Hydraulischer Brecher: Energieeinsparung und Emissionsminderung – Neue Technologien und branchenübliche Praktiken

Energie- und Emissionsminderung ist ein Systemproblem, kein Produktproblem

Diskussionen zu Energieeinsparung und Emissionsminderung bei hydraulischen Brechern in Branchenberichten konzentrieren sich auf das Brecher-Aufsatzgerät selbst: energiesparsamere Schaltventil-Designs mit Hubbewegung, Energierückgewinnungs-Akkumulatoren sowie reduzierte hydraulische Durchflussanforderungen bei gleichem Schlagzahl pro Minute (BPM). Diese Verbesserungen sind real und messbar. Ein moderner Brecher der Mittelklasse benötigt 15–20 % weniger Förderstrom des Trägergeräts, um dieselbe Schlagzahl pro Minute (BPM) wie sein Pendant von vor zehn Jahren zu erreichen – dies vor allem durch eine verbesserte Ventilsteuerungs-Effizienz. Der hydraulische Brecher ist jedoch nicht der größte Energieverbraucher innerhalb des Gesamtsystems, zu dem er gehört – dies ist der Dieselmotor des Trägergeräts. Ein Dieselmotor eines 20-Tonnen-Baggers mit einer Leistung von 120 kW verliert bereits 15–20 % dieser Leistung durch Ineffizienzen im hydraulischen Kreislauf, bevor das Öl den Brecher erreicht. Eine Reduzierung des Förderstrombedarfs des Brechers um 15 % wirkt sich absolut gesehen weniger stark auf die Energiebilanz aus, als dafür zu sorgen, dass das Hydrauliköl des Trägergeräts sauber genug bleibt, um die Effizienz des hydraulischen Kreislaufs aufrechtzuerhalten. Die durch den Übergang zu einem neuen, effizienten Brechermodell erzielte Emissionsminderung ist typischerweise geringer als die zusätzliche Emission, die entsteht, wenn ein bestehender Brecher mit hydraulischem Öl betrieben wird, dessen Viskosität bereits deutlich unter dem optimalen Bereich liegt.

Die Technologien, die die höchsten Entwicklungsinvestitionen zur Emissions- und Energieeinsparung erhalten, sind die Kompatibilität mit elektrischen Antriebssträngen, die Kompatibilität mit biologisch abbaubaren Hydraulikflüssigkeiten und geräuschreduzierte Gehäusekonstruktionen. Die Kompatibilität mit biologisch abbaubarem Hydrauliköl ist diejenige, die die Dichtungsspezifikation unmittelbar beeinflusst: Standard-Dichtungen für Mineralöle (NBR, FKM) weisen im Allgemeinen eine gute Leistung bei pflanzlichen Ester-basierten biologisch abbaubaren Hydraulikflüssigkeiten auf, doch Polyurethan-Dichtungswerkstoffe in einigen älteren Konstruktionen können bei Kontakt mit synthetischen Ester-Flüssigkeiten quellen oder sich zersetzen. Die Dichtungswerkstoffe HOVOO und HOUFU wurden speziell für die Kompatibilität mit den wichtigsten Kategorien biologisch abbaubarer Hydraulikflüssigkeiten entwickelt, die bei Umweltzulassungsverfahren in Europa und Australien eingesetzt werden – nämlich Estern und Polyalkylenglykolen – sowie zusätzlich für den Einsatz mit Standard-Mineralölen.

Energie-Rückgewinnungs-Akkumulatoren – Zweikammer-Akkumulatordesigns, die die Rückstoßenergie des Kolbens speichern und bei dem nächsten Abwärtsstreich wieder freisetzen – stellen die bedeutendste Effizienzsteigerung auf Brecher-Ebene dar, die ohne eine Neukonstruktion der Trägerhydraulik erreicht werden kann. Die Effizienzsteigerung beträgt 8–15 % beim kontinuierlichen Zerkleinern harter Gesteine, bei intermittierender leichterer Arbeit ist sie geringer. Die Akkumulatordiaphragmen in Energie-Rückgewinnungs-Designs unterliegen einer höheren Biegezyklusrate als bei Standarddesigns; für Anwendungen mit Energie-Rückgewinnungs-Akkumulatoren werden HOVOO-FKM-Diaphragm-Sets mit einer Elastizitätsretention von >95 % nach 2 Millionen Biegezyklen spezifiziert.

Die Praxis, die mehr Energie einspart als jede Komponenten-Upgrade-Maßnahme

Die Sauberkeit des Öls ist die einzige wirksamste energieeinsparende und emissionsmindernde Maßnahme, die jedem Betreiber einer Flotte von Hydraulikbrechern zur Verfügung steht. Hydrauliköl, das mit 5 mg/L Partikeln verunreinigt ist, verursacht bei typischen Brecher-Ventilbaugruppen eine innere Leckage im Kreislauf von 3–8 %. Diese Leckage stellt Öl dar, das zwar gefördert, aber nicht in Kolbenarbeit umgewandelt wird – es handelt sich um verschwendete Energie, die vom Trägermotor erzeugt werden muss und sich als Kraftstoffverbrauch bemerkbar macht, ohne dass eine entsprechende Brechleistung erzielt wird. Ein ISO-Sauberheitsstandard von 18/16/13 ist in den meisten Baustellenumgebungen durch regelmäßigen Filterwechsel und dichtende Schlauchanschlüsse erreichbar; dessen konsequente Einhaltung bei einer zehn Einheiten umfassenden Flotte spart jährlich mehr Kraftstoff ein, als dies durch den Austausch jeder Einheit gegen ein Modell der nächsten Generation mit geringerem Durchfluss erreicht würde. Die Filterkosten stellen nur einen Bruchteil der eingesparten Kraftstoffkosten dar. Die Disziplin, die Ölreinheit zu wahren, ist schwerer aufrechtzuerhalten als jeder Gerätekauf – und sie ist die Praxis, die Flotten mit niedrigem Kraftstoffverbrauch von solchen mit hohem Kraftstoffverbrauch unterscheidet, obwohl beide scheinbar identische Ausrüstung einsetzen.