Hafenkrane

Innovation als Antwort auf neue Emissionsrichtlinien

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Die Energieversorgung von Hafenumschlaggeräten erfolgt abhängig von der Geräteart häufig per Dieselgenerator oder dieselhydraulisch (Diesel-Pumpen-Antriebsstrang). Je nach Hafeninfrastruktur und Gerätetyp ist auch eine Versorgung mit externem Strom oder eine batterieelektrische Variante möglich. Die bei Einsatz von Dieselmotoren verfügbare Maschinenleistung orientiert sich dabei jeweils an der Umschlagaufgabe sowie an Gerätetyp und -größe. Aktuell setzt TPS ein breites Spektrum an Dieselmotoren ein. Die Leistungen reichen dabei derzeit von
142 kW, wie zum Beispiel bei Terex-Staplern, bis zu deutlich über 1000 kW beim größten dieselgeneratorisch betriebenen Terex-Gottwald-Hafenmobilkran.

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So erfüllen bereits jetzt im aktuellen Produktportfolio von TPS Automated Guided Vehicles (AGV), Reach Stacker, Portal-, Voll- und Leercontainerstapler, Portalhubwagen, gummibereifte Stapelkrane sowie kleinere Hafenmobilkrane mit Dieselmotoren bis zu 455 kW Leistung die zurzeit geltenden und zukünftigen Emissionsstandards. Besonders betroffen von kommenden, strengeren
Regelungen für Verbrennungsmotoren
> 560 kW wird hingegen das Gros der Hafenmobilkrane von TPS mit dieselelektrischem Hauptantrieb sein. Von Interesse ist hier insbesondere, dass die in diesen Kranen installierte Dieselmotorleistung in der Regel für Spitzenlasten ausgelegt ist – die im tatsächlichen Betrieb nicht durchgehend benötigt werden. Daraus ergeben sich für das Antriebssystem für diese Hafenmobilkrane bei Einsatz von Dieselmotoren zwei Möglichkeiten, um angemessen auf kommende Regelungen zu reagieren:

  • die Verwendung von zwei Dieselmotoren mit geringerer Leistung, also unterhalb
    560 kW (sogenannter Doppelmotor),
  • der Einbau eines kleineren Dieselmotors (sogenanntes Downsizing) plus einer zweiten, nicht fossilen Energietechnik, die bei Bedarf für Spitzenlasten aufkommt (Hybrid).

Als einer der Vorreiter für den „grünen“ Hafenumschlag beobachtet TPS schon seit Langem die Entwicklung einschlägiger Emissionsregelwerke. Darüber hinaus hat das Unternehmen vor allem wegen des Rufs der Terminalbetreiber nach energieeffizienteren Antrieben früh damit begonnen, alternative oder ergänzende Antriebssysteme für sein gesamtes Hafenumschlaggerät zu entwickeln.

Portfolio innovativer Antriebe für stationäre und mobile Geräte

Von zentraler Bedeutung bei dieser Entwicklung sind und waren für TPS immer die spezifischen Einsatzbedingungen der Umschlaggeräte, die sich in die drei maßgeblichen Kategorien „stationär“, „überwiegend stationär“ und „mobil“ einteilen lassen. Ebenso wichtig ist es, einmal gefundene Antriebslösungen, etwa im Bereich der „mobilen“ Geräte, auf andere Maschinen der jeweiligen Produktfamilie oder sogar darüber hinaus übertragbar zu gestalten.

Ein Beispiel für den Entwicklungsprozess bei Umschlaggeräten der Kategorien „mobil“ und „überwiegend stationär“ bilden Hybridantriebslösungen, also die Kombination zweier Antriebstechnologien. Diese hat TPS bereits für Portalstapler und -hubwagen sowie für Hafenmobilkrane entwickelt und mehrfach eingesetzt.

Dabei ging es ursprünglich nicht so sehr um den Einsatz von Dieselmotoren unterhalb einer 560-kW-Marke; vielmehr zielte die Nutzung einer zweiten Energietechnik vor allem auf Kraftstoffeinsparungen ab. Diese liegen abhängig von Einsatz- und Betriebsbedingungen bei Hafenmobilkranen und Portalstaplern aktuell bei um die 20 %. Als zweite Energietechnik setzt TPS elektrische Kurzzeitenergiespeicher – sogenannte Ultracaps – ein, in denen die aus den Senk- und Bremsbewegungen der Umschlaggeräte zurückgewonnene Energie gespeichert wird. Der in den Ultracaps gespeicherte Strom wird bei Bedarf ins bordseitige Stromnetz eingespeist, wo er dann allen elektrischen Verbrauchern zur Verfügung steht. Dabei gilt: Je größer die Anzahl beziehungsweise Gesamtspeicherkapazität der eingesetzten Ultracaps, desto geringer kann die Leistung des verwendeten Dieselmotors (Downsizing) sein.

Verschiedene Lösungen möglich

Die erforderliche Mindestmotorleistung wird dann nicht mehr durch die auftretende Spitzenleistung, sondern durch die deutlich geringere durchschnittliche Leistungsanforderung bestimmt.

Die andere Möglichkeit, mit kleineren Leistungen in Umschlaggeräten zu arbeiten, sieht vor, dass ein zuvor verwendeter großer Motor durch zwei kleinere Motoren ersetzt wird (Doppelmotorlösung). Gerade vor dem Hintergrund, dass die Leistungsanforderung der Verbraucher elektrischer Energie im Gerät selbst überwiegend nicht am Limit ist, kann diese Alternative, bei der der zweite Motor nur bei Abruf von Spitzenleistung in Aktion tritt, durchaus sinnvoll sein.

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