Bau & Bergbau revolutionieren: Elektrische & autonome Schwerlastmaschinen

Mit der Elektrifizierung von Pkw, Bussen, Lkw und anderen Transportfahrzeugen, die seit Jahren voranschreitet, ist es nur natürlich, dass Baumaschinen nun nachziehen. Ziele wie Null Emissionen, Kraftstoffeinsparung, geringerer Lärmsowie verbessertes Fahrgefühl und Handling bei vergleichbarer Leistung haben Unternehmen wie GM veranlasst, bis 2035 vollständig elektrisch zu werden und Verbrennungsmotoren ganz abzuschaffen.

Auch Volvo engagiert sich für nachhaltige Lösungen – wir arbeiten seit Jahrzehnten an elektrischen Baumaschinen, die nicht nur heutige Baustellen transformieren, sondern auch völlig neue Anwendungen für Schwerlastgeräte eröffnen. Autonome Lösungen erweitern diese Möglichkeiten noch weiter.

Wenn Sie an vorderster Front beim Besitz und Betrieb elektrischer Geräte dabei sein wollen: Wir nehmen derzeit Vorbestellungen für unsere kompakten Modelle ECR25 Elektrobagger und L25 Elektroradlader entgegen, die diesen Sommer auf den Markt kommen – doch diese Kompaktmodelle sind erst der Anfang. Werfen Sie einen Blick auf die Designs unserer EX03 mittelgroßen Elektrobagger- und TA15 autonomen Muldenkipper-Konzepte, um zu sehen, wohin die Reise bei Bau- und Bergbaumaschinen geht.

EX03 MITTELGROSSER BAGGER-KONZEPT: SICHERHEIT IM KERN

Der EX03 ist ein Konzept für einen batteriebetriebenen Radbagger – der erste in unserer Mittelklasse. Als Konzept-Labormaschine ist er noch Teil eines Forschungsprojekts und derzeit nicht kommerziell erhältlich. Sein Ziel: zeigen, wie ein elektrischer Antriebsstrang Mittelklasse-Maschinen mit effizienter, robuster Batterietechnik antreiben kann.

Der elektrische Antriebsstrang des EX03 ist darauf ausgelegt, die gleiche Leistung wie eine 14-Tonnen-Dieselmaschine zu liefern, aber mit Null Emissionen, höherer Effizienz, geringerem Lärm und reduzierten Gesamtbetriebskosten (TCO). Der geringere Lärm macht diese Maschine besser geeignet für Projekte wie Straßenbau und Baustellenvorbereitung in dicht besiedelten städtischen Gebieten oder bei Nacht.

Der bei Maschinen dieser Größe übliche Verbrennungsmotor wurde durch Lithium-Ionen-Batterien ersetzt. Derzeit kann der EX03 einen vollen Arbeitstag lang betrieben werden (abhängig vom Arbeitszyklus) mit einer einstündigen Schnellladung in der Mittagspause. Wir streben künftig einen ganzen Tag ohne Schnellladung an.

Wie stellt der EX03 Elektrobagger-Konzept Sicherheit an erste Stelle?

Wie bei jedem Volvo-Konzept steht Sicherheit im Zentrum des Designs. Ein optionales Feature für den EX03 ist ein Videobildschirm am Heck der Maschine, der in drei Modi konfigurierbar ist:

• Echtzeit-Videostream von der Front, damit nachfolgende Fahrzeuge den Weg vor sich sehen – ideal für öffentliche Straßen
• Textbasierter Sicherheitsbildschirm, der Arbeiter auf der Baustelle vor Bewegungen nach links, rechts oder rückwärts warnt
• Live-Sicherheitskommunikation, bei der der Maschinist Blickkontakt mit Fußgängern und Arbeitern herstellen kann, um Missverständnisse zu minimieren (z. B. Textnachricht auf dem Bildschirm: „Ich stoppe die Arbeit, damit Sie vor mir die Straße überqueren können.“)

Der mittelgroße EX03-Bagger passt sich jeder Baustellenbedingung an und verfügt über die Leistung und Haltbarkeit für vielfältige Einsätze. Dank Null Abgasemissionen ist er ideal für innerstädtische Jobs oder Gebiete mit Emissionsbeschränkungen. Er kann mit verschiedensten Anbaugeräten ausgestattet werden für vollständige Anwendungsvielfalt.

Wir sind begeistert vom enormen Potenzial des EX03-Konzepts, da es die Zukunft für sicherere und umweltverträglichere Baustellen im größeren Maßstab darstellt.

TA15 AUTONOMER MULDENKIPPER-KONZEPT: STEINBRÜCHE NEU DENKEN

Der TA15 ist das Ergebnis kontinuierlicher Weiterentwicklung früherer Konzeptmodelle. Die Maschine ist nun Teil der TARA autonomen Transportlösung, die aus mehreren Komponenten besteht – den Basisfahrzeugen (mehrere TA15s), erforderlicher Infrastruktur wie Ladestationen, einem Kontrollturm, vernetzten Cloud-Lösungen für Kundenanforderungen, Wartungs- und Reparaturunterstützung sowie der praktischen Betriebseinrichtung, die standortspezifisch variiert.

Der vorgesehene Einsatz des TA15 ist der Materialtransport in repetitiven Abläufen in begrenzten Offroad-Umgebungen wie Steinbrüchen. Anzahl der Maschinen und Ladestationen hängen stark von den angestrebten Produktions-/Transportvolumen und dem Transportzyklus ab. Es kann mit einer kleinen Flotte von 3–4 Maschinen beginnen und auf größere Flotten von 15–20 Maschinen wachsen, die koordiniert auf einer Baustelle arbeiten. Die TA15-Flotte interagiert eng mit den jeweiligen Ladegeräten vor Ort (z. B. Radlader oder Bagger) und wird von einer zentralen, vor Ort befindlichen Leitstelle überwacht und gesteuert.

Die TA15-Maschinen sind für Hochleistungs-Gelegenheitsladen ausgelegt, ein natürlicher Teil des Transportzyklus. Das bedeutet, die Maschinen können prinzipiell jeden Zyklus mit der für den nächsten Zyklus benötigten Energie laden. Der Ladevorgang ist vollautomatisch, mittels 150-kW-Hochleistungsladegerät, das über einen Pantografen am Boden mit einem Aufnahmepunkt an der Unterseite des TA15 verbindet. Die Ladezeit variiert je nach Energiebedarf zwischen ca. einer bis drei Minuten.

Was sind die Vorteile einer autonomen Transportlösung?

Die primären Kundenvorteile umfassen:

• erhöhte Energieeffizienz durch elektrischen Antriebsstrang und innovatives Basismaschinen-Design
• geringere Emissionen (null lokale Emissionen) durch batteriebetriebenen Antriebsstrang
• erhöhte Sicherheit
• gesamt gesteigerte Prozessproduktivität durch Kombination von Automatisierung, Elektrifizierung und Vernetzung

Das TA15-Konzept hat sich als Prototyp im Electric-Site-Projekt hervorragend bewährt und seine Vorteile und Potenziale klar validiert. Unsere nächsten Schritte zielen darauf ab, Stabilität, Verfügbarkeit und Gesamtleistung des Systems auf das für eine kommerziell tragfähige Lösung erforderliche Niveau zu heben.

Sicherheit, die immer ein Kernwert von Volvo war, steht auch bei der TARA-Lösung im Vordergrund. Sie beginnt mit einem eingezäunten/begrenzten Bereich für den autonomen Betrieb. Hinzu kommt ein redundantes Not-Aus-System, das jederzeit einen sicheren Stopp des Gesamtsystems gewährleistet, ein Verkehrsmanagementsystem, das kontinuierlich die Position aller Maschinen verfolgt, um den richtigen Verkehrsfluss zu sichern. Schließlich besteht ein Hinderniserkennungssystem an den TA15-Maschinen aus einer Kombination von LIDAR- und RADAR-Sensoren, die Hindernisse im geplanten Fahrweg erkennen.

Was bedeutet das TARA-System für konventionelle, dieselbetriebene Maschinen?

Die größte Änderung beim Übergang von konventionellen Transportlösungen zum TARA-System ist der systemische Denkansatz. Es geht nicht nur darum, heutige Geräte durch etwas Neues zu ersetzen – es geht darum, die Arbeitsweise von Baustellen zu ändern, um die Vorteile von Elektrifizierung, Automatisierung und Vernetzung voll auszuschöpfen.

Wir sehen die TARA-Lösung als Erweiterung des heutigen Volvo Group Transportlösungsangebots. Sie wird die Transportindustrie in Richtung nachhaltigerer Lösungen transformieren. Das System passt jedoch nicht in jede Umgebung und jeden Kundenprozess, daher werden Diesel- oder erneuerbare-Kraftstoff-Lkw noch lange parallel existieren.

Wir erwarten auch Änderungen in der Art, wie Steinbrüche und andere Kundenanwendungen künftig betrieben werden. Das erfordert andere Jobs und neue Kompetenzen, und wir werden eng mit unseren Kunden und Partnern zusammenarbeiten, um diese Veränderungen zu ermöglichen.

Unser Fokus und höchste Priorität liegt derzeit auf der Finalisierung von Entwicklung, Verifizierung und Validierung, um eine erfolgreiche Markteinführung der TARA-Lösung für ausgewählte Kunden zu sichern. Dies beginnt im späteren Teil 2021, mit starkem Ambition, die Lösung in den kommenden Jahren zu skalieren. Während wir an der Markteinführung arbeiten, entwickeln wir weiter viele andere spannende autonome Lösungen, die zukünftige Baustellen produktiver, effizienter und sicherer machen. Bleiben Sie dran – die Zukunft verspricht sehr aufregend zu werden!

Erfahren Sie mehr über unseren Weg zur Elektromobilität und weitere Volvo Autonomous Solutions, um zu sehen, was sonst noch für die Zukunft elektrischer und autonomer Maschinen geplant ist.

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Hakyong Yang: Hakyong trat 1998 dem Volvo CE-Team bei als Ingenieur für Motorleistungsregelung und Motoreinbau. Er arbeitet derzeit als Direktor der Mittelklasse-Baggerplattform aus dem Changwon, Korea Büro.

Uwe Müller: Uwe begann seine Karriere bei Volvo Construction Equipment (Volvo CE) 2006, leitete mehrere Forschungsprojekte zur Entwicklung neuer Technologien, Konzeptmaschinen und Standortsysteme, einschließlich der bahnbrechenden Electric Site-Studie. Er leitet derzeit Vertrieb und Marketing für Offroad-Lösungen bei Volvo Automated Solutions, spezialisiert auf Automatisierung und Elektrifizierung von Baumaschinen.