Kraftstoffeffizienz bei Baumaschinen

September 2015, Essen. Das Ausbildungszentrum Essen der Bauindustrie NRW: Bei unscheinbarer Kulisse geht eine Revolution vonstatten. Hier untersucht man zwei Fragen, die jedes Bauunternehmen interessieren:

Wie hoch ist der Kraftstoffverbrauch von Baumaschinen? Und wie hoch ist die Produktivität - in bewegten Tonnen pro Liter Diesel? Die Forschungen leitet der Lehrstuhl von Professor Helmus an der Bergischen Universität Wuppertal. Bereits seit mehreren Jahren beschäftigt sich die Abteilung Bauingenieurwesen mit dem Thema Energieeffizienz.

Der erste Teil des Forschungsprojekts wurde bereits abgeschlossen. Bislang wurden ausschließlich Maschinen von Caterpillar getestet: Raupenbagger, Mobilbagger und Radlader. In einem kommenden Vergleichstest werden auch Maschinen anderer Hersteller überprüft. Um die Vergleichbarkeit zu gewährleisten, werden die Versuche nach strengen Kriterien durchgeführt.

Der absolute Verbrauch ist das eine - entscheidend sind aber auch die Arbeitsgeschwindigkeit und Produktivität: Wie viele Tonnen Material können pro Liter Diesel bewegt werden?

Alle Hersteller haben einen genauen Überblick über die tatsächlichen Kraftstoffverbräuche und die Produktivität ihrer Maschinen. Doch die Hersteller scheuen sich, diese Zahlen öffentlich bekannt zu geben. Liebherr ist mit dem Spritsparrechner bislang der einzige Hersteller, der die Kraftstoffverbräuche seiner Baumaschinen veröffentlicht. Doch es fehlen wichtige Angaben, um diese Daten mit anderen Herstellern zu vergleichen. Hier will die Bergische Universität Wuppertal neue Standards in Sachen Transparenz setzen. 

Im Automobil-Sektor müssen alle Hersteller ihre Normverbräuche im NEFZ-Fahrzyklus offenlegen. Es ist lange überfällig, dass es auch bei Baumaschinen etwas Vergleichbares gibt. Allerdings lassen sich Bagger und Radlader nicht einfach so auf den Prüfstand stellen. Mit ihren Forschungen und Ergebnissen leistet die Bergische Universität Wuppertal Pionierarbeit. Sollte das Forschungsprojekt fortgeführt werden, könnte es neue und positive Impulse für die ganze Branche bewirken.

Recommended Comments

Jeder mit grundlegendem Verständnis für die Arbeitsprozesse von Baumaschinen und die internen Zusammenhänge wird sofort erkennen, dass die hier gezeigte Herangehensweise zu genau dem Problem führen wird, den wir im Automobilsektor mit dem NEFZ-Zyklus haben: Völlig praxisferne Testzyklen. Diese führen wiederum dazu, dass die Hersteller auf Dinge optimieren müssen, die dem Endkunden nichts bringen und es entstehen Maschinen, die nicht mehr für die Praxis entwickelt werden.

Bei der letzten Fachtagung Baumaschinentechnik in Dresden 2015 war sich das Auditorium (Hersteller, Zulieferer, Universitäten) einig, dass man früher oder später standardisierte Testverfahren brauchen wird, dass die von Herrn Fecke gezeigten Ansätze aber SICHERLICH NICHT der richtige Weg sind. Das wurde nach dem Vortrag auch SEHR deutlich von verschiedenen Richtungen zum Ausdruck gebracht, scheinbar hat dies in Wuppertal aber nicht zum Umdenken geführt. Um so mehr ärgert es mich, wenn diese Dinge weiterhin auf verschiedenen Plattformen proklamiert werden.

Es zeigt sich, dass die Arbeitsprozesse hier nicht verstanden sind und es wird weiter sehr unwissenschaftlich an die Sache herangegangen. Die Zyklen so zu gestalten, dass der Fahrereinfluss minimal wird, ist genau der falsche Weg, denn für jedes System gibt es eine andere, optimale Art der Bedienung und Prozessführung, wie auf der Tagung auch immer wieder gezeigt wurde. Verschiedene Maschinen müssen daher mit der jeweils optimalen Betriebsart gegeneinander antreten, anstatt diese vorzugeben. Diese Arbeiten und Erkenntnisse werden hier konsequent ignoriert und stattdessen wild mit Prozentwerten um sich geworfen.

Wenn das Ergebnis Zyklen sind, bei denen beim Bagger kein Materialkontakt auftreten oder der Radlader ins Material einfährt, schlagartig einkippt und zurücksetzt, dann muss sich selbst der große Laie sofort fragen, was hier schief läuft.

Ich bitte daher auch die BF24-Redaktion das Ganze zu hinterfragen und nicht in dieser Art und Weise in den Himmel zu loben. Wenn die Politik aufgrund von solchen Ergebnissen Standards vorschreiben sollte, dann wird dies ein schwarzer Tag für die Hersteller und die Anwender.

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Marco Fecke

Posted

Danke für die kritische Rückmeldung, die ich allerdings nicht unkommentiert lassen kann, weil die Testzyklen weder praxisfern sind noch die angewendeten Verfahren und Methoden als unwissenschaftlich bezeichnet werden können.

Da nicht auf einem Prüfstand sondern auf einem Übungsgelände getestet wurde, ist die von Ihnen angeführte Ähnlichkeit zum NEFZ-Zyklus nicht gegeben. Viel mehr besteht eine Parallele zum RDE-Verfahren, welches den aktuellen Entwicklungen in der PKW-Branche entspricht und eine Beurteilung über einen praxisnahen Verbrauch zulässt.

Ein definierter Lastzyklus kann niemals die Praxis in Gänze widerspiegeln. Das ist bekannt und auch in anderen Branchen nicht anders. Da wissenschaftliche Forschung immer begründet, überprüfbar, irrtumsfrei und nachvollziehbar sein muss, gilt es, reproduzierbare Messwerte zu generieren. Bei einem PKW kann auch nicht jede Fahrweise von sehr defensiv bis aggressiv berücksichtigt werden. Daher muss eine Pauschalierung erfolgen, die dem Fahrverhalten in der Praxis möglichst nahekommt. Gleiches erfolgte beim Projekt DeLa-Bau. Der Fokus lag zunächst in der Bestimmung von Methoden, um eine möglichst hohe Reproduzierbarkeit zu erzielen.

Um diese Messergebnisse mit der Praxis zu vergleichen, wurden Daten von 4.000 Maschinen ausgewertet. Diese Flottenauswertung unter Berücksichtigung von Normentwürfen seitens der Maschinenhersteller führte zu einem ähnlichen Ergebnis in Bezug auf die zu betrachtenden Prozesse und Arbeitsaufgaben für die definierten Lastzyklen. Das Vorgehen ist also alles andere als unwissenschaftlich und praxisfern.

Ich gebe Ihnen recht, wenn nicht alle auf besagter Fachtagung diskutierten Erkenntnisse und Handlungsfelder in dem Videobeitrag mit eingeflossen sind, doch müssen Sie die zeitliche Achse berücksichtigen. Der Drehtermin zum Video war VOR besagter Fachtagung. Die auf der Fachtagung diskutierten Themen und Anregungen werden bei kommenden Vergleichstests und Forschungsarbeiten berücksichtigt.

Ein standardisiertes Testverfahren wird weder für Hersteller noch für Anwender einen schwarzen Tag einläuten, sondern es soll dazu beitragen, verantwortungsvoller mit Ressourcen umzugehen, Emissionen zu reduzieren und Kosten zu sparen. Hersteller, Anwender und Wissenschaft sind im Rahmen dieser Forschungsprojekte aufgerufen, GEMEINSAM und konstruktiv an einer sinnvollen Lösung zu arbeiten.

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Das ist ja alles recht und schön. Nur ist es ja so, ein Ingenieur, der nie eine Maschine gefahren hat, kann testen soviel er will, solange er nicht weiß, wie die Maschine funktioniert.

Zum einen kenne ich keinen Unternehmer, den interessiert, wieviele Tonnen er mit einem Liter Diesel bewegen kann.
Wenn dann interessiert ihn der Verbrauch in der Stunde.

Und da hängt extrem viel vom Fahrer ab.

Im Abbruch kann ich z.B. bei Sortierarbeiten den Verbrauch weit runter bringen, da ich mit weniger Gas fahren kann. Wenn ich Beton zwicke, dann brauche ich mehr Gas.
Ist die Hydraulikanlage aufgedreht um noch mehr Power zu haben, auch dann sind zwei gleiche Baggermodelle völlig unterschiedlich.
Hat der Herstelle eine oder zwei Hydraulikpumpen verbaut ?

Läuft der Bagger tagsüber lange im Standgas, oder wird er schnell abgestellt.
Läuft im Winter eine Standheizung in der früh ? Auch die saugt Diesel, nicht viel, aber dadurch stimmt eure Verbrauchsmessung auch nicht.

Wenn man so was macht, dann realistisch.

Man kann keinen CAT mit einem Volvo oder einem Hitachi der ZX Baureihe vergleichen.

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Baumafreddi

Posted


Und da hängt extrem viel vom Fahrer ab.
[...]
Hat der Herstelle eine oder zwei Hydraulikpumpen verbaut ?


Genau darum geht es doch bei diesen Verbrauchsmessungen. Man will äußere Einflüsse wie unterschiedliches Fahrverhalten so gering wie möglich halten. Nur dann sind objektive Vergleiche möglich. Ansonsten hätte das ganze Unterfangen keinen Sinn.

Was das Thema mit den Pumpen angeht: Es bleibt jedem Hersteller überlassen, welche technische Lösung er wählt. Das man keinen 50-Tonnen-Raupenbagger mit einem 15-Tonnen-Mobilbagger vergleichen darf, ist verständlich. Aber man kann doch nicht hingehen und bei Maschinen gleicher Gewichts- und Leistungsklassen auf technische Eigenarten Rücksicht nehmen. Wenn Hersteller A eine Load-Sensing-Hydraulik und Hersteller B eine Drosselsteuerung verbaut, dann ist doch genau dafür der Vergleichstest gedacht, um herauszufinden, welche Maschine mit welchem System sparsamer im Verbrauch ist.

Ob die hier behandelten Messmethoden praxisnah sind, kann ich nicht beurteilen. Aber es bleibt doch festzuhalten, dass man reproduzierbare Verfahren braucht, um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten. Wenn man hierzu verschiedene Methoden ausarbeiten muss, um unterschiedliche Anwendungsbereiche abzudecken, dann ist darüber nachzudenken. Aber ich kann viele der hier hervorgebrachten Gegenargumente nicht nachvollziehen.

Niels-Baumafreddi

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Dass die Anwender und die Hersteller einen genormten Vergleichstest brauchen steht außer Frage. Die Kritik wendet sich gegen die hier dargestellte Methodik, die zu vollkommen praxisfremden Testzyklen führt. Das würde ähnlich wie im Automobilsektor dazu führen, dass die Hersteller nicht mehr allein darauf optimieren können, den Verbrauch in der Praxis zu senken, sondern Kompromisse eingehen müssen, um auch im fehlgeleiteten Normzyklus gut abzuschneiden.

Ich beziehe mich hier nicht auf das hier gezeigte Video, sondern den hier gezeigten Vortrag: http://forum.bauforum24.biz/forum/index.php?showtopic=69557


Beispiel Radlader: Hier wird vorgeschlagen einfach in den Haufen reinzufahren, einzukippen und wieder zurückzusetzen mit dem Ziel, den Fahrereinfluss rauszunehmen. Dabei wurde schon vielfach gezeigt, dass das die ineffizienteste Art ist die Schaufel zu füllen. Warum sollten die Hersteller also in Zukunft darauf ihre Hydrauliksysteme, Kinematiken oder Schaufelgeometrien optimieren? In der Praxis sind geringe Verluste bei überlagerten Bewegungen aus Hub- und Kipphydraulik bzw. Fahrantrieb notwendig, um einer idealen Grabkurve zu folgen. Nur brauche ich dazu einen ganz andere Systeme und Komponenten als für den hier favorisierten Test, was zu den oben genannten Zielkonflikten und Kompromissen in der Entwicklung und damit Nachteilen für den Endanwender in der Praxis führen wird.

Der Radlader hat dabei immerhin Materialkontakt, für den Bagger wird vorgeschlagen Gewichte durch die Luft zu heben. Das Ergebnis ist das Gleiche wie oben beschrieben. Aus der Branche der Hydraulikzulieferer ist seit Längerem bekannt, dass man zwei Hydrauliksysteme, z.B. für einen Bagger, nicht vergleichen kann, indem man beiden Baggern eine Sollbewegung im Raum vorgibt, da es ja nach System eine andere optimale Betriebsart gibt um von A nach B zu kommen. Der einzig faire Vergleich ist daher, für beide Systeme zunächst diese unterschiedlichen, optimalen Betriebsarten zu finden um die gegebene Arbeitsaufgabe zu erfüllen und diese beiden gegeneinander antreten zu lassen. Es geht somit zwangsläufig schief, sobald man feste Bewegungen vorgibt.

Mein Vorschlag ist daher, den Fahrereinfluss ganz bewusst drinnen zu lassen und reale Aufgaben vorzugeben, z.B. eine gewisse Menge von Material X an Position A aufzunehmen und nach Position B zu bringen (mehrere Zyklen, gerne mit definiertem Untergrund, Material, Auskipphöhe usw., aber keine Vorgaben der Maschinenbewegung). Mit einem Radlader mit Wandlerantrieb, Hydrauliksystem X und Kinematik Y muss ich hierzu um möglichst wenig zu verbrauchen ganz anders fahren im Vergleich zu einem Radlader mit hydrostatischen Antrieb, Hydrauliksystem K und Hubkinematik J. Wenn beide Systeme aus (Werks-)Fahrer und Maschine ihre optimale und unterschiedliche Art gefunden haben diese Aufgabe mit minimalem Verbrauch zu meistern, erst dann macht es Sinn die beiden Verbräuche zu vergleichen.

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