Energieeffiziente Hydraulik: BlueHydraulics von Rexroth

Deutlich reduzierter Energieverbrauch und damit geringere CO2- und Abgasemissionen bei mindestens gleicher Leistungsfähigkeit: Diese Anforderungen rücken Anwender und Maschinenhersteller immer stärker in den Mittelpunkt. Mit BlueHydraulics nimmt Rexroth diese Aufgabe an und setzt sie in Wirkungsgrad optimierte Komponenten, innovative Module und vernetzte Systemlösungen um. Der Marktführer für Hydraulik präsentiert zeitgleich auf der bauma 2010 und der Hannover Messe ein umfangreiches Spektrum an nachhaltigen Lösungen für mobile Anwendungen sowie die Fabrikautomation und Anlagenausrüstung.

Die deutsche Regierung hat die Industrie verpflichtet, den CO2-Ausstoß und damit vor allem den Energieverbrauch innerhalb der nächsten zehn Jahre um 20 Prozent auf Basis von 1997 zu senken. Zusätzlich setzen sich zahlreiche Unternehmen weitergehende Ziele, um einen zusätzlichen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. So hat sich die Bosch Gruppe verpflichtet, die CO2-Emissionen bis 2020 sogar um 25 Prozent zu senken.

Im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen markieren die deutlich verschärften Abgas-Emissionsgrenzen von TIER 4 final die Scheidelinie. Bis 2014 müssen Maschinenhersteller diese bislang unerreichten Grenzen einhalten. Über die Abgasnachbehandlung hinaus zeigen die ersten Studien der Hersteller einen Trend zu kleineren Dieselmotoren sowie zu abgesenkten Drehzahlen. Beides erfordert neue Konzepte für die Arbeits- und Fahrhydraulik, um mindestens die gewohnte Arbeitsleistung auch bei geänderten Charakteristika der Antriebsmotoren zu erreichen.

Mit BlueHydraulics erfüllt Rexroth laut eigener Aussage diese Anforderungen und stellt ein breites Portfolio an Produkten und Lösungen der hydraulischen Antriebstechnik bereit. Dabei orientieren sich die Entwickler an den Rexroth 4EE Hebeln für eine höhere Energieeffizienz. Sie schöpfen anwendungsübergreifend über Efficient Components, Energy on Demand, Energy Recovery und Energy System Design alle Potenziale für eine höhere Effizienz aus. Dabei optimieren sie kontinuierlich den Wirkungsgrad von Komponenten, entwickeln neue Funktionalitäten und komplette Systemlösungen für eine höhere Energieeffizienz.

Anpassungsfähige Hydraulik

Die Hydraulik zeigt sich wie schon in der Vergangenheit als anpassungsfähig an veränderte Rahmenbedingungen. Schon die Einführung der Proportionaltechnik verbesserte die Regelbarkeit laut Rexroth der bis dahin im Schwarzweiß-Modus arbeitenden Hydraulik. Als sich die dezentrale Automatisierungstechnik immer stärker durchsetzte, nahm die Elektrohydraulik die Fortschritte der digitalen Regelelektronik auf. Das Ergebnis: Eine deutlich höhere Dynamik und Präzision hydraulischer Aktoren, die sich über die dezentrale Intelligenz in verschiedenste Automatisierungsumgebungen einfügen. Die Verlagerung von Funktionen in die Software erhöhe zusätzlich die Flexibilität für neue Funktionalitäten ohne Eingriffe in die Hardware.

Gerade die Verknüpfung von softwaregesteuerten Bedarfsregelungen mit Wirkungsgrad optimierten Komponenten erziele dabei die größten Einsparungen im Energieverbrauch. Als einziger Hersteller aller Antriebs- und Steuerungstechnologien verbindet Rexroth laut eigener Aussage das tiefe physikalische Verständnis für die Fluidtechnologien mit einer ausgeprägten Softwarekompetenz.
BlueHydraulics von Rexroth schöpfe diese Möglichkeiten mit zahlreichen Systemlösungen für mobile und stationäre Anwendungen aus, um Energie zu sparen, Effizienz zu steigern und Emissionen zu reduzieren und damit gleichzeitig die Betriebskosten zu senken.

Mobile Anwendungen: kleinere Motoren und abgesenkte Drehzahl

In der Mobilhydraulik biete die digitale Vernetzung aller aufeinander abgestimmten Komponenten und Funktionalitäten ein besonders hohes Potenzial.
Diese Systemlösungen unterstützen intelligent das Downsizing der Dieselmotoren sowie die Absenkung der Drehzahlen, um bei einem geringeren Dieselverbrauch mindestens die gleiche Arbeitsleistung zu erreichen.
Umgekehrt erzielen sie schon heute bei bestehenden Motorkonzepten eine deutliche Verbrauchs- und damit Emissionsreduzierung. So verknüpfe beispielsweise Diesel Hydraulic Control DHC das Motormanagement mit der Steuerung für Arbeits- und Fahrhydraulik. "Rexroth schöpft mit Diesel Hydraulic Control einzigartige Synergien aus dem Konzernverbund mit Bosch, dem weltweiten Technologieführer für Motorelektronik", betont Helmut Wagener, Vorsitzender der Geschäftsleitung Hydraulics der Bosch Rexroth AG.
Über die kombinierte Bedarfsregelung erreiche DHC Verbrauchssenkungen von bis zu 20 Prozent. Vor allem gewährleiste die Systemlösung die gewohnte Dynamik der Arbeitsmaschine auch bei Dieselmotoren mit trägerem Lastannahmeverhalten, wie sie im Zuge von Tier 4 final erwartet werden.

Auftrag energieeffiziente Hydraulik: Mission erfüllt BlueHydraulics von Rexroth spart Energie, steigert Effizienz und reduziert Emissionen

Andere Systemlösungen wie zum Beispiel das Hydrostatisch Regenerative Bremssystem HRB nutzen Bremsvorgänge, um die Verzögerungsenergie in hydraulischen Speichern zu rekuperieren und beim Anfahren wieder zur Verfügung zu stellen. Das System eigne sich besonders für Anwendungen wie Abfallsammelfahrzeuge oder Busse, die sehr häufig bremsen und anfahren müssen. In der Praxis senke HRB den Verbrauch um bis zu einem Viertel. Die Hydraulic Fly Wheel-Technologie greift diesen Ansatz auf und kann neben der Rekuperation von Energie auch zur Leistungsglättung, für Boost-Funktionen oder im Rahmen von Downsizing-Strategien eingesetzt werden.

Innovative Funktionalitäten qualifizieren laut Rexroth auch bekannte Komponenten für BlueHydraulics. Beispielsweise optimieren die Rexroth-Entwickler kontinuierlich die Wirkungsgrade von Komponenten. So verfüge die neue Baureihe 40 der Verstellpumpe A4VG durch höhere Drücke und höhere Drehzahlen über eine deutlich gesteigerte Leistungsdichte. Green Valves Lasthalte- und Senkbremsventile nutzen statt Motorleistung die Schwerkraft. Das reduziere den Energiebedarf und stelle einen höheren Volumenstrom parallel arbeitenden Verbrauchern zu Verfügung.

"Mit BlueHydraulics können Maschinenhersteller die gewohnt kompakte Hydraulik nutzen, um Energie zu sparen, Effizienz zu steigern und vor allem die Emissionen auf das Niveau von TIER 4 final zu reduzieren", bekräftigt Helmut Wagener.

Höhere Energieeffizienz in stationären Anwendungen

In der Fabrikautomation und Anlagenausrüstung ermögliche Rexroth BlueHydraulics ebenfalls eine deutliche Steigerung der Energieeffizienz. So reduzieren drehzahlvariable Pumpenantriebe den Energieverbrauch der Hydraulik zwischen 30 und 70 Prozent. "In der Ausprägung Servovariable Pumpenantriebe haben wir bei Druckgießmaschinen sogar Einsparungen von mehr als 80 Prozent erreicht", verweist Lucas Wintjes, Geschäftsleiter Vertrieb Industriehydraulik der Bosch Rexroth AG, auf in Serie gefertigte Praxisbeispiele. "Dabei amortisiert sich der Mehraufwand innerhalb eines Jahres durch niedrigere Betriebskosten."

Ein weiteres Sparpotenzial bei Werkzeugmaschinen erschließt BlueHydraulics laut Rexroth mit dem innovativen und patentierten KST-Booster. Er integriert die Druckversorgung für den Hochdruck-Kühlschmiermittelkreislauf in das Hydraulikaggregat. Eine zusätzliche Linearpumpe ersetzt dabei die bislang notwendige Schraubenspindelpumpe mit eigenem Motor. Im Ergebnis reduziert der KST-Booster den Energieverbrauch des Hochdruck-Schmiermittelkreislaufs für die Werkzeuginnenkühlung und spanbrechende Funktionen um fast 90 Prozent im Vergleich zu konventionellen Lösungen. Durch die Kombination von drehzahlvariablen Pumpenantrieben und KST-Booster profitieren Anwender durch teilweise kumulierte Einspareffekte. Die Energiekosten bestimmen bei Werkzeugmaschinen immerhin rund 15 Prozent der gesamten Lebenszykluskosten.

BlueHydraulics Systemlösungen fügen sich laut Rexroth über die Analog-, Feldbus- oder Ethernet-Ansteuerung nahtlos in alle Automatisierungsumgebungen ein und vereinfachen über die vorparametrierte Software die Inbetriebnahme. Die fein skalierte Palette an drehzahlvariablen Pumpenantrieben deckt dabei ein breites Anwendungsspektrum von der Werkzeug- über Spritzgießmaschinen bis hin zu Pressen sowie allen zyklisch arbeitenden Anlagen ab. Zwei wichtige Nebeneffekte: DvP senken die mittlere Geräuschemission deutlich. Damit können entsprechende Kapselungen gegebenenfalls entfallen. Darüber hinaus senkt die Bedarfsregelung den Wärmeeintrag in das Hydrauliköl und so den Leistungsbedarf für die Kühlung.

Auch auf Komponentenebene leisten zahlreiche BlueHydraulics Produkte Beiträge zu einer höheren Energieeffizienz. Die speziell auf die Arbeitsweise drehzahlvariabler Pumpenantriebe optimierte, neue Innenzahnradpumpe PGH-3X steigere den Wirkungsgrad über den gesamten Drehzahlbereich bis über 3000 Umdrehungen pro Minute.

Gerade in der Fabrikautomation und Anlagenausrüstung können Konstrukteure schon in der Projektierungsphase die Energieeffizienz erheblich beeinflussen. Die bis auf Komponentenebene modulare Hydraulik biete zahlreiche Möglichkeiten, beispielsweise mit Speicher-Ladeschaltungen den Energieverbrauch zu reduzieren. Dabei unterstützen nach Branchen ausgerichtete Anwendungsspezialisten die Konstrukteure mit Know-how und einem Überblick über alle Möglichkeiten von BlueHydraulics für ein durchgängiges Energy System Design. "Wir bieten mit BlueHydraulics Maschinenherstellern genau die Lösungen, um die Kundenforderungen nach Energieeinsparung, Effizienzsteigerung und damit reduzierten Emissionen zu erfüllen", fasst Lucas Wintjes zusammen.

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mehr Informationen: www.boschrexroth.com

(Fotos: Bosch Rexroth)