65 Jahre Radlader-Know-how stecken in der Radlader-Baureihe Cat 988. Doch ein Modell sticht in der Entwicklung der Baumaschine aufgrund seiner Antriebstechnik besonders hervor: die dieselelektrische Variante K XE. Daraus resultieren eine signifikante Spritersparnis und ein direktes Fahrverhalten. Wie sich die Antriebstechnik auswirkt, hat uns Simon Husemann, Senior Produktmanager Großgeräte bei Zeppelin, erklärt.

Simon Husemann, Senior Produktmanager Großgeräte bei Zeppelin. Foto: Zeppelin

Baublatt: Was hat Caterpillar dazu bewogen, einen Radlader in der 53-Tonnen-Klasse mit einem dieselelektrischen Antriebssystem auszustatten? Man hätte sich ja auch ein anderes Modell vornehmen können. Sind kleinere oder größere Radlader-Modelle in Zukunft geplant, die ebenfalls auf diese Technik zurückgreifen?

Simon Husemann: Gerade die Maschinengröße des 988 ist sehr stark im Fokus unserer Kunden speziell wegen des Kraftstoffverbrauchs. Das Modell wird in hohen Stückzahlen von Caterpillar für den weltweiten Markt gefertigt. Das minimiert die Entwicklungskosten grundsätzlich enorm. Da sich die dieselelektrische Technologie bei Caterpillar sehr etabliert hat, werden wir zukünftig sicherlich weitere Radlader-Modelle mit ähnlicher Technologie anbieten können, aber auch andere alternative Antriebssysteme und weitere Produktgruppen werden von Caterpillar im Hinblick auf ihre Potenziale beim Energiesparen durchleuchtet – es bleibt also spannend.

Baublatt: Ist der 988K XE die erste dieselelektrische Maschine von Caterpillar?

Simon Husemann: Die Reise der Elektrifizierung begann bei Caterpillar schon in den frühen 90er-Jahren mit den großen Muldenkippern. Die im Tagebau eingesetzten Transportgeräte mit Nutzlasten von bis zu 300 Tonnen sind seitdem konsequent mit elektrischen Antrieben verfügbar. 2010 folgte die Einführung der dieselelektrischen Planierraupe D7E, ein Dozer mit großer Schubleistung bei stark minimiertem Kraftstoffverbrauch. Er beruht auf einem ähnlichen Antriebskonzept, doch dieses wurde seitdem deutlich weiterentwickelt und wird seit 2019 erfolgreich im 988K XE und in der Planierraupe D6 XE verkauft.

Baublatt: Im Cat 988K XE treibt ein Cat C18 Acert-Dieselmotor einen modernen elektrischen Antriebsstrang an. Können Sie bitte erklären, wie das Ganze funktioniert und miteinander zusammenhängt?

Simon Husemann: Das Motoraggregat ist identisch zu dem 988K mit konventionellem Antriebsstrang. Der effiziente und robuste Motor treibt einen Generator an. Dieser erzeugt Strom für den geschalteten Reluktanzmotor, einen Elektromotor mit sehr hohem Wirkungsgrad – übrigens ursprünglich eine Erfindung des Physikers Nikola Tesla. Der Reluktanzmotor wird sehr exakt gesteuert und stellt somit die gerade benötigte Leistung über Kardanwellen und Antriebsachsen bereit. Es wird keine Energie in Batterien oder Ähnlichem gespeichert, jedoch findet bei Lastwechseln eine Energierückgewinnung statt.

Baublatt: Wie ist es mit der Hydraulik der Maschine: Wird sie über den Dieselmotor oder den Generator angetrieben?

Simon Husemann: Die Hydraulikpumpen hängen zusammen mit dem Generator am Dieselmotor, werden also vom C18-Motor angetrieben oder im Falle der Energierückgewinnung durch den Generator, der in dem Moment als Motor fungiert.

Baublatt: Wie wirkt sich die Antriebstechnik konkret auf den Spritverbrauch und den Energieeinsatz des Cat 988K XE aus?

Simon Husemann: Dazu muss man sich den typischen Einsatz eines Radladers in der Gewinnung vorstellen. Diese Anwendung erfordert schnelle und viele Lastwechsel des Dieselmotors. Die Motordrehzahl wechselt bei nur einem Ladezyklus bis zu achtmal zwischen Volllast und Leerlaufdrehzahl. Diese Lastwechsel sind sehr kraftstoffintensiv. Der elektrische Antriebsstrang dämpft diese Lastwechsel, hält die Motordrehzahl im niedrigen, aber drehmomentstarken Bereich und schaltet zusätzlich beim Verzögern der Maschine in eine Energierückgewinnung und wandelt in dem Moment die Bremsenergie in hydraulische Hubleistung um.

Baublatt: Welchen Stellenwert wird das Thema
Energiesparen in Zukunft bei Baumaschinen einnehmen?

Simon Husemann: Energiesparen ist heute schon stark im Fokus unserer Kunden. Kraftstoff macht den größten Teil der fortlaufenden Kosten aus und der Preis von Diesel wird weiterhin steigen. Energiesparen heißt aber auch, CO2 zu reduzieren. Wir spüren einen deutlichen Trend in Richtung Klimaschutz – eine Entwicklung, die wir bei Zeppelin sehr begrüßen, da unsere Maschinen deshalb immer wieder aufs Neue durch unsere Kunden auf Effizienz geprüft werden und unter anderem in puncto Liter pro Tonne am besten abschneiden.

Baublatt: Modernere Technik kostet unter Umständen mehr, die Anschaffungskosten sind höher. Warum lohnt es sich unterm Strich trotzdem, technisch aufzurüsten?

Simon Husemann: Gerade bei Maschinen mit hoher Auslastung ist der Hebel der fortlaufenden Kosten groß. Anfänglich höhere Investitionskosten in moderne Antriebssysteme amortisieren sich dadurch jedoch schon nach kurzer Zeit, sodass bei den langen Planbetriebszeiten dieser Maschinen viel Geld eingespart wird.

Baublatt: Wie ist das Fahrverhalten eines solchen Radladers? Kann man es mit einem Auto mit DSGGetriebe vergleichen?

Simon Husemann: Wir haben uns bisher nur über die Vorteile in Bezug auf Kosten und Umwelt unter halten. Die dieselelektrische XE-Technologie bringt aber auch zahlreiche Komfortvorteile für den Fahrer mit. Durch de Wegfall des konventionellen Getriebes fallen auch Gangwechsel und Schaltverzögerungen weg, im Vergleich zum Pkw lässt sich das in der Tat mit dem Verhalten eines DSG-Getriebes vergleichen. Im Gegensatz zu anderen Antrieben ist das Fahrverhalten ähnlich zu einem hydrostatischen Fahrantrieb. Caterpillar hat für diese Maschine das „dynamic breaking system“ entwickelt. Es bremst selbstständig den Radlader bei Gefällefahrten und reduziert dadurch die Interaktionen des Fahrers.

Baublatt: Wie können Fahrer durch ihren Fahrstil dazu beitragen, die technischen Vorteile bestmöglich auszuschöpfen?

Simon Husemann: Generell gilt weiterhin, dass der Fahrer einen hohen Einfluss auf die Varianz des Kraftstoffverbrauchs hat. Dieser Korridor hat sich jedoch mit der neuen Technologie weit nach unten verschoben. Um dann den besten Verbrauch innerhalb dieses Fensters zu erzielen, werden die Fahrer unserer Kunden durch unsere Projekt- und Einsatztechnik ausführlich in die Bedienung eingewiesen und bei Bedarf bieten wir zusätzliche Fahrerschulungen mit dem Schwerpunkt auf effizientes Fahren an.

Baublatt: Wenn der Elektromotor bereits bei niedriger Drehzahl ein hohes Drehmoment entwickelt, muss man dann mit durchdrehenden Reifen beim Anfahren rechnen?

Simon Husemann: Durch die intelligente Steuerung des elektrischen Antriebs ist das hohe Drehmoment fein dosierbar und wird erst voll freigegeben, sobald das Hubgerüst die nötige Bodenanpressung der Reifen aufgebaut hat. Reifenschlupf wird dadurch stark reduziert und Reifenkosten minimiert.

Baublatt: Wie viele Modelle sind in Deutschland und Österreich im Einsatz und worin sehen Kunden Vorteile?

Simon Husemann: Der 988K XE wurde bislang extrem gut von unseren Kunden angenommen. Das zeigt sich vor allem im Verhältnis zum konventionellen Antrieb. Neun von zehn verkauften 988 sind XE-Geräte mit dieselelektrischem Antrieb. 2019 und 2020 konnten wir viele Kunden von der neuen Technologie überzeugen, die diese in Deutschland sowie Österreich erfolgreich in Betrieb genommen haben. Daraus resultierend haben wir einen Rekordmarktanteil erreicht.

Baublatt: Die erste Baureihe 988 wurde 1963 eingeführt. Was an Technik wurde im 988K XE übernommen?

Simon Husemann: Der 988K XE wird in der 1955 gegründeten Caterpillar Fabrik am Standort Decatur im amerikanischen Bundesstaat Illinois produziert. Dort liegt quasi die Wiege der ersten Generation des 988. Somit steckt in der aktuellen Serie über 65 Jahre Radlader-Know-how. Die Gene des ersten 988 sind weiterhin vorhanden, jedoch ist keine Komponente gleich geblieben, sondern wurde weiterentwickelt. Zum einen wurde natürlich daran gefeilt, die Haltbarkeit zu steigern, die Produktivität zu erhöhen und Betriebskosten zu senken. Zum anderen wurde die Maschine immer mehr auf die Anforderungen der Kunden angepasst, weil weniger Ladespiele gefragt sind und der Fahrerkomfort sollte stets besser werden.

Baublatt: Was waren die wesentlichen technischen Entwicklungen, die sich bis heute als Standard etabliert haben und die auch der Wettbewerb übernommen hat?

Simon Husemann: Ganz klar, die Art und Weise, wie die Maschine gelenkt wird. Caterpillar hat schon sehr früh erkannt, dass ein konventionelles Lenkrad den Bediener sehr einschränkt, daher wurde ab der H-Serie das Cat Command Steering Lenkrad eingeführt. Das bedeutete: Der Fahrer musste mit diesem Lenksystem keine vollen Lenkradumdrehungen mehr machen. Heute ist eine Joystick-Lenkung Standard in dieser Radlader-Größe. Jedoch gibt es deutliche Unterschiede bei der Steuerbarkeit und beim Komfort gegenüber der ersten Baureihe, die seitdem einen großen Entwicklungsschub gemacht hat.

Baublatt: Muss ein Monteur Starkstrom-Elektriker sein, um so einen Radlader warten zu können?

Simon Husemann: Ein Großteil der Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten kann von jedem Zeppelin Servicetechniker durchgeführt werden. Liegt direkt nach dem Abstellen der Maschine noch Strom an den Komponenten an, wird dies durch eine Signalleuchte angezeigt und das Wartungspersonal ist somit gewarnt. Sollten Arbeiten an den Elektrokomponenten durchgeführt werden, gibt es in allen Zeppelin Niederlassungen speziell geschulte Servicetechniker für die Arbeiten an Hochvolt-Systemen.

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