Stapler & Komponenten

Technik-Trend Stapler - Energieversorgungskonzepte

Bei der Energieversorgung von Flurförderzeugen macht die Entwicklung nicht Halt: Seit kurzem werden Stapler und Hubwagen auch mit Lithium-Ionen-Batterien angeboten – und das sowohl bei reinen Elektrogeräten wie auch bei Hybriden.

Den ersten Schritt bei der Einführung innovativer Antriebskonzepte geht Linde Material Handling mit einem Hybrid-Stapler, der als Konzeptfahrzeug auf der CeMAT 2008 in Hannover vorgestellt wurde. Das Fahrzeug basiert auf einem Dieselstapler der Baureihe 39x und hebt Lasten bis 3,5 t. Zusätzlich zum Verbrennungsmotor verfügt es über einen Elektromotor, der gleichzeitig als Starter und Generator arbeitet: Generator-Elektromotor- Starter-System (GES). Zwar bildet der Verbrennungsmotor bei dieser Lösung weiterhin die Basis des Antriebsstranges, durch den Synchronmotor und eine 400 Volt Lithium- Ionen Batterie sowie das Energiemanagement im Fahrzeug werden jedoch noch zusätzliche Energiepotenziale erschlossen.

Stapler & Komponenten: Technik-Trend Stapler - Energieversorgungskonzepte

Um Kraftstoff zu sparen, stellt sich der Verbrennungsmotor bei Stillstand automatisch ab. Bei Weiterfahrt startet der Motor wieder über die Start-Stopp-Automatik. Da sich ein Stapler bis zu 30 % seiner Einsatzzeit im Leerlauf befindet, ist die Energieersparnis erheblich. Auch die Bremsenergie wird in elektrische Energie umgewandelt und in der Batterie gespeichert. Hinter dem „Boosten“ verbirgt sich eine aktive Verstärkung des Verbrennungsmotors durch das GES-System, das besonders dann zum Einsatz kommt, wenn das Fahrzeug viel Leistung benötigt, beispielsweise beim Beschleunigen oder dem Anheben mit Nennlast aus dem Stand.

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Der Verbrennungsmotor, ein 30 kW SDI-Motor von VW-Industriemotoren, erreicht sein maximales Drehmoment von 120 Nm bei einer Drehzahl von 1 900 U/min. Der unterstützende Elektromotor verfügt über eine Leistung von 13,2 kW bei 2100 U/min und erreicht ein maximales Drehmoment von 200 Nm. Die Voraussetzungen für einen Hybrid- Antrieb sind beim Stapler sehr günstig, so Udo Herrmann, Leiter Vorentwicklung bei Linde Material Handling. Denn anders als beim Pkw-Betrieb arbeiten Stapler in einem sehr dynamischen Betrieb mit häufigem Bremsen und Wiederanfahren.

Dies macht eine Energierückgewinnung lohnend. Zudem wird die hohe Leistung nur kurzzeitig beim anfänglichen Beschleunigen des Staplers beziehungsweise beim Heben der Last benötigt. Weniger CO2 Da der Elektromotor bereits im Leerlauf über ein hohes Drehmoment verfügt,  kann er den Verbrennungsmotorsinnvoll ergänzen. Gleichzeitig kann die Verbrennungsmotor durch die unterstützende Funktion des Elektromotors kleiner dimensioniert sein.

Stapler & Komponenten: Technik-Trend Stapler - Energieversorgungskonzepte

Zudem profitieren sowohl die Mitarbeiter von einem Arbeitsumfeld mit geringen Emissionen als auch die Umwelt von einer nachhaltigen Kohlendioxid-Reduzierung und einem sparsamen Energieeinsatz. Für den Betreiber rechnet sich der Hybridstapler durch eine deutlich verbesserte Energieeffizienz mit geringeren Kosten bei zusätzlicher Leistungsfähigkeit. Große Fahrzeug-Reichweiten Jungheinrich präsentierte ebenfalls auf der CeMAT 2008 mit der Studie „Concept 08“ ein Fahrzeug mit einem neuen Energiespeicherund Antriebskonzept. Lithium-Ionen-Akkus plus Direktantrieb erzeugen bei dem Niederhubwagen zum Mitfahren künftig noch mehr Energieeffizienz als die bereits heute bei Jungheinrich serienmäßig eingesetzte, umweltfreundliche Drehstromtechnik.

Der effiziente Direktantrieb ist eine Weiterentwicklung der Drehstromtechnologie und ermöglicht in Verbindung mit den Lithium-Ionen-Akkus erheblich größere Fahrzeug-Reichweiten und kürzere Ladezeiten. Zudem erlaubt die neue Batterietechnik eine kompaktere Bauweise und damit auch neue Fahrzeugkonzepte sowie eine verbesserteErgonomie. Mit etwa einem Drittel des Volumens und einem Viertel des Gewichtes sind Lithium-Ionen-Akkus kompakter und leichter als Bleibatterien. Damit verringert sich auch das Gesamtgewicht eines Fahrzeugs.

Auch bezüglich des Lade- und Entladeverhaltens sind Lithium-Ionen- Akkus erheblich effizienter als Bleibatterien. Sie sind nicht nur wartungsfrei, sondern haben auch eine doppelt so lange Lebensdauer. Zudem lässt sich im Gegensatz zu Bleibatterien ihre Kapazität fast zu 100 Prozent nutzen. Eine Tiefenentladung ist durch den Einsatz des Batteriemanagement-Systems ausgeschlossen. Ein weiterer positiver Aspekt liegt in ihrer Schnellladefähigkeit. Zum kompletten Wiederaufladen wird künftig nur noch eine Stunde benötigt.

Ein Wechsel der Batterie kann somit in vielen Fällen entfallen. Im Concept 08 kann das wirtschaftliche Potenzial, das in der Zwischenladungsmöglichkeit liegt, schon heute ausgeschöpft werden. Hierzu fährt der Bediener mit den Gabelspitzen des Fahrzeuges in eine Docking-Station. Über die Gabelspitzen erhalten die Lithium- Ionen-Batterien Kontakt zum Ladegerät. Anschließend wird der Ladevorgang vollautomatisch gestartet und beendet. Beispielsweise kann der Fahrer den Stapler in der Mittagspause wieder aufladen. So wird die Verfügbarkeit des Fahrzeugs erheblich erhöht.

Joint-Venture für saubere Energie

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Die Nissan Motor Co. Ltd. setzt wie bei ihren Automobilen jetzt auch bei anderen Produkten auf Hybrid-Technologie. So haben Nissan Motor, die NEC Co. und ihre Tochter NEC Tokin Co. 2007 eine Vereinbarung zur Gründung eines Joint-Venture-Unternehmens unterzeichnet, das sich auf Lithium-Ionen- Batterien für weite Anwendungsbereiche in der Automotive-Industrie konzentrieren soll. Mit der Produktion der Batterien soll 2009 begonnen werden. Der erste Stapler, ein Prototyp wurdeauf der CeMAT 2008 vorgestellt und soll Ende 2009 oder Anfang 2010 serienreif sein. Nissan Forklift sieht in solcheiner Entwicklung ein Schlüsselelement des Nissan Green Programms 2010 für eine auf Nachhaltigkeit beruhende mobile Gesellschaft. Das Unternehmenkonzentriert sich zunächst jedoch völlig auf die Li-Ion-Technologie statt auf komplette Hybrid-Antriebe.

Stichwort Lithium-Ionen-Akku

  • Merkmale Im Vergleich zu konventionellen Blei-/Säure- Batterien bieten Lithium-Ionen-Akkus nicht nur Vorteile für den Umweltschutz, sondern auch für den täglichen Betrieb. Da sich auf den Polplatten konventioneller Blei-/Säure- Batterien nach einiger Zeit Schwefelablagerungen bilden, wird das Laden zunehmend erschwert. Der nahezu perfekt umkehrbare Reaktionsprozess zwischen Elektronen und den Lithium-Ionen führt hingegen bei Lithium- Ionen-Akkus nicht zu diesem „Abfallprodukt“.
  • Umweltvorteile Keine Gasemissionen und keine schädlichen Stoffe, dadurch geringerer Energieverbrauch (weniger CO2). 2-fach längere Lebensdauer als eine Blei-/Säure-Batterie.
  • Vorteile im Betrieb Schnellladetauglich, langlebig, wartungsfrei,kompakt, hohe Leistung, sehr gutes LadeundEntladeverhalten. Keine Emissionen und keine schädlichen Stoffe Es werden keine Schadstoffe wie Cadmium, Blei, Quecksilber oder Schwefelsäure verwendet. Da beim Aufladen keine Gase freigesetzt werden, werden auch keine speziellen Ladestationen benötigt.

Fendt

Fördertechnik Generalimporteur

Jungheinrich

AG, E-Mail: [email protected],

Linde

Material Handling GmbH & Co. KG, E-Mail: [email protected],

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