropole Shenzhen seit Anfang diesen Jahres die Busflotte, die über 16.000 Busse umfasst, vollständig elektrifiziert hat, ist die Verbreitung von Elektrobussen in Deutschland noch vergleichsweise gering. Neben der geringeren Reichweite ist dies vor allem in den höheren Anschaffungskosten im Vergleich zu Verbrennern begründet. Dennoch verfolgen zahlreiche Städte das Ziel, ihre Busflotten in den kommenden Jahren zugunsten der Stromer umzustellen – und das hat gute Gründe:

So stellt der abgasfreie Antrieb einen wertvollen Beitrag zur Luftreinhaltung und somit zur Gesundheitserhaltung der Bevölkerung dar. Die Zahlen aus Shenzhen ergeben eine Einsparung des CO2-Ausstoßes von 1,35 Millionen Tonnen pro Jahr sowie eine Energieeinsparung von 72,9% gegenüber Dieselbussen. Ein weiterer Vorteil ist der leise Motor, der vor allem in Städten zur Lärmminimierung beiträgt. Weiterhin bieten Elektromotoren bereits beim Anfahren das volle Drehmoment, was eine komfortablere Beschleunigung, bzw. ein schnelleres Anfahren ermöglicht. Darüber hinaus verfügen Elektrofahrzeuge über die Fähigkeit der Rekuperation, d.h. die Rückführung der Bremsenergie in die Batterie. Durch diese Technologie können Linienbusse im Stadtverkehr so ausgelegt werden, dass diese eine komplette Tagesschicht durchfahren können und ausschließlich nachts im Depot aufgeladen werden müssen.

ARADEX stellt Antriebskomponenten für den Elektrobus "Sileo" zur Verfügung. Der VECTOPOWER-Umrichter VP600 von ARADEX unterstützt ein effizientes Energiemanagement. So liegt der Durchschnittsverbrauch des Busses bei nur 0,67 kWh/km. Somit kann bei einem Einsatz einer 260 kWh Batterie eine Reichweite von bis zu 350 km erzielt werden.

Doch nicht nur für die Personenbeförderung bietet die Elektromobilität vielversprechende Lösungen. Derzeit bieten elektrische Antriebssysteme vor allem für Anwendungen, die zu einem hohen Anteil im Teillastbereich betrieben werden, wesentliche Effizienzvorteile gegenüber Verbrennungsantrieben. Neben den Omnibussen werden auch Lieferfahrzeuge und Müllfahrzeuge größtenteils innerstädtisch eingesetzt und können durch das damit verbundene Fahrprofil von der Möglichkeit der Rekuperation profitieren.

Elektrische Offroad-Fahrzeuge auf dem Vormarsch

Ob Bagger, Muldenkipper, Traktor oder Mienenfahrzeuge: diese Schwergewichte haben allesamt einen hohen Energiebedarf und treiben den Diesel-Verbrauch enorm in die Höhe. Das Interesse, diese Anwendungen elektrisch zu betreiben, ist naheliegend. Besondere Anforderungen stellen das hohe Gewicht dieser Fahrzeuge sowie die gewerblichen Verwendungszwecke, die in der Regel einen ganztägigen Betrieb ohne Nachladen voraussetzen – und trotz allem soll die Anwendung selbstverständlich wirtschaftlich sein.

Diese Voraussetzungen stellen hohe Ansprüche an die Ladetechnologie sowie an das Energiemanagement. Zwar sind die Kapazitäten bzgl. Bauraum und Gewicht der Batterien in Offroad-Fahrzeugen meist etwas weniger sensitiv als im PKW-Bereich, dennoch gilt es, diese im Interesse der Wirtschaftlichkeit so klein wie möglich zu dimensionieren. Mit ausgeklügelten Systemoptimierungen, die nicht nur das Fahrzeug und alle Wechselwirkungen der Komponenten, sondern auch den planmäßigen Einsatzzweck der Anwendung berücksichtigen, lassen sich bereits heute beeindruckende Ergebnisse erzielen:

Im vergangenen Jahr stattete die ARADEX AG hierzu das bis dato schwerste Elektrofahrzeug der Welt mit der passenden Leistungselektronik aus. Dabei handelt es sich um einen Muldenkipper, der für eine Zementfabrik täglich 20 Berg- und Talfahrten absolvieren soll. Hier konnte die Tatsache, dass das Fahrzeug während der Bergfahrten unbeladen (45 Tonnen) und während der Talfahrten beladen (110 Tonnen) ist, optimal genutzt werden: das Antriebssystem wurde so ausgelegt, dass das Fahrzeug bei der Talfahrt mit dem hohen Gewicht mehr Bremsenergie in die Batterie zurückführen kann, als es bei der Bergfahrt verbraucht. Somit muss das Fahrzeug nicht geladen, sondern nur ins öffentliche Stromnetz entladen werden. Zum Projektbericht

Im Oktober 2017 wurde der elektrische Muldenkipper der schweizerischen Firma "eMining AG" dafür mit dem „eMove360°“ Award in der Kategorie „Electric Vehicle“ ausgezeichnet.

Das Gesamtsystem zählt – ARADEX als Systempartner

Obwohl die Elektromobilität in den letzten Jahren große Fortschritte verzeichnet hat, steht die Branche dennoch vor einigen Herausforderungen, die es noch zu optimieren gilt. Als wichtiges Kriterium ist hier vor allem die Batterietechnologie zu nennen. Die Batterie stellt das mit Abstand teuerste Teil im Antriebsstrang dar und spielt somit eine wichtige Rolle hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit einer Anwendung. Um die vorhandene Batteriekapazität möglichst effizient einzusetzen, hat ARADEX äußerst wirkungsvolle Leistungselektronik entwickelt, deren Anschaffungskosten meist unterhalb der damit verbundenen Einsparung bei der Batterie liegen.

Um Elektrofahrzeuge jedoch effizient und wirtschaftlich auszulegen, wird ein Elektrifizierungsprojekt bei ARADEX nicht von der Komponente her betrachtet, sondern vom Prozess. Somit werden Antrieb, Ladekonzept und Energieverteilung nicht von den Komponenten definiert, sondern von dem Verwendungszweck des Fahrzeugs. Aus diesem Grund hat sich ARADEX darauf spezialisiert, komplette Antriebssysteme auszulegen – immer optimal auf den geplanten Einsatzzweck ausgerichtet. Durch gezielte Eingriffe in Motor, Umrichter und Regelstrategie können einige Prozentpunkte an Effizienz herausgeholt werden und einzelne Wechselwirkungen optimal ausgenutzt werden. Somit stellt die Planbarkeit des Anforderungsprofils von Nutzfahrzeugen und Baumaschinen einen erheblichen Vorteil gegenüber der PKW-Branche dar.

ARADEX hat mit innovativer Technologie und cleverer Systemauslegung in den vergangenen Jahren bereits beachtliche Erfolge bei der Elektrifizierung von Nutzfahrzeugen, Baumaschinen und Schiffen erzielt. Zahlreiche Projektberichte finden Sie hier.

Übrigens: Vom 20.-27.9.2018 ist die ARADEX AG auf der IAA Nutzfahrzeuge in Hannover mit einem eigenen Stand (Halle 11, Stand Nr. i20) vertreten.