Danfoss Editron // Bau der weltweit ersten vollelektrischen Großfundament-Bohranlage

Baumaschinen emittieren weltweit gigantische 400 Tonnen Kohlendioxid pro Jahr, was den jährlichen Emissionen der internationalen Luftfahrt entspricht. Um Baustellen zu dekarbonisieren und Emissionsreduktionsziele zu erreichen, müssen sich Baumaschinen weiterentwickeln. Als Hydrauvision, ein führender Anbieter von hydraulischen und elektrischen Antriebs- und Steuerungslösungen und Mutterunternehmen des Fundament-Bohranlagenspezialisten Fundex Equipment, beschloss, den nachhaltigen Wandel der Bauindustrie voranzutreiben, entschied man sich für die Elektrifizierung einer Fundament-Bohranlage in einem weltweit ersten Projekt.

Während einige Baumaschinen aufgrund des relativ geringen Energiebedarfs recht einfach zu elektrifizieren sind, gab es nie zuvor eine große, vollelektrische Fundament-Bohranlage, bis Hydrauvision sich dieser Herausforderung stellte. Das Unternehmen musste einen innovativen Ansatz für die Spannungsversorgung entwickeln, da eine große Fundament-Bohranlage in der Lage sein muss, den ganzen Arbeitstag über in Betrieb zu bleiben.
 

Flexibles Design für die Zukunft der Energie

Die F4800E basiert auf der dieselbetriebenen Fundex Equipment F4800-Bohranlage, die ein Bohrdrehmoment von 500 kNm über die gesamte Länge und einen täglichen Energieverbrauch von bis zu 2000 kWh hat. Bei einer Bohrmastlänge von 48 Metern wurde die Elektrifizierung von Fundamentmaschinen dieser Größe noch nie vollbracht. Dabei stellt die Stromversorgung der Anlage die größte Herausforderung dar.

Um die Kompatibilität der Anlage mit den meisten Baustellen sicherzustellen, entschied sich Fundex für ein flexibles Design. Die neue F4800E bietet somit die Möglichkeit, zwischen verschiedenen Energiequellen umzuschalten. Dadurch wird die Basismaschine inklusive Winden und hydraulischen Pumpeneinheiten von  Permanentmagnetmaschinen und Antriebsumrichtern von Danfoss vollelektrisch angetrieben. Die F4800E verfügt zudem über ein integriertes 150-kWh-Akkupack zur Lastspitzenkappung im Regelbetrieb. Zusätzlich wird der Akku zur Speicherung der rückgewonnenen Energie aus den Winden genutzt. Das bedeutet, dass die Anlage vollständig emissionsfrei betrieben werden kann, wenn sie an eine Stromquelle angeschlossen ist.

Stromquellen sind jedoch noch nicht auf jeder Baustelle verfügbar. Daher entwickelte Hydrauvision ein neues Gleichstromaggregat mit Dieselmotor, um das Akkupack der F4800E-Basismaschine zu ergänzen und ineffiziente Spitzenlasten zu vermeiden, wobei Lastspitzenkappung (Peak Shaving) zur Reservestromversorgung dient. Bei dieser Konfiguration bleiben die Nachhaltigkeitsvorteile der Anlage erhalten, indem der Energieverbrauch je nach Fundament-Bohrvorgang um 25 % bis 40 % reduziert wird.

Ein weiteres Problem, mit dem die Bauindustrie derzeit konfrontiert ist, ist die Unsicherheit darüber, welche primäre Energiequelle in Zukunft für die Stromerzeugung und -speicherung verwendet werden wird. Um dies zu berücksichtigen, kann das Aggregat einfach getrennt und durch verschiedene Energiequellen wie Wasserstoff, Ameisensäure oder E-Methanol ersetzt werden. Das System kann auch direkt an das Stromnetz angeschlossen werden. Sobald also andere Energiequellen zur Verfügung stehen, kann Hydrauvision aufgrund der flexiblen Konstruktion der F4800E sehr schnell darauf reagieren. Dies bietet Kunden eine hohe Kapitalrendite.
 

Hohe Performance für konventionelle Fundament-Bohranlagen

Neben den erheblichen Nachhaltigkeitsvorteilen legte Hydrauvision bei der Entwicklung der F4800E auch Wert auf hohe Performance. Da die Konstruktion auf der konventionellen Maschine basiert, konnte die Performance erhalten und teilweise verbessert werden, obwohl der Dieselantrieb durch eine vollelektrische Anlage ersetzt wurde.

Die F4800E wurde speziell für Bohr- und Rammarbeiten entwickelt. Die Produktionsperformance entspricht auch der konventioneller Anlagen, einschließlich eines hohen Bohrmoments von 500 kNm über die gesamte Bohrmastlänge und einer maximalen Rückzugkraft von 150 Tonnen und 40 Tonnen Werkzeuggewicht.

Die Bedienelemente der F4800E sind identisch mit denen der herkömmlichen Maschine, was bedeutet, dass der Bediener problemlos auf die elektrische Anlage umsteigen kann. Dank ihres Elektroantriebs bietet die Anlage außerdem eine Geräuschreduzierung um 90 % während des Betriebs, im Vergleich zu einer dieselbetriebenen Bohranlage, was ein wertvoller Vorteil bei Arbeiten in städtischen Umgebungen ist.
 

Ein weiterer Schritt in Richtung der nachhaltigeren Baubranche

Das Ergebnis der Zusammenarbeit von Danfoss Editron mit Hydrauvision und Fundex Equipment ist die erste vollelektrische Großfundament-Bohranlage auf dem Markt. Die Performance der Bohranlage wurde im September 2023 getestet, als sie ihr erstes kommerzielles Projekt in Rotterdam für das Immobilien- und Baudienstleistungsunternehmen  Heijmans erfolgreich abgeschlossen hat.

Während des Einsatzes im Wohnbauprojekt Canvas Living in Rotterdam wurden mit der F4800E erfolgreich über 250 Fundamentpfähle installiert. Bei demselben Projekt wurde eine konventionelle F3500 Fundament-Bohranlage zum Vergleich mit der elektrischen Version verwendet. Angetrieben durch das elektrische Antriebssystem von Hydrauvision und ein Gleichstromaggregat mit Dieselmotor erwies sich die F4800E als eine starke, robuste und zuverlässige Anlage, deren Performance jener konventioneller Bohranlagen entspricht. Die zusätzlichen Vorteile der F4800E bei reduziertem Energieverbrauch und reduzierter Lärmbelästigung zeigten außerdem, dass sich eine Investition in die innovative Anlage lohnt.

Michiel Wondergem, R&D Engineer bei Hydrauvision, sagt zum bisherigen Erfolg der F4800E: „Die erfolgreiche Performance der F4800E beim Heijmans-Projekt in Rotterdam ist ein großer Schritt in die Zukunft und ein Beispiel für die Möglichkeiten, die durch innovatives Design in der Bauindustrie eröffnet werden können. Die Entwicklung der F4800E war möglich, weil eine Gruppe von begeisterten Innovatoren sich bewusst dazu entschied, Grenzen zu verschieben. Sie scheuten sich nicht davor, von bestehenden Verfahren abzuweichen und zu beweisen, dass Nachhaltigkeit und hohe Performance in der Baubranche durchaus Hand in Hand gehen können.“

Antti Väyrynen, Off-Highway Director bei der Editron-Abteilung von Danfoss, fügte hinzu: „Da Rammanlagen so groß und leistungsstark sind, galten sie einst als eine der letzten Grenzen der Elektrifizierung der Bauindustrie. Mit dem Erfolg dieses Projekts haben wir diese Grenze überschritten und gezeigt, dass der Übergang zu elektrischen Lösungen in der Bauindustrie unaufhaltsam ist.“

Text und Bildmaterial: Danfoss Editron