Hitachis Hybridbagger: Intelligente Leistungsverteilung

AMSTERDAM, 26.05.2014 – Auf der Pariser Intermat 2012 stellte Hitachi seinen ersten Hybridbagger in Europa vor. Im Nachfolger ZH210LC-5, der im Frühjahr 2014 auf den europäischen Markt kam, haben die Japaner das Zusammenspiel der Komponenten und damit die Leistung der Maschine nochmals verbessert.

von Hendrik Stellmach

Hitachi-Hybridbagger ZH210LC-5 in Finnland
Im Härtetest in Finnland hat sich der ZH210LC-5 schon bestens bewährt. Bei Ladearbeiten wie diesen arbeitet er hocheffizient und mit hohen Einsparungen beim Kraftstoff. | Foto: Hitachi
Burkhard Janssen, Kiesel GmbH
Burkhard Janssen ist Leiter des Produkt-
marketings im Geschäftsbereich Hitachi
bei Kiesel. | Foto: Kiesel
Hitachi Construction Machinery (Europe) NV hat im Hybridbagger ZH210LC-5 Technik verbaut, die von hydraulischen, elektrischen und batteriebetriebenen Baggern übernommen wurde. Das hieraus entwickelte Trias-HX-System senkt den Kraftstoffverbrauch und den CO2-Ausstoß im Vergleich zum konventionell angetriebenen Stufe IIIA-Modell ZX210-3 um bis zu 31 Prozent. Dem ZH210LC-5 sollen noch weitere Modelle einer neuen Baggergeneration folgen. Der wassergekühlte Vierzylinder-Isuzu-Dieselmotor des Baggers leistet 122 kW (166 PS). Die Abgasstufe EU IIIB erfüllt er durch eine Common-Rail-Direkteinspritzung, einen Turbolader mit variabler Geometrie, gekühlte Abgasrückführung und einen Dieselpartikelfilter.

Hervorragende Kraftstoffeffizienz

Trias-HX heißt das Antriebssystem des Hybridbaggers, das die bewährte Zaxis-Hydraulik mit einem Hybridsystem kombiniert. Es umfasst einen Schwenkmotor, der die beim Abbremsen der Schwenkbewegung erzeugte Energie in elektrische Energie umwandelt. Diese Energie wird über die Steuereinheit an die Kondensatoreinheit übertragen und dort für kurze Zeit gespeichert, bis sie genutzt wird, um den Schwenkmotor zu beschleunigen und den Oberwagen zu bewegen. Dank der flexiblen Kombination eines bewährten Hydraulikmotors mit einem umweltfreundlichen Elektromotor bietet er dieselbe hohe Effizienz und arbeitet bei den Schwenkbewegungen genauso ruckfrei wie alle Zaxis-5-Hydraulikmodelle. Grabkraft, Fahrgeschwindigkeit, Schwenkdrehmoment und Geschwindigkeit des Arbeitsgeräts entsprechen denen der Standardmaschine.

Das energieeffiziente Trias-Hydrauliksystem arbeitet mit drei Axialkolbenpumpen mit variabler Fördermenge und drei Steuerventilen genauer als im konventionellen Zaxis-Bagger, reduziert Druckverluste und spart Energie ein. Die Axialkolbenpumpen im Hybridbagger haben 50 Prozent mehr Pumpenförderleistung. Der ZH210LC-5 verfügt außerdem über eine elektrische Motorunterstützung, die bei kleineren Schwenkbewegungen zugeschaltet wird. Sie nutzt Energie von den elektrischen Schwenkmotoren, um diese Bewegungen auszuführen. Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch der Maschine weiter gesenkt. 40 Prozent muss laut Kiesel-Produktmarketing-Chef Burkhard Janssen der Anteil des Schwenkens an der Arbeit des Baggers betragen, damit das System optimal sparen kann. Die Ersparnis gegenüber dem konventionell angetriebenen ZX210LC-5 beziffert Janssen auf 17 bis 20 Prozent.
Elektrische Kondensatoren im Hitachi ZH210LC-5
Kleiner Kasten, große Wirkung: Die Kondensatoren verbergen sich hinter der Wartungsklappe vor dem Lüfter. Sie sind der Schlüssel zum Energierecycling im ZH210LC-5.

Im Gegensatz zum Wettbewerb und auch zum Hitachi-Vorgängermodell ZH200 wird die gespeicherte Energie im ZH210LC-5 nicht nur dem Schwenkantrieb, sondern auch den anderen hydraulischen Funktionen des Baggers zugeführt. Ein Elektromotor versorgt das Hydrauliksystem mit einer Leistungsverstärkung, damit die Maschine mit dem Hydrauliksystem betrieben werden kann und die Maschinenstillstandszeiten niedrig bleiben. „Das ist ein bisschen aufwändiger, aber der Vorteil ist: Es funktioniert immer“, sagt Janssen. Das Trias-HX-System arbeitet im Zusammenspiel mit einem Hydraulik-Kraftverstärker an der Arbeitsausrüstung, einem Ausleger-Regenerationssystem und einem bei hohem Hydraulikdruck eingreifenden System zur Abschaltung des Regenerationsvorgangs im Stielzylinder.

Niedrigere Betriebskosten

Der ZH210LC-5 ist genauso leistungsfähig wie die anderen Bagger der mittleren Klasse aus der Zaxis-5-Reihe von Hitachi. Seine Fähigkeit, „intelligent“ zwischen dem Hybrid- und dem Trias-System hin und her zu schalten, sorgt jedoch für eine weitere Senkung der Betriebskosten und noch mehr Rentabilität. Zudem ist der ZH210LC-5 mit dem Hitachi-Flottenmanagementsystem Global e-Service ausgestattet, das unter anderem den durchschnittlichen Verbrauch pro Stunde und Tag anzeigt. So kann der Fahrer sehen, wie effizient die Maschine arbeitet, und sein Bewusstsein für wirtschaftliche Bedientechniken wird geschärft. Auch Tipps zur weiteren Verbrauchssenkung erhält der Fahrer. Das HYB-Symbol auf dem Monitor zeigt an, dass das Hybridsystem in Betrieb ist. Es leuchtet, sobald der Kondensator eine ausreichende Menge Strom gespeichert hat.

Natürlich kosten zusätzliche Komponenten auch bei Hitachi Geld. Im Verkauf werden die Japaner für den ZH210LC-5 zwischen 15 und 18 Prozent mehr verlangen müssen als für das Standardmodell. Vor einiger Zeit hat Hitachi ausgerechnet, dass sich die Investition in den Hybridbagger nach zweieinhalb Jahren auszahlt. Heute dürfte sich diese Amortisationszeit mit gestiegenen Kraftstoffpreisen verkürzt haben. Wenn sich der Bagger in größeren Stückzahlen verkauft – der deutsche Händler Kiesel startet damit voraussichtlich im vierten Quartal dieses Jahres – werden auch Volumeneffekte in der Produktion die Kosten senken, sagt Janssen.

Unter Extrembedingungen getestet

Erste Anwendertests sind vielversprechend verlaufen. „Bei einem Hybridbagger sind die Schwenkbewegungen noch sanfter und präziser als bei einer herkömmlichen Maschine. Darüber hinaus ist es in der Kabine leiser, und der Kraftstoffverbrauch ist exzellent“, sagt zum Beispiel Kari Saraniemi, Baggerfahrer beim finnischen Bauunternehmen Maansiirtoliike Kemppe Oy. Das Unternehmen konnte den ZH210LC-5 vor der Markteinführung intensiv testen – bei Extrembedingungen von bis zu minus 30 °C am nördlichen Polarkreis. Von Januar bis März 2014 setzte es den Hybridbagger parallel zu seinen konventionellen, mittelgroßen Zaxis-3- und Zaxis-5-Baggern für Erdbewegungsarbeiten und zur Beladung von Lkw bei einem Straßenbauprojekt in Rovaniemi ein.


Auch mit der Zuverlässigkeit des Baggers hatte man in Finnland keine Probleme. „Das System ließ sich problemlos warten und ist extrem zuverlässig“, so Saraniemi, der das Hybridsystem täglich überprüfte. „Ich würde den ZH210LC-5 ohne zu zögern empfehlen“, sagte Tuomo Kemppe, der Inhaber von Maansiirtoliike Kemppe Oy. „Wenn wir wieder einmal eine neue Maschine kaufen“, so der Unternehmer, „werden wir seinen Kaufpreis und seine Betriebskosten vergleichen. Der Hybridbagger ist sehr leise und leicht zu bedienen, die Schwenkbewegung ist ruckfrei, er reagiert schnell, und beim Kraftstoffverbrauch schneidet er natürlich besser ab als unsere anderen Maschinen, die auf derselben Baustelle arbeiten.“