Hydraulikspeicher verbessern Wirkungsgrad von Antrieben mobiler Arbeitsmaschinen

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Weitere Hybridlösungen zeichnen sich derzeit im Bereich der mobilen Baumaschinen ab. Ziel dabei ist es, die Leistung für den Leerhub der Arbeitsbewegungen zu reduzieren und die Energie beim Senken zurückzugewinnen. Zusätzlich zu den hydraulischen Speichern hat Hydac dafür die erforderlichen Ventil- und Zylindersysteme zur Realisierung dieser innovativen Antriebslösungen im Programm.

Hydraulische Unterstützungssysteme bieten sich in der Antriebstechnik für viele Anwendungen an. Grund dafür ist die flexible Auslegung bei vergleichsweise niedrigen Investitions- und Servicekosten. Für die Bereitstellung der gleichen Leistung addieren sich die Kosten bei einer Doppelschicht-Kondensator-Lösung auf rund das Fünffache einer Hydrauliklösung. Bei Lithium-Ionen-Batterien muss heute sogar mit Mehrkosten von nahezu dem Zehnfachen kalkuliert werden.?

Hydraulikspeicher zeichnen sich durch große Anwendungsbreite aus

Ein Pluspunkt von Hydraulikspeichern ist auch die große Anwendungsbreite, weil sie sehr kompakt sind und in einem großen Temperaturbereich störungslos arbeiten. Können beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien und Doppelschicht-Kondensatoren nur in einem kleinen Temperaturfenster von 10 bis 25 °C zuverlässig betrieben werden, funktionieren Hydraulikspeicher davon vollkommen unbeeinflusst zwischen –25 und 100 °C – wobei der Temperatureinsatzbereich im Wesentlichen durch die richtige Wahl des Elastomers der Blase beeinflusst wird.

Der gasseitige Wirkungsgrad eines Kolbenspeichers bewegt sich je nach Frequenz und Belastungszyklus beispielsweise in einem Toleranzfeld von 80 bis 95%. Um den maximalen Wirkungsgrad zu erreichen, muss jeweils der optimale Hydraulikspeicher – Optimierungsparameter sind unter anderem das Speichervolumen, der Vorfülldruck und die Isolation – ausgewählt werden. Welche Werte sich für den jeweiligen konkreten Anwendungsfall ergeben, lässt sich zum Beispiel über das sogenannte Akkumulator-Simulations-Programm (ASP) von Hydac sehr genau ermitteln.

Batterien und Kondensatoren schneiden schlechter ab

Im direkten Vergleich zwischen Doppelschicht-Kondensator, Lithium-Ionen-Batterie und Hydraulikspeicher zeichnet sich folgendes Bild ab: Bezüglich der Leistungsdichte, der Alterung oder des Kapazitätsverlusts, des Temperaturbereichs, der Selbstentladung und der Kosten haben Hydrospeicher eindeutige Vorteile im Vergleich zu den beiden anderen Energiespeichervarianten, die für hybride Antriebslösungen relevant sind (Bild 4).

Die flexible Auslegung und die Möglichkeit, die Energieeinsparung mit Systemverbesserung zu verbinden, macht Hybridantriebe für viele Anwendungsbereiche sehr attraktiv. Das haben die Maschinenhersteller längst erkannt und handeln. Aus mehr als 40 Jahren Praxis weiß man bei Hydac, was Hydraulikspeicher alles leisten können – und dass sich damit innovative energiesparende Antriebskonzepte mit relativ wenig Engineering-Aufwand umsetzen lassen. Verständlich, denn Hydrospeicher übernehmen schon seit Jahrzehnten in der gesamten Industrie anspruchsvolle Aufgaben. Wenn es also um alternative Hybridantriebe geht, hat die Hydraulik ein gewichtiges Wort mitzureden.

Dipl.-Ing. Frank Bauer ist Innovationsmanager bei der Hydac International GmbH in Sulzbach/Saar.

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