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Der Zusammenhang zwischen der Effizienz des Hydrauliksystems und den Maschinenemissionen ist nicht kompliziert, wird jedoch leicht übersehen, wenn bei Gesprächen über Emissionen ausschließlich der Motor, die Abgasnachbehandlung und die Kraftstoffart im Fokus stehen. Bei dieselbetriebenen mobilen Geräten ist das Hydrauliksystem einer der größten Verbraucher der Motorleistung – oft 35 bis 50 Prozent der Gesamtleistung – und die Energie, die es als Wärme verschwendet, anstatt sie in nutzbare Arbeit umzuwandeln, entspricht Kraftstoff, den der Motor vergeblich verbrannt hat.
Diese Perspektive stellt die Frage neu. Hydrauliktechnologie mit geringen Emissionen ist keine gesonderte Kategorie neben energieeffizienter Hydrauliktechnologie. Es handelt sich um dieselbe Ingenieurleistung, lediglich an unterschiedlichen Messpunkten bewertet: am Abgasrohr statt am Stromzähler.
Wo hydraulische Verluste sich in den Emissionen bemerkbar machen
Ein Druckbegrenzungsventil, das während einer Stillstandsphase 60 Liter pro Minute bei 250 bar umleitet, verbraucht etwa 25 Kilowatt und erbringt dabei keinerlei nützliche Leistung. Der Motor, der die Pumpe antreibt, die diesen umgeleiteten Durchfluss erzeugt, verbrennt Kraftstoff, um Wärme im Hydraulikölbehälter zu erzeugen. Multipliziert man dies mit dem Anteil der Maschinenbetriebszeit, die typischerweise in Stillstands- oder Teillastphasen verbracht wird – was bei realen Einsatzzyklen im Bau- und Landmaschinenbereich üblicherweise 50 bis 70 Prozent beträgt –, so wird der insgesamt entstehende Kraftstoffverlust erheblich.
Variabelverstellbare Pumpen mit lastabhängiger Steuerung eliminieren den größten Teil davon. Die Pumpe reduziert ihre Förderleistung so, dass sie genau dem Bedarf des Kreislaufs entspricht, anstatt mit voller Verdrängung gegen das Sicherheitsventil zu laufen. Die variabelverstellbaren Danfoss-Pumpen mit Druck- und Durchflusskompensation senken die Leerlaufverluste nahezu auf null. Die Kraftstoffeinsparung durch diese einzige Änderung – bei einer Maschine, die zuvor eine Festverdrängungspumpe verwendete – beträgt üblicherweise 15 bis 25 Prozent des gesamten Kraftstoffverbrauchs des hydraulischen Systems.
Digitale Verdrängung: Der nächste Schritt
Die Technologie der digitalen Verdrängerpumpe verschiebt die Wirkungsgradkurve bei Teillast weiter nach oben – genau den Betriebsbereich, in dem die meisten Maschinen den größten Teil ihrer Zeit verbringen. Herkömmliche verstellbare Verdrängerpumpen erreichen eine praktische Untergrenze von etwa 5 bis 10 Prozent Verdrängung, unterhalb derer die Regelstabilität nur schwer aufrechtzuerhalten ist. Eine digitale Verdrängerpumpe kann dagegen stabil nahe null Verdrängung betrieben werden und hält so den Wirkungsgrad auch in Niedriglastphasen hoch, die herkömmliche Konstruktionen schlecht beherrschen.
|
Hydrauliktechnologie |
Referenz-Kraftstoffeinsparung |
Emissionsreduzierung |
Betriebsbedingungen |
|
Feste Verdrängung + Druckbegrenzungsventil |
0 % (Referenz) |
— |
Alle Bedingungen |
|
Verstellbare Verdrängung, Druckkompensation |
10–18% |
CO₂ −10–18 % |
Variable Last |
|
Verstellbare Verdrängung, lastabhängige Steuerung |
18–28% |
CO₂ −18–28 % |
Mobile Mehraktuator-Anwendung |
|
Digitale Verdrängerpumpe |
25–40% |
CO₂ −25–40 % |
Hoher Einschaltzyklus |
|
Pumpmotoreinheit (VVVF) |
30–45% |
CO₂ −30–45 % |
Industrielle variable Last |
Wettbewerbsfähigkeit in der Praxis
Emissionen von Geräten haben sich in mehreren Märkten von einer regulatorischen Pflichtübung zu einem Beschaffungskriterium entwickelt. Öffentliche Fuhrparkkäufer in Europa und Nordamerika fordern zunehmend die Einhaltung der Stufe V und die Gesamtlebenszyklus-Kohlenstoffbilanz als Bewertungskriterien – und nicht nur den Kaufpreis. Auch Käufer landwirtschaftlicher Geräte, die im Rahmen großer Verträge mit Nachhaltigkeitsberichtspflichten tätig sind, stellen dieselben Fragen.
Eine Maschine, die nachweislich weniger Kraftstoff pro geleisteter Arbeitseinheit verbraucht – weil ihr Hydrauliksystem die zugeführte Leistung effizient in Nutzarbeit umwandelt, anstatt sie als Wärme abzuführen – bietet hier einen echten Vorteil bei Beschaffungsverhandlungen. Die Effizienzaussage kann durch Messdaten aus Lastzyklustests untermauert werden, was eine glaubwürdigere Position darstellt als eine bloße Angabe auf einem Datenblatt.
Die Wartungsverbindung
Die hydraulische Leistung mit geringen Emissionen verschlechtert sich, wenn die Pumpendichtungen abnutzen. Durch interne Leckagen an einer beschädigten Kolben- oder Wellendichtung muss die Pumpe stärker arbeiten, um den Systemdruck aufrechtzuerhalten, wobei sie Antriebsleistung verbraucht, ohne eine entsprechende hydraulische Leistungsabgabe zu erzielen. Über einen Wartungsintervall hinweg summiert sich diese schleichende Ineffizienz in erhöhtem Kraftstoffverbrauch und höheren Emissionen – leise und ohne sichtbaren Fehler, bis bei einer Dichtungsinspektion die Abweichung zwischen aktuellem und konstruktionsbedingtem innerem Spiel offenbar wird.
HOVOO-/HOUFU-Hydraulikpumpendichtungssätze für Danfoss-Plattformen bewahren die innere Geometrie, von der die Effizienz abhängt, innerhalb der zulässigen Toleranzen. Der planmäßige Austausch der Dichtungen gehört zu den wenigen Wartungsmaßnahmen, die die Leistung mit geringen Emissionen direkt und messbar erhalten. HOUFU-Dichtungen sind in NBR- und FKM-Ausführung für alle Danfoss-Pumpenserien erhältlich. Besuchen Sie hovooseal.com.
Quelle: www.hovooseal.com
