Elektrische Baumaschinen
E-Antrieb mit 240 kWh im Akku

Der Trend zur Elektrifizierung beginnt auch bei Baumaschinen – denn die Branche hat sich klare Ziele auf dem Weg zu null Emissionen gesetzt. Batterie-elektrische Fahrzeuge mit gigantischen Akkus sind allerdings längst nicht überall die ideale Lösung.

Elektro-Baumaschinen
Foto: Volvo

Auch wenn Bau- und Landmaschinen längst noch nicht im Fokus von politischen und öffentlichen Klimadiskussionen stehen, so bereiten sich die großen Hersteller schon jetzt intensiv auf die Energiewende vor. Denn Entwicklungs- und Nutzungszyklen sind hier deutlich länger als im Pkw-Sektor. Dass sich dabei der Batterie-elektrische Antrieb durchsetzt, ist für Bau- und Landwirtschaft aber noch lange nicht entschieden.

Elektromotoren und Lithium-Ionen-Akkus findet man schon reichlich in kleinen Baumaschinen. Das liegt zum einen an den überschaubaren Batteriegrößen, zum anderen aber vor allem am Einsatzgebiet. Denn anders als beim Allzweck-Pkw hat eine Baumaschine in der Regel ein klar definiertes Aufgabengebiet und Anwenderprofil. Ein Minibagger wird beispielsweise vorwiegend für Kabelgräben, Pflasterarbeiten oder auch innerhalb von Gebäuden eingesetzt. Ein ideales Anwendungsgebiet für Elektrobagger.

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Viel Standzeit, kurze Einsatzphasen

Kein Wunder also, dass das Angebot an elektrischen Baumaschinen von Minibaggern dominiert wird. Beispiel JCB: Die Engländer haben schon im Dezember 2022 ihren 1.000. elektrischen Minibagger vom Typ 19C-E ausgeliefert. Und die Nachfrage nach Null-Emissionsgeräten steigt. Beim Minibagger sitzt wahlweise ein 14,8 kWh oder 19,8 kWh großes Akkupack im Heck und versorgt eine 20-kW-Maschine mit Strom. Die Leistungsdaten entsprechen in etwa denen eines vergleichbaren Dieselbaggers.

Minibagger elektrisch JCB 19C-1E
JCB
Elektrischer Minibagger JCB 19C-1E mit 20 kW starker E-Maschine und bis zu 19,8-kWh-Akku. Nach vier Stunden Arbeitszeit folgen zwei Stunden Laden.

Statistisch gesehen muss sich ein konventioneller Minibagger an einem typischen Arbeitstag relativ selten anstrengen. Ein Großteil der Zeit tuckert der Dieselmotor vor sich hin. Für einen solchen Anwendungsfall kommt die elektrische Version locker über einen Werktag – wenn sein Akku auch nur vier reine Arbeitsstunden reicht. Ist die Batterie leer, kann der Bagger an einer herkömmlichen Schukodose oder einer dreiphasigen CEE-Dose wieder aufgeladen werden. Das dauert zwei beziehungsweise acht Stunden. Die Lithium-Ionen-Zellen haben in aller Regel eine Garantie von 3.000 Ladungen, was einer Nutzungsdauer von etwa 10 Jahren entspricht.

Mittelgroße Maschinen

Scheint die Lösung für kleine und kompakte Maschinen bis rund fünf Tonnen mit dem Batterie-elektrischen Ansatz gefunden, so bleiben in den schwereren Gewichtsklassen viele Fragen offen. Denn je größer und teurer die Maschine, desto länger und intensiver wird sie in einer Schicht genutzt, um sich zu amortisieren. Die Herausforderung liegt dann weniger in den Elektromotoren als in der Akkugröße. Für stationäre Lösungen wie bei sogenannten Umschlagmaschinen auf Recyclinghöfen, in Häfen oder Güterzentren eignen sich tatsächlich kabelgebundene Maschinen. Der deutsch-schweizerische Hersteller Liebherr hat dafür bereits passende Produkte im Angebot, bei denen sich das dicke Versorgungskabel wie bei einem Staubsauger am Heck aufrollt (siehe Bildergalerie).

Für andere Anwendungsgebiete müssen sich Baustellenausrüster in Zukunft die Frage der Infrastruktur stellen. Arbeiten in einer Baugrube beispielsweise zwei elektrische Bagger und zwei E-Radlader, verlangen die in einer Schicht nach reichlich Strom. Wie viel, das zeigt der elektrische Radlader L120H von Volvo. Weil der rund 20 Tonnen wiegt und wegen der großen Schaufel ohnehin Kontergewichte im Heck tragen müsste, kommen schwere Akkus hier gerade recht.

Der Radlader ist für einen Fünfstunden-Einsatz ausgelegt und trägt dafür eine satte 240-kWh-Batterie im Heck. Volvo verspricht mit bestehenden Ladelösungen eine Wiederaufladung innerhalb von eineinhalb bis zwei Stunden. Schnelllader nach HPC-Standard dürften auf den meisten Baustellen allerdings Mangelware sein. Der Clou am Volvo: Bestehende Dieselradlader des gleichen Typs können auf die E-Technik umgerüstet werden.

Alternativen sehen manche in der Wasserstoff-Brennstoffzelle, die dann statt des großen Akkus im Heck sitzt, während die Wasserstofftanks innerhalb von Minuten wieder aufgefüllt werden. Vor- und Nachteile dieser Technik haben, wie in folgendem Artikel extra betrachtet:

Großes und schweres Gerät

Technisch wäre es keine große Herausforderung, auch schwerere Baumaschinen mit entsprechenden Akku-Packs zu bestücken. Doch neben den exorbitant hohen Kosten stellte sich dann umso mehr die Frage nach der Ladeinfrastruktur. Schließlich arbeiten solche Maschinen oft mehr als 15 Stunden am Tag, nicht selten allein oder auf entlegensten Baustellen. Stillstandszeiten fürs Laden sind für Baufirmen in diesem Segment indiskutabel. Als einzig logische und klimaneutrale Lösung bleibt in solchen Fällen nur ein transportabler, CO₂-neutraler Kraftstoff.

Der Verbrennungsmotor wird die Heavy-Duty-Branche also am längsten begleiten, bis Alternativen gefunden sind. CO₂-neutral können theoretisch aber auch Verbrenner funktionieren – beispielsweise mit grünen E-Fuels. In solche Kraftstoffe setzt die Industrie große Hoffnungen, denn sie verlangen keine wesentlichen Änderungen – weder an bestehender Motorentechnik noch an der Infrastruktur.

Einige Hersteller sehen im Wasserstoff-Verbrennungsmotor eine Alternative. Der Vorteil: Diese Methode funktioniert gänzlich ohne Kohlenstoff, also auch ohne CO₂. Toyota, Hyundai, Liebherr, Caterpillar oder die Deutz AG forschen eifrig an dieser Technik. JCB bringt sogar schon 2023 die ersten Vierzylinder-Aggregate in kompakten Baumaschinen auf den Markt. Ob Wasserstoff tatsächlich als Sprit-Ersatz für Verbrennungsmotoren taugt, lesen Sie hier:

Entschieden ist das Rennen um die ideale Antriebsquelle von Baumaschinen noch lange nicht. Bis die Branche in den Fokus der öffentlichen und politischen Diskussion rückt, haben die Hersteller noch Zeit für Alternativ-Forschung. Schon jetzt scheint sich je nach Einsatzgebiet ein Mix unterschiedlicher Techniken abzuzeichnen. Batterie-elektrische Antriebe werden dabei vor allem für leichteres Gerät unterhalb von fünf Tonnen zum Einsatz kommen.

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Fazit

Seit Jahrzehnten ist der Dieselmotor die ideale Antriebsquelle für sämtliche Bau- und Landmaschinen. Die eine CO₂-neutrale Alternative scheint es im Moment noch nicht zu geben. Schon jetzt zeichnet sich je nach Einsatzgebiet ein Technologie-Mix als Lösung ab. Batterie-elektrische Antriebe werden dabei vor allem für relativ leichtes Gerät unterhalb von fünf Tonnen zum Einsatz kommen.