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f+h fördern und heben 11/2016

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FLURFÖRDERZEUGE Was

FLURFÖRDERZEUGE Was bewegt den Stapler von morgen? Konkurrierende Antriebstechnologien für elektrische Flurförderzeuge Andreas Prielinger Elektrisch angetriebene Flurförderzeuge sind weltweit und quer durch alle Branchen auf dem Vormarsch. Der gängigste Energielieferant ist die Bleibatterie – alternative Technologien machen ihr jedoch Konkurrenz: Neuentwicklungen wie die Lithium- Ionen-Batterie, die Brennstoffzelle und der Hybridantrieb haben das Potenzial, sich in Zukunft in der Intralogistik durchzusetzen. Der Trend bei Flurförderzeugen geht fast in allen Branchen zum elektrischen Antrieb. Dafür gibt es vor allem drei Gründe. Erstens: Elektrostapler werden immer leistungsstärker und dringen mit Tragfähigkeiten bis zu neun Tonnen zunehmend in Einsatzgebiete vor, die bislang den Verbrenner- Geräten vorbehalten waren. Zweitens: Elektrostapler arbeiten leise und schonen Umwelt und Gesundheit – auch in geschlossenen Hallen, da sie keine Schadstoffe ausstoßen. Neue und schärfere Gesetzgebungen rund um CO 2 -Emissionen unterstützen den Trend zum Elektroantrieb ebenfalls. Drittens: Fossile Kraftstoffe werden immer knapper und dadurch auch teurer. Die Blei-Säure-Batterie: Klassiker mit Potenzial Aus diesen Gründen setzen die Betreiber z. B. in Westeuropa seit Jahren mehr Elektrostapler ein als solche mit Verbrennungsmotor. Ihre Energie beziehen die Elektro- Flurförderzeuge aus Traktionsbatterien. Dabei ist die seit mehr als 100 Jahren bewährte Blei-Säure-Batterie der meist genutzte Energiespeicher. Das hat verschiedene Gründe: Blei-Akkus sind zuverlässig, vergleichsweise kostengünstig und in verschiedenen Größen, Spannungen und Kapazitäten erhältlich. Ihr hohes Gewicht dient in Gabelstaplern zusätzlich als Gegengewicht. Traktionsbatterien können bis zu einem Drittel des Anschaffungspreises eines Gabelstaplers ausmachen. Demzufolge ist es also sinnvoll, ihre Leistungsfähigkeit möglichst lange zu erhalten. Zu diesem Zweck lohnt es sich, alle drei Komponenten eines Flurförderzeug-Systems – das Fahrzeug, die Antriebsbatterie und das Batterieladegerät – eingehend zu betrachten. Im Lauf der Zeit haben sich die Verfahren zum Laden von Bleibatterien verändert: von der 50-Hz-Transformator-Technik über Hochfrequenz-Ladegeräte mit geregeltem Ladeprozess bis hin zu mikroprozessorgesteuerten Geräten mit komplexen Ladealgorithmen. Diese minimieren den Energieverlust beim Ladevorgang, senken dadurch den Strombedarf sowie den CO 2 - Ausstoß und erhöhen gleichzeitig die Lebensdauer der Batterie. Nach Einschätzung von Experten werden Blei-Säure- oder Blei-Gel-Akkus auch in den nächsten Jahren die höchste Verbreitung haben. Technische Entwicklungen wie verbesserte Energiespeicher und Akkumulatoren mit größeren Kapazitäten, die zudem Zwischen- und Schnellladungen zur Vermeidung von Batteriewechseln erlauben, dürften die Bleibatterie auch in Zukunft wettbewerbsfähig machen. Praktikable Alternativen gibt es jedoch: Mit der Lithium-Ionen-Technologie (Li-Ion-Technologie), der Brennstoffzelle und dem Hybridantrieb stehen mehrere Varianten zur Verfügung, mit denen sich die Energieversorgung von Flurförderzeugen ebenfalls realisieren lässt. Derzeit im Trend: Lithium-Ionen- Technologie Vor allem die Lithium-Ionen-Technologie hat sich in den vergangenen Jahren rasanter Andreas Prielinger MBA, Leiter Produktentwicklung Sparte Perfect Charging der Fronius International GmbH, Wels/Österreich 24 f+h 11/2016

entwickelt als erwartet. Inzwischen bieten alle großen Flurförderzeughersteller Modelle mit Lithium-Ionen-Akku an. Zu dessen Vorteilen zählen die kompakte Bauweise, das einfache und schnelle Zwischenladen, der fehlende Memory-Effekt sowie die höhere Leistungsfähigkeit und die flexiblere Einsetzbarkeit in künftige Flurförderzeuge. Zudem liegt der Energieverbrauch der Li-Ion-Batterien um bis zu 30 Prozent unter dem der Blei-Säure-Akkus. Li-Ion- Energiesysteme sind zu 100 Prozent wartungs- und emissionsfrei. Daher muss kein Wasser mehr nachgefüllt und keine Säuredichte gemessen werden, und man muss die Batterie nicht reinigen. Auch in puncto Sicherheit bietet die Li-Ion-Batterie Vorteile: Bei der Bleibatterie entweicht beim Ladevorgang Wasserstoff, der in Verbindung mit Sauerstoff hochexplosiv ist. Li-Ion-Batterien entwickeln hingegen keine gefährlichen Gase. Batterieladeräume und -stationen, die zahlreiche gesetzliche Standards und Normen erfüllen müssen, braucht der Flurförderzeugbetreiber folglich nicht. Zwar ist diese Technologie noch vergleichsweise teuer, aber die Preise werden durch das steigende Angebot am Weltmarkt sinken. Die Lithium-Akkus haben jedoch auch Schwächen: Sie besitzen einen leicht brennbaren Elektrolyten und benötigen spezielle Ladegeräte sowie komplexe Batteriemanagementsysteme, die auf die Batterie abgestimmt sind. Spezielle Lithium-Batterie-Technologien, die als Elektrodenmaterialien Kombinationen aus Nickel-Mangan-Kobaltoxid, Schwefel, Luft und vor allem Eisenphosphat (LiFePO 4 ) einsetzen, haben noch keine große Bedeutung am Markt. Angeboten werden diese schon von einigen Flurförderzeugherstellern. LiFePO 4 könnte jedoch zukünftig eine bevorzugte Technologie für Traktionsanwendungen sein. Sie bietet hohe Leistung und niedriges Gewicht. LiFePO 4 -Zellen können nicht brennen und explodieren nicht unter extremen Bedingungen. Sie haben einen höheren Entladestrom, entladen sich nur geringfügig selbst, sind nicht toxisch und haben eine lange Lebensdauer. Die Brennstoffzelle – ein Antrieb der Zukunft? Vielversprechend ist der Einsatz von Brennstoffzellen in Antriebssystemen. Diese wandeln die chemische Energie eines Brennstoffs (Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffe) mit dem Luftsauerstoff direkt in elektrische Energie um. Durch die zusätzlich produzierte und nutzbare Wärme lassen sich sehr hohe Wirkungsgrade realisieren. Brennstoffzellen sind leichter als Batterien, zuverlässig und leise. Weitere Vorteile liegen in der schnellen Betankung mit Wasserstoff binnen weniger Minuten, dem geringeren Wartungsaufwand und der Emissionsfreiheit – denn das Abfallprodukt der Brennstoffzelle ist reines Wasser. Auch diese Technologie bietet jedoch nicht nur Vorteile: Zum einen schrecken die deutlich höheren Investitionskosten viele potenzielle Käufer ab. Zum anderen gibt es in der EU zahlreiche Vorschriften für den Betrieb mit Wasserstoff. Schließlich ist Wasserstoff leicht entzündlich und lässt sich selbst in Metalltanks nur schwer über längere Zeit speichern. Auch die Versorgung mit dem Brennstoff gilt in der Intralogistik als Hindernis. Wasserstofftankstellen für das eigene Betriebsgelände gibt es zwar, Anschaffungs- und Betriebskosten verhindern aber vielfach einen wirtschaftlichen Einsatz. Aus diesen Gründen sind in Europa derzeit nur ca. 100 Flurförderzeuge mit Brennstoffzellen ausgerüstet. Für spezielle Anwendungen in Flurförderzeugen eignet sich der Hybridantrieb. Dabei handelt es sich um eine Kombination aus Dieselmotor, Generator und elektrischem Fahrmotor. Abgesehen vom Schadstoffausstoß des Dieselmotors bedeuten zwei Systeme für den Anwender immer doppelte Kosten. Der Betreiber muss zunächst in zwei Komponenten investieren und trägt später auch die zusätzlichen Kosten für die Wartung und den Service an zwei Systemen, denn Hybridtechnologie ist komplexer als geläufige Technik. Foto: Fronius www.fronius.com/intralogistik Vollständig überarbeitet! Die Berechnung und Gestaltung von Wälzlagern erreicht eine neue Ära Wälzlagerpraxis Die Konferenz zum Thema Unter dem Titel „Batterie- und Ladetechnik: Energieversorgung für mobile Anwendungen in Produktion und Logistik“ widmet sich der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) in einer Fachkonferenz am 29. und 30. November 2016 in Köln den unterschiedlichen Antriebstechnologien für Flurförderzeuge. Details zur Veranstaltung lassen sich über den nachfolgenden Link bzw. QR-Code aufrufen. http://bit.ly/batterie-und-ladetechnik Das Standardwerk für Konstrukteure und Studenten in der 4. Auflage. Wälzlagerpraxis jetzt bestellen unter shop.engineering-news.net

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