Bei den Hybridspeichersystemen handelt es sich um eine Kombination aus klassischen Stromerzeugern und leistungsstarken Batteriespeichern. Die Anlagen speichern den erzeugten Strom und geben ihn bedarfsgerecht ab. Die Batterien sind außerdem mit Photovoltaikmodulen ausgestattet und erzeugen bei gutem Wetter zusätzlichen Strom, der mindestens für ihren Stand-by-Betrieb ausreicht und ansonsten gespeichert wird. Erworben wurden die Hybridspeicher von der Walo Bertschinger AG in Dietikon. Das Totalunternehmen ist in sämtlichen Märkten der Baubranche tätig, hat aber vor allem auch Schwerpunktaktivitäten im Straßen- und im Gleisbau. Die Hybridsysteme kommen für den Bau eines längeren Autobahnabschnitts zwischen Thun und Spiez zum Einsatz. Da große Teile der Strecke durch Wald führen, sei ein konventioneller Stromanschluss nicht verfügbar – Strom werde jedoch auf der Baustelle für zahlreiche Anwendungen benötigt. »Wir hatten die Wahl: Generatoren oder eben Hybridsysteme«, so Björn Faes, Leiter Elektrotechnik bei Walo.
Elektrische Pumpen leiten Regenwasser ab
Ursprünglich war der Einsatz klassischer Stromerzeuger vorgesehen. Doch angesichts des hauptsächlichen Anwendungsbereichs, der Wasserhaltung, wäre der nicht sehr effizient gewesen. »Wir benötigen Strom für elektrische Pumpen, um Regenwasser von der Baustelle abzuleiten«, erklärt Faes. Da Regen zumeist nicht planbar fällt, wäre auch die Auslastung der Stromerzeuger sehr schwankend gewesen. In der geplanten dreijährigen Bauzeit wäre der Betrieb im Leerlauf daher voraussichtlich zur Regel geworden – mit negativen Folgen. Denn Leerlauf ist ineffizient, führt zu höherem Verschleiß mit erhöhtem Wartungsbedarf sowie möglichen Problemen wie zugesetzten Partikelfiltern. Dagegen läuft der Motor eines Generators, der Teil eines Hybridsystems ist, sehr viel seltener, und wenn, dann immer effizient in seinem optimalen Drehzahlbereich.
Einsparungen bei Kraftstoff, Logistik, Wartung und CO2
Nach ersten Recherchen, Gesprächen und Kalkulationen zu den Hybridsystemen habe Faes schnell das Potenzial der neuen Technik erkannt: »Wir sparen damit eine erhebliche Menge an Kraftstoff ein, senken den logistischen Aufwand sowie die Kosten für Betankung und Wartung. Zudem reduzieren wir den CO₂-Ausstoß.« Bei dem Stromerzeuger ist alle 500 Betriebsstunden ein Öl- und Filterwechsel nötig. Da dieser aber im Hybridsystem viel weniger läuft, werden die mit der Wartung verbundenen Stillstandszeiten ebenfalls weitgehend vermieden. Ein weiterer Vorteil: die geringere Lärmbelastung, weil die Maschine seltener anspringt. Da gleichzeitig in mehreren Teilabschnitten der Autobahn gearbeitet werden sollte, investierte Walo in zwei Hybridspeicher, die jeweils für längere Zeit an einem Ort verbleiben können.
Besonders lohne sich das System auf Baustellen, auf denen ein herkömmlicher Stromerzeuger ununterbrochen laufen müsste, die Leistungsabnahme aber extrem variabel wäre. Dann entstünden lange Leerlaufzeiten, die Maschine wäre für die meisten Bedarfe viel zu groß. »In solchen Fällen ist das Hybridsystem die ideale Lösung«, sagt Atlas-Copco-Experte Laurent Houmard. Mit den Hybridsystemen lassen sich in Zukunft auch die Netzanschlüsse auf Baustellen kleiner dimensionieren. So kann ein Bauherr die Energiekosten für den temporären Baustrom minimieren. »Unser Ziel ist es, zukünftig komplett auf Dieselgeneratoren zu verzichten«, so Faes.
Technik mit Potenzial: Wie ein Hybridspeicher funktioniert
Wie bei einem Stand-alone-Stromerzeuger werden bei den Hybridspeichern die elektrischen Baugeräte einfach an die Anlage angeschlossen. Nur beziehen sie in diesem Fall ihre Energie aus der Batterie statt aus dem Generator. Erst wenn der Ladezustand des Batteriespeichers unter ein bestimmtes Niveau sinkt, springt automatisch der Stromerzeuger an und lädt den Speicher wieder auf. Die Ladeleistung ist steuerbar, sodass der Motor des Stromerzeugers stets im optimalen Lastbereich läuft und die richtige Betriebstemperatur erreicht. Die Bedienung sei denkbar einfach, erklärt Faes: »Unsere Mitarbeiter müssen nur einen Knopf zum Einschalten drücken – mehr ist nicht nötig.« Die Einweisung in die gesamte Anlage dauere lediglich eine halbe Stunde – vorrangig, damit die Mitarbeiter bei Störungen wissen, wie das Bedien-Display funktioniert, und schnell reagieren können. Einen weiteren Vorteil bietet die integrierte Solarstromnutzung. »Unsere Energiespeicher verfügen über eigene Photovoltaikmodule, die zumindest den Stand-by-Betrieb abdecken«, erklärt Houmard. Bei entsprechender Fläche könnten zusätzlich externe Solarpanels angeschlossen werden.
Kombination mit Schnellladestationen
Eine Ergänzung zu den Hybridspeichern bietet Atlas Copco mit den Schnellladestationen der »FCP«-Baureihe. Diese Lösungen vereinfachen den Einsatz von elektrisch angetriebenen Baumaschinen, indem sie den Ladevorgang durch eine Spannungserhöhung beschleunigen. Das mobile Ladegerät entlädt den »ZBC«-Energiespeicher des Hybridspeichersystems besonders zügig, um die elektrischen Baumaschinen im Bedarfsfall noch schneller mit der benötigten Energie zu versorgen. Zur Verfügung stehen zwei Ladestationen mit 160 und 240 kW Nennleistung.j
