Der grüne Koloss.

Der voll beladene Komatsu eDumper der Kuhn Schweiz AG. Er transportieren 65 Tonnen Kalk- und Mergelgestein - und produziert dabei grünen Strom.

Wie wurde Elektrofahrzeug E-Dumper, der grüne Koloss entwickelt?

Die Entwicklung des Elektrofahrzeugs E-Dumper, auch bekannt als „grüner Koloss“ oder „Lynx“ (der Luchs), begann als eine scheinbar ungewöhnliche „Stammtisch-Idee“. Das Ziel war es, aus einem herkömmlichen, lärmigen und rauchenden Diesel-Muldenkipper eine umweltfreundliche, strombetriebene Hochleistungsmaschine zu machen.

Die zündende Idee und Motivation:

Die Hauptmotivation war die Nutzung der Rekuperation, also der Rückgewinnung von Bremsenergie. In einem Steinbruch wird Material bergab zu einer Brecheranlage transportiert und der Muldenkipper fährt leer bergauf. Die Idee war, die Energie, die beim beladenen Bergabfahren normalerweise als Wärme verloren geht, zu speichern und für die Bergauffahrt zu nutzen. Da der eDumper beladen bergab (120-123 Tonnen) wesentlich schwerer ist als leer bergauf (55-58 Tonnen), sollte er per Saldo mehr Energie erzeugen, als er verbraucht, und somit zu einem „Plusenergie-Fahrzeug“ werden. Dieser Ansatz sollte nicht nur CO2-neutralen Betrieb ermöglichen, sondern sogar einen Überschuss an Strom produzieren, der ins Netz eingespeist werden kann. Ein herkömmlicher Diesel-Muldenkipper dieser Grösse verbraucht jährlich 50.000 bis 100.000 Liter Diesel und stösst dabei 131 bis 262 Tonnen CO2 aus. Der eDumper sollte diese Emissionen und den Dieselverbrauch erheblich reduzieren oder eliminieren.

Das Entwicklungsteam und Partner:

Um diese „Schnapsidee“ in die Realität umzusetzen, bildete sich eine „Arbeitsgemeinschaft E-Dumper“. Die massgeblichen Partner waren:

Kuhn Schweiz AG:

Verkauf von Baumaschinen und Hauptauftragnehmer für den Umbau. Sie sind führend im Bereich Baumaschinen und Ladetechnik. Der Umbau erfolgte in Lommis (TG) und Heimberg (BE).

Lithium System AG (ehemals Lithium Storage GmbH):

Verantwortlich für die Hochleistungsspeicher auf Lithium-Basis und die Batterietechnologie. Sie übernahmen Anfang 2021 die eMining AG von Kuhn Schweiz AG.

Ostschweizer Fachhochschule (OST).

Berner Fachhochschule (BFH) (insbesondere das BFH-CSEM-Zentrum Energiespeicherung).

Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa): 

Zuständig für Sicherheitstests, Zuverlässigkeit der Batterie und des E-Fahrzeugs.

Bundesamt für Energie (BFE): 

Fördert das Projekt finanziell und sicherte zu, dass das erworbene Know-how dem Forschungs- und Industriestandort Schweiz zugutekommt.

Planung, Simulation und Herausforderungen:

Die Entwicklung begann im März 2015. Zunächst wurden Geländedaten der Fahrstrecken im Abbaugebiet gesammelt und analysiert, einschliesslich Wegstrecken und Steigungen. Der potenzielle Verbrauch des Fahrzeugs wurde simuliert, unter Berücksichtigung verschiedener Streckenprofile, Pistenbedingungen (unbefestigte Piste, Winterbetrieb mit Schneeketten) und ständiger hydraulischer Verbraucher. Da keine Drehmoment-Daten der Dieselvariante verfügbar waren, wurde eine Kardanwelle in einem baugleichen Dieselfahrzeug mit einer Messstelle nachgerüstet, um reale Daten für die Verbrauchssimulationen zu erhalten.

Eine zentrale Herausforderung war die Unterbringung des benötigten Energieinhalts im bestehenden Chassis. Die Batterie sollte eine neue Rekorddimension erreichen. Es wurden verschiedene Batteriechemien evaluiert und bei Hochschulpartnern getestet. Die Wahl fiel auf eine sehr effiziente, leistungsfähige und energiedichte NMC-Zelle, die in ausreichender Menge lieferbar ist. Insgesamt mussten 700 kWh (in anderen Quellen 600 kWh oder 710 kWh) Kapazität verbaut werden. Dies entspricht der Batteriekapazität von sieben Tesla des teuersten Typs oder mehr als neun VW ID.7. Die Batterie wiegt 4,5 bis 8 Tonnen.

Konstruktion und Umbau:

Die Basis für den eDumper war ein gebrauchter Komatsu 605-7 HD Muldenkipper. Der komplette Dieselantrieb, einschliesslich Motor und Tanks, wurde entfernt. Stattdessen erhielt das Fahrzeug:

Einen rein elektrischen Antrieb mit einem Synchron-Elektromotor von Oswald Motoren. Die Dauerleistung beträgt 634 kW (862 PS), die Spitzenleistung 980 kW. Das Drehmoment erreicht bis zu 12.500 Nm, was ein zügiges Anfahren auch mit voller Beladung ermöglicht.

Zusätzlich einen 200 kW Asynchronmotor für Nebenaggregate wie Hydraulikpumpen, Kippantrieb und Kühlanlagen.

Die Batterie wurde in vier einzelnen Blöcken untergebracht, um Redundanz zu gewährleisten und den Bauraum optimal auszunutzen. Eine Batterie konnte anstelle des Dieseltanks seitlich zwischen den Achsen montiert werden.

Für die robusten Batteriehüllen und Halterungen mussten raffinierte Konstruktionen entwickelt werden, die starken Vibrationen, Staub und Feuchtigkeit standhalten.

Ein Thermomanagement wurde von der OST entworfen und ausgelegt, um ideale Betriebstemperaturen der Batterien (unter 36°C) unter rauen Bedingungen zu gewährleisten und die Lebensdauer zu maximieren.

Die Mulde ist eine Spezialanfertigung, da sie nicht mehr mit Abgasen des Verbrennungsmotors beheizt werden kann, um das Ankleben des Transportguts zu vermeiden.

Die Lade- und Entladeinfrastruktur neben der Brecheranlage wurde ebenfalls speziell gebaut. Diese Anlage kann überschüssige Energie aus den Batterien zurück ins Betriebsnetz der Anlage speisen.

Test und Inbetriebnahme:

Die Entwicklung und Umsetzung des Projekts dauerte grob drei Jahre. Der Umbau des Muldenkippers dauerte rund ein Jahr. Die vier Batterien wurden vor dem Einbau im Prüfstand vorab geladen und über mehrere Zyklen getestet. Seit Anfang 2018 (oder April 2018) ist der eDumper Nr. 1 „Lynx“ bei der Ciments Vigier SA im Steinbruch in Péry im Berner Jura im Einsatz.

Leistung und Anerkennung:

Der eDumper ist nicht nur das grösste und stärkste batteriebetriebene Elektro-Radfahrzeug der Welt, sondern beherbergt auch die grösste jemals für ein Elektrofahrzeug hergestellte Batterie. Die CO2-Ersparnis beträgt ca. 200 Tonnen pro Jahr, und es werden jährlich bis zu 76.770 Liter Diesel eingespart. Pro Tag wird ein Energieüberschuss von rund 200 kWh geschätzt. Der eDumper hat auch einen Platz im Guinness-Buch der Rekorde 2022 erhalten. Er ist im Betrieb deutlich leiser als Dieselfahrzeuge.

Herausforderungen bei der Entwicklung.

Die Entwicklung des Elektrofahrzeugs E-Dumper, auch bekannt als "grüner Koloss", war mit einer Reihe erheblicher Herausforderungen verbunden, um die "Stammtisch-Idee" eines emissionsfreien und energieerzeugenden Muldenkippers in die Realität umzusetzen.

Die wichtigsten Herausforderungen umfassten:

Gesamte Umsetzbarkeit und Energiebilanz.

Die grundlegende technische Herausforderung bestand darin, ein schweres Fahrzeug (120 Tonnen Gesamtgewicht nach Umbau, beladen 123 Tonnen, leer 55 bis 58 Tonnen) tagelang mit erheblich weniger Energiebedarf als zuvor zu betreiben. Das ambitionierte Ziel war, ein "Plusenergie-Fahrzeug" zu schaffen, das beim Bremsen auf der Talfahrt mehr Energie erzeugt, als es für die Bergfahrt benötigt, und Überschussstrom ins Netz einspeisen kann. Dies wurde als Neuerfindung eines Perpetuum Mobile beschrieben.

Integration und Dimension der Batterie.

Eine zentrale Herausforderung war, den enormen Energieinhalt der benötigten Batterie im bestehenden Chassis eines Komatsu 605-7 HD Muldenkippers unterzubringen. Die Batterie sollte eine "neue Rekord Dimension" darstellen.

Es mussten 600 kWh bis 710 kWh Lithium-Ionen-Batteriekapazität verbaut werden, was dem Äquivalent von sieben oder acht Tesla-Batterien des teuersten Typs oder mehr als neun VW ID.7 entspricht.

Die Batterie wiegt 8 Tonnen und damit so viel wie zwei komplette PKW oder zwei Porsche Cayenne.

Um den Bauraum optimal auszunutzen und Redundanz zu gewährleisten, wurde die Lösung gefunden, die Batterie in vier einzelnen Blöcken zu verbauen.

Robustheit und Umweltschutz der Batterien.

Die Entwicklung erforderte raffinierte Halterungen und neue Aufhängungen, um ständigen und starken Vibrationen standzuhalten.

Die Batteriehüllen mussten Staub und Feuchtigkeit wirksam von den Zellen und Kontakten fernhalten, besonders bei den anderthalb Kubikmeter grossen Batteriekästen.

Ein spezielles Thermomanagement musste entworfen und ausgelegt werden, um die idealen Betriebstemperaturen der Batterien (unter 36°C) unter den rauen Einsatzbedingungen (Steinbruch, Kälte im Winter, Sommerhitze) zu gewährleisten und ihre Lebensdauer zu maximieren.

Datenermittlung und Simulation.

Es mussten umfassende Geländedaten der Fahrstrecken im Abbaugebiet gesammelt und analysiert werden, einschliesslich Wegstrecken und Steigungen.

Der potenzielle Verbrauch des Fahrzeugs musste unter Berücksichtigung verschiedener Streckenprofile, Pistenbedingungen (unbefestigte Piste, Winterbetrieb mit Schneeketten) und ständiger hydraulischer Verbraucher simuliert werden.

Eine besondere Schwierigkeit bestand darin, dass keine Drehmoment-Daten aus den Steuergeräten der Dieselvariante zur Verfügung standen, was die Nachrüstung einer Kardanwelle in einem baugleichen Dieselfahrzeug mit einer Messstelle erforderte, um reale Daten für die Simulationen zu erhalten.

Leistung unter rauen Bedingungen.

Noch nie wurde ein Fahrzeug dieser Leistungsklasse gebaut, das unter rauhesten Umweltbedingungen voll beladen Steigungen von bis zu 13 Prozent bewältigen kann. Dabei werden die Batterien mit elektrischen Strömen von bis zu 3'000 Ampere belastet.

Management von Drehmomenten und Motordrehzahlen.

Laut Kuhn Schweiz AG war eine der grössten Herausforderungen die Bewältigung der enormen Drehmomente, die im Fahrzeug entstehen und am Differenzial bis zu 9.500 Nm erreichen. Der Elektromotor kann zudem viel höhere Drehzahlen erreichen als ein vergleichbarer Dieselmotor.

Anpassung der Mulde.

Die Mulde ist eine Spezialanfertigung. Herkömmliche Mulden werden mit den Abgasen des Verbrennungsmotors beheizt, um ein Ankleben des Transportguts zu vermeiden. Da der eDumper zu energieeffizient ist und keine Abwärme dafür übrig hat, musste parallel zur Dumper-Entwicklung ein neuartiges Mulden-System entwickelt werden.

Wirtschaftliche Aspekte (Anfangsinvestition).

Der Elektrolaster war deutlich teurer als ein fabrikneuer Diesellaster. Dies wurde jedoch durch die Betrachtung der Betriebskosten über einen Zeitraum von 15 bis 20 Jahren kompensiert, in denen das elektrische Modell aufgrund der entfallenden Diesel- und Wartungskosten günstiger wird.

Welche technischen Probleme wurden gelöst?

Die Entwicklung des Elektrofahrzeugs eDumper, oft als "grüner Koloss" bezeichnet, stellte die beteiligten Partner – darunter Kuhn Schweiz AG, Lithium System GmbH (ehemals Lithium Storage GmbH), die Ostschweizer Fachhochschule (OST), die Berner Fachhochschule (BFH) und die Empa – vor mehrere technische Herausforderungen. Diese wurden durch innovative Ansätze und Ingenieurskunst erfolgreich gemeistert:

Umsetzbarkeit eines "Plusenergie-Fahrzeugs" unter Extrembedingungen:

Problem:

Die grundlegende Idee, ein 120 Tonnen schweres Fahrzeug (beladen) so zu betreiben, dass es per Saldo Energie erzeugt und nicht verbraucht, galt zunächst als verwegen und wurde mit der "Neuerfindung eines Perpetuum Mobile" verglichen. Zudem musste das Fahrzeug unter rauesten Umweltbedingungen Steigungen von bis zu 13 Prozent voll beladen bewältigen.

Lösung:

Die Rekuperation wurde als Schlüsseltechnologie genutzt. Der eDumper erzeugt beim Bremsen auf der Talfahrt mehr Energie, als er für die Leerfahrt bergauf benötigt, da er beladen deutlich schwerer ist als leer. Ein elektrischer Antrieb ist zudem wesentlich effizienter in der Umwandlung von gespeicherter Energie in mechanischen Abtrieb als ein Verbrenner. So kann der eDumper einen Überschuss von bis zu 200 kWh pro Tag erzeugen, der sogar ins Stromnetz eingespeist werden kann.

Integration einer gigantischen Batterie ins bestehende Chassis:

Problem: 

Es musste die grösste jemals für ein Elektrofahrzeug hergestellte Batterie mit einer Kapazität von 600 kWh bis 710 kWh und einem Gewicht von 4,5 bis 8 Tonnen in das begrenzte Chassis eines Komatsu 605-7 HD Muldenkippers integriert werden. Noch nie zuvor wurde in einem Landfahrzeug so viel Batteriekapazität verbaut.

Lösung: 

Die Batterie wurde in vier einzelne Blöcke unterteilt und optimal im Chassis verteilt, wobei ein Block den früheren Dieseltankplatz einnahm. Dieses modulare Design bietet zudem Redundanz, sodass der Dumper selbst mit nur zwei oder drei aktiven Batterien einsatzfähig bleibt. Nach Evaluierung verschiedener Batteriechemien wurde eine sehr effiziente, leistungsfähige und energiedichte NMC-Zelle ausgewählt, die in ausreichender Menge lieferbar ist. Die Berner Fachhochschule unterstützte bei der Auswahl der geeignetsten Zellchemie durch Altersuntersuchungen.

Robustheit und Thermomanagement der Batterien unter rauen Bedingungen:

Problem:

Die Batterien müssen ständigen und starken Vibrationen standhalten, zudem mussten sie wirksam vor Staub und Feuchtigkeit geschützt werden, insbesondere bei ihren anderthalb Kubikmeter grossen Kästen. Eine weitere Herausforderung war die Temperaturregelung, da die Batterien nicht wärmer als 36°C werden dürfen, um ihre Lebensdauer zu gewährleisten, obwohl sie mit Strömen von bis zu 3000 Ampere belastet werden.

Lösung:

Es wurden raffinierte Halterungen und neue Aufhängungen entwickelt, um den Vibrationen standzuhalten, und die Batteriehüllen wurden effektiv gegen Umwelteinflüsse abgedichtet. Ein spezielles, von der OST entworfenes Thermomanagement-System sorgt für ideale Betriebstemperaturen der Batterien. Beschleunigungsmessungen und FEM-Analysen der geschweissten Aufhängungen stellten den sicheren und zuverlässigen Betrieb sicher. Die Empa führte zudem Sicherheitsuntersuchungen durch, einschliesslich Überladungstests und mechanischer Beschädigungstests, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Batterie und des E-Fahrzeugs zu gewährleisten.

Datenerfassung und Simulation für Antriebsstrangdesign:

Problem:

Es fehlten Drehmoment-Daten aus den Steuergeräten der Dieselvariante, was die genaue Simulation des Verbrauchs erschwerte.

Lösung:

Eine mit einer Messstelle nachgerüstete Kardanwelle in einem baugleichen Dieselfahrzeug lieferte zusammen mit anderen Sensoren reale Daten zu den Fahrprofilen. Umfangreiche Geländedaten des Abbaugebiets wurden mit GPS und Triangulationssystemen gesammelt und analysiert, um eine präzise Verbrauchssimulation zu ermöglichen. Fachhochschulen, die ETH und die Empa trugen mit Simulationen zur Konzeption der Bauteile bei.

Management enormer Drehmomente und Motordrehzahlen:

Problem:

Der Elektromotor erzeugt enorme Drehmomente (bis zu 9.500 Nm am Differenzial) und kann wesentlich höhere Drehzahlen erreichen als der ursprüngliche Dieselmotor, was eine präzise Abstimmung erforderte.

Lösung:

Der Synchron-Elektromotor (634 kW Dauerleistung, 980 kW, 590 kW) und ein zweistufiges Getriebe wurden speziell ausgelegt und integriert. Die Kraftentfaltung am Gaspedal musste angepasst und sogar etwas zurückgenommen werden, um eine gutmütige Fahrweise zu ermöglichen, die dem einer Limousine ähnelt.

Anpassung der Mulde:

Problem:

Herkömmliche Mulden werden mit Abgaswärme beheizt, um ein Ankleben des Transportguts zu verhindern. Der eDumper ist jedoch zu energieeffizient und produziert keine ausreichende Abwärme für diesen Zweck.

Lösung: 

Parallel zur Dumper-Entwicklung wurde ein neuartiges, spezialangefertigtes Mulden-System entwickelt.

Diese vielfältigen technischen Herausforderungen wurden durch eine interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen gemeistert.

Wie erfolgte die Herstellung?

Die Herstellung des Elektrofahrzeugs eDumper, des "grünen Kolosses", erfolgte durch einen umfassenden Umbau eines bestehenden Diesel-Muldenkippers vom Typ Komatsu 605-7 HD. Das Projekt wurde als "Stammtisch-Idee" geboren, die zu einer realen Umsetzung führte.

Die Entwicklung und der Umbau waren das Ergebnis einer Zusammenarbeit der Arbeitsgemeinschaft (ARGE) eDumper, bestehend aus der Kuhn Schweiz AG und der Lithium System GmbH (ehemals Lithium Storage GmbH). Unterstützt wurde die technische Entwicklung durch mehrere Fachhochschulen und Forschungseinrichtungen, darunter die Ostschweizer Fachhochschule (OST), die Berner Fachhochschule (BFH) und die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa). Das Bundesamt für Energie (BFE) förderte das Projekt finanziell.

Der Herstellungsprozess umfasste folgende Schritte und Lösungen:

Demontage der Dieselkomponenten:

Der ursprüngliche Dieselmotor samt Antriebsstrang und Dieseltanks des gebrauchten Komatsu Muldenkippers wurden vollständig entfernt.

Integration des Elektroantriebs:

Batteriesystem:

Das Herzstück des eDumpers ist seine gigantische Lithium-Ionen-Batterie, die mit 600 kWh bis zu 710 kWh die grösste jemals in einem Landfahrzeug verbaute Batteriekapazität darstellt. Sie wiegt zwischen 4,5 Tonnen und 8 Tonnen, was dem Gewicht von sieben oder acht Tesla-Batterien des teuersten Typs entspricht. Um den begrenzten Bauraum im Chassis optimal auszunutzen und Redundanz zu gewährleisten, wurde die Batterie in vier einzelne Blöcke aufgeteilt und im ehemaligen Motorraum und anstelle des Dieseltanks installiert. Die Auswahl fiel auf eine NMC-Zelle, deren Eignung durch Altersuntersuchungen der Berner Fachhochschule bestätigt wurde. Zellenlieferanten waren Westart und ECO Power aus China. Die Fertigung der Spezialbatterien erfolgte durch Schaltag AG in der Schweiz.

Elektromotoren:

Ein Synchron-Elektromotor mit einer Dauerleistung von 634 kW (862 PS) und einem Drehmoment von bis zu 12'500 Nm (bzw. 9'500 Nm) wurde verbaut. Dieser Hauptantriebsmotor stammt von Oswald Motoren GmbH. Ein zusätzlicher Asynchronmotor mit 200 kW Leistung (oder 120 kW) wurde für den Antrieb der Nebenaggregate wie Hydropumpen (für Bremsanlage, Kippantrieb, Servounterstützung) eingesetzt.

Getriebe und Inverter:

Ein zweistufiges Getriebe von Puls Getriebe GmbH wurde integriert, und die Antriebsinverter (Leistungspaket von über 1 MW Spitzenleistung) von Aradex AG wurden ins Chassis eingepasst.

Anpassung der Mulde:

Die Mulde ist eine Spezialanfertigung, da herkömmliche Mulden mit Abgaswärme beheizt werden, um ein Ankleben des Transportguts zu verhindern. Da der eDumper keine Abwärme dafür übrig hat, wurde parallel zur Dumper-Entwicklung ein neuartiges Mulden-System entwickelt.

Robustes Design und Thermomanagement:

Für die rauen Einsatzbedingungen im Steinbruch wurden raffinierte Halterungen und neue Aufhängungen entwickelt, die ständigen und starken Vibrationen standhalten. Die Batteriehüllen wurden effektiv gegen Staub und Feuchtigkeit abgedichtet. Ein von der OST entworfenes Thermomanagement-System gewährleistet die idealen Betriebstemperaturen der Batterien (unter 36°C), um deren Lebensdauer zu maximieren, auch bei Belastungen von bis zu 3'000 Ampere. Die Empa führte umfassende Sicherheitsuntersuchungen durch, einschliesslich Überladungstests und mechanischer Beschädigungstests, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Batterie und des gesamten Fahrzeugs zu gewährleisten.

Datenerfassung und Simulation:

Um den Antriebsstrang präzise auszulegen, wurden umfassende Geländedaten der Fahrstrecken im Abbaugebiet mithilfe von GPS und Triangulationssystemen gesammelt und analysiert. Da keine Drehmoment-Daten der Dieselvariante verfügbar waren, wurde eine Kardanwelle in einem baugleichen Dieselfahrzeug mit einer Messstelle nachgerüstet, um reale Daten für die Simulationen des Verbrauchs unter verschiedenen Bedingungen (unbefestigte Piste, Winterbetrieb, hydraulische Verbraucher) zu erhalten. Simulationen an Fachhochschulen, ETH und Empa trugen zur Konzeption der Bauteile bei.

Standort und Zeitrahmen:

Die Planung des Projekts begann im März 2015. Der eigentliche Umbau erfolgte bei der Kuhn Schweiz AG in Lommis (TG) und Heimberg (BE). Die Installation der Komponenten im leeren Chassis erfolgte im Herbst 2017. Nach rund drei Jahren Entwicklungs- und Umsetzungszeit wurde der eDumper im Dezember 2017 eingeweiht und nahm seinen Betrieb im Steinbruch bei der Zementfabrik Vigier Ciment im Berner Jura Anfang 2018 (bzw. ab April 2018) auf.

Inbetriebnahme und Fahreigenschaften:

Nach der Installation der vorgeladenen und getesteten Batterien erfolgte die erste pannenfreie Zusammenschaltung der Energieträger. Die Kraftentfaltung am Gaspedal wurde angepasst und leicht zurückgenommen, sodass sich der eDumper "wie eine gutmütige Limousine" fährt. Vom Antrieb ist nur ein leises Hochfrequenz-Pfeifen zu hören, ohne Motorenlärm oder Vibrationen wie bei einem Dieselfahrzeug.

Durch diese umfassenden technischen Lösungen und die enge Zusammenarbeit zwischen Industrie und Forschung gelang es, aus einem herkömmlichen Diesel-Muldenkipper ein revolutionäres "Plusenergie-Fahrzeug" zu schaffen, das sogar mehr Strom erzeugt, als es verbraucht. Der eDumper hält mehrere Weltrekorde, darunter der als grösstes und stärkstes batteriebetriebenes Elektro-Radfahrzeug der Welt.

Welche Rekorde hält der eDumper?

Der eDumper, auch bekannt als «Lynx» oder «grüner Koloss», hält gleich mehrere beeindruckende Weltrekorde und Bestmarken:

Grösstes und stärkstes Elektro-Radfahrzeug der Welt:

Der eDumper ist das grösste und stärkste batteriebetriebene Elektro-Radfahrzeug der Welt. Er wird als das grösste (oder zumindest schwerste) Elektrofahrzeug der Welt beschrieben und ist der weltweit grösste batteriebetriebene Muldenkipper. Es ist das einzige voll einsatzfähige «E-Dumper» der Welt und eine Schweizer Pionierleistung.

Grösste Batterie in einem Fahrzeug:

Er beherbergt die grösste jemals für ein Elektrofahrzeug hergestellte Batterie. Diese Batterie hat eine Kapazität von 600 kWh bis 710 kWh und wiegt zwischen 4,5 Tonnen und 8 Tonnen. Die verbaute Batteriekapazität ist so gross wie die von sieben Tesla des teuersten Typs oder mehr als neun VW ID.7. Noch nie zuvor wurde in einem Landfahrzeug so viel Batteriekapazität verbaut.

Plusenergie-Fahrzeug:

Der eDumper ist das weltweit grösste elektrische Plusenergie-Fahrzeug oder "Nullenergie-Fahrzeug" unter guten Bedingungen. Er erzeugt Strom während des Betriebs, genauer gesagt beim Bremsen auf der Talfahrt. Da er beladen bergab (113-123 Tonnen) wesentlich schwerer ist als leer bergauf (45-58 Tonnen), produziert er per Saldo mehr Energie, als er selbst verbraucht. Der Überschuss wird auf rund 10 kWh pro Fahrt bzw. bis zu 200 kWh pro Tag geschätzt. Jährlich erzeugt er rund 77 Megawattstunden an Strom, was ausreichen würde, um fast 20 Vier-Personen-Haushalte ein Jahr lang mit Strom zu versorgen. Der überschüssige CO2-freie Strom kann sogar ins Stromnetz eingespeist werden.

Massive CO2- und Dieseleinsparungen:

Der eDumper ermöglicht die höchsten CO2-Einsparungen, die je bei einem einzelnen Elektrofahrzeug erzielt wurden. Er spart jährlich bis zu 76.770 Liter Diesel (andere Quellen nennen 50.000 Liter oder 50.000 bis 100.000 Liter) und reduziert damit den CO2-Ausstoss um ca. 200 Tonnen pro Jahr (andere Quellen nennen 130 Tonnen oder 131 bis 262 Tonnen). Über einen geplanten zehnjährigen Einsatz hinweg soll er 1300 Tonnen CO2 und eine halbe Million Liter Diesel einsparen.

Technische Pionierleistung:

Noch nie wurde ein Fahrzeug dieser Leistungsklasse gebaut, das unter den rauesten Umweltbedingungen voll beladen Steigungen von bis zu 13 Prozent bewältigen kann und dabei die Batterien mit bis zu 3000 Ampere belastet.

Guinness-Buch der Rekorde:

All diese Errungenschaften haben dem eDumper einen Platz im Guinness-Buch der Rekorde 2022 eingebracht. 

Welchen Dieselverbrauch ersetzt der eDumper?

Der eDumper ersetzt einen erheblichen Dieselverbrauch, was zu massiven Einsparungen führt:

Der eDumper spart jährlich bis zu 76.770 Liter Diesel. Andere Quellen geben an, dass er 50.000 Liter Diesel pro Jahr einspart, oder sogar zwischen 50.000 und 100.000 Liter Diesel pro Jahr.

Über einen geplanten zehnjährigen Einsatz hinweg soll der LKW, für dessen Herstellung ein gebrauchter Diesel-Muldenkipper umgerüstet wurde, eine halbe Million Liter Diesel einsparen.

Diese Dieseleinsparungen sind ein direkter Vorteil des rein elektrischen Betriebs des eDumpers, der seine Energie hauptsächlich durch Rekuperation auf der Talfahrt gewinnt und somit den Bedarf an fossilen Brennstoffen eliminiert.

Der e-Dumper im Einsatz bei eMining AG.

Technische Daten.

Basis-Fahrzeug und Umbau.

• Ausgangsmodell: Der eDumper basiert auf einem gebrauchten Diesel-Muldenkipper vom Typ Komatsu 605-7 HD.
• Umbauprozess: Der ursprüngliche Dieselmotor samt Antriebsstrang und Dieseltanks wurden vollständig entfernt. Es erfolgte ein kompletter Umbau (Rebuild) von Chassis, Hinterachse und Hydrauliksystem.
• Herstellung und Kooperation: Das Projekt entstand aus einer "Stammtisch-Idee" und wurde von einer Arbeitsgemeinschaft (ARGE) eDumper realisiert. Beteiligt waren die Kuhn Schweiz AG als Umbau- und Baukomponentenpartner und die Lithium System GmbH (ehemals Lithium Storage GmbH) als Batterieexperte und -lieferant.
• Forschungspartner: Die Entwicklung wurde durch Fachhochschulen wie die Ostschweizer Fachhochschule (OST), die Berner Fachhochschule (BFH) und die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) unterstützt. Auch die NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs war beteiligt.
• Finanzierung: Das Projekt wurde vom Bundesamt für Energie (BFE) gefördert.
• Zeitrahmen: Die Planung begann im März 2015. Komponenten wurden im Herbst 2017 in das leere Chassis eingebaut. Die Einweihung fand am 2. Dezember 2017 statt, und der Betrieb wurde Anfang 2018 aufgenommen, mit offiziellem Start am 20. April 2018. Die gesamte Entwicklungs- und Umsetzungszeit betrug etwa drei Jahre.

Dimensionen und Gewichte.

• Leergewicht (Eigenmasse): 58 Tonnen.
• Zuladung (Nutzlast): 65 Tonnen Kalk- und Mergelgestein.
• Gesamtgewicht (voll beladen): 123 Tonnen.
• Räder: Riesig, höher als ein ausgewachsener Mensch, fast zwei Meter Durchmesser.
• Fahrerstand: Neun Stufen sind zu erklimmen.
• Grösse: 5 Meter hoch und 10 Meter lang.

Antriebssystem.

• Hauptantriebsmotor: Synchron-Elektromotor.
• Dauerleistung: 634 kW (862 PS).
• Der Elektromotor von Oswald Motoren GmbH erreicht höhere Drehzahlen als ein Dieselmotor.
• Das Drehmoment liegt von der ersten Sekunde voll an, was zügiges Anfahren auch mit viel Gewicht ermöglicht.
• Drehmoment (Hauptmotor): Bis zu 12'500 Nm.
• Motor für Nebenaggregate: Ein zusätzlicher Elektromotor mit 200 kW Leistung (oder 120 kW) treibt Hydropumpen für die Lamellen-Bremsanlage, den Kippantrieb, die Servounterstützung und die Vorspannung der Hilfsbremsanlage an.
• Getriebe: Ein zweistufiges Getriebe von Puls Getriebe GmbH wurde integriert.
• Inverter: Die Antriebsinverter stellen ein Leistungspaket von über 1 MW Spitzenleistung dar und stammen von Aradex AG.

Batteriesystem.

• Batteriekapazität: Die grösste jemals in einem Landfahrzeug verbaute Batteriekapazität.
• Berechneter Bedarf: 710 kWh.
• Verbaute/genutzte Kapazität in einigen Angaben: 700 kWh oder 600 kWh.
• Die Kapazität entspricht der von etwa sieben bis acht Tesla-Batterien des teuersten Typs.
• Batterietyp: Lithium-Ionen-Batterie, genauer eine sehr effiziente, leistungsfähige und energiedichte NMC-Zelle (Nickel-Mangan-Kobalt).
• Batteriegewicht: 8 Tonnen.
• Aufbau: Die Batterie ist in vier einzelne Blöcke aufgeteilt und wurde im ehemaligen Motorraum und anstelle des Dieseltanks installiert. Dies bietet Redundanz; das Fahrzeug bleibt auch mit drei zugeschalteten Batterien voll einsatzfähig und kann mit zwei aktiven Batterien noch in die Werkstatt bewegt werden.
• Thermomanagement: Ein von der OST entworfenes System gewährleistet ideale Betriebstemperaturen (unter 36°C), um die Lebensdauer der Batterien zu maximieren. Die Batterien sind effektiv gegen Staub und Feuchtigkeit abgedichtet.
• Sicherheit: Umfassende Sicherheitsuntersuchungen, einschliesslich Überladungstests und mechanischer Beschädigungstests, wurden von der Empa durchgeführt.
• Zellenlieferanten: ECO Power und Westart aus China.
• Herstellung der Spezialbatterien: Schaltag AG in der Schweiz.

Leistungsmerkmale und Energiebilanz.

• Höchstgeschwindigkeit: 40 Km/h.
• Steigfähigkeit: Bis zu 14% vollbeladen.
• Rekuperation und Plusenergie-Fahrzeug:
• Der eDumper nutzt die Rekuperation, indem er beim Bergabfahren mit voller Beladung (bis zu 123 Tonnen) Energie zurückgewinnt. Der Elektromotor fungiert dabei wie ein Dynamo.
• Er fährt mit 58 Tonnen Leergewicht bergauf und mit 123 Tonnen voll beladen bergab.
• Dabei erzeugt er mehr Energie, als er für die Bergfahrt benötigt.
• Er generiert einen Überschuss von ca. 10 kWh pro Fahrt und lädt bei Talfahrten um je 40 kWh auf.
• Pro Jahr werden bis zu 77 Megawattstunden (MWh) Strom rekuperiert. Dies entspricht dem Jahresverbrauch von fast 20 Vier-Personen-Haushalten.
• Der tägliche Energieüberschuss pro Fahrzeug wird auf bis zu 200 kWh geschätzt.
• Der überschüssige Strom kann ins öffentliche Netz eingespeist werden.

Umweltbilanz und Wartung.

• Jährliche Dieseleinsparung: 50'000 Liter.
• Jährliche CO2-Einsparung: 130 Tonnen.
• Wartung: Die Elektromotoren und Batterien sind nahezu wartungsfrei, was hohe Wartungskosten spart. Es gibt keine Verschleissteile im herkömmlichen Sinne.
• Betriebsgeräusch: Vom Antrieb ist nur ein leises Hochfrequenz-Pfeifen zu hören, ohne Motorenlärm oder Vibrationen wie bei einem Dieselfahrzeug.

Besondere Merkmale und Weltrekorde.

• Der eDumper ist das weltweit grösste und stärkste batteriebetriebene Elektro-Radfahrzeug.
• Er verfügt über die grösste jemals in einem Landfahrzeug verbaute Batteriekapazität.
• Es wurde nie zuvor bei einem einzelnen Elektrofahrzeug so viel CO2 eingespart.
• Der eDumper hat einen Platz im Guinness-Buch der Rekorde 2022 erhalten.
• Das Fahrzeug ist ein "Plusenergie-Fahrzeug", das im Idealfall mehr Strom erzeugt, als es verbraucht.
• Der Betrieb erfolgt CO2-neutral.
• Er ist ein Schweizer Pionierleistung.

Vorteile des Elektrofahrzeugs E-Dumper, dem grünen Koloss.

Die entscheidenden Vorteile des Elektrofahrzeugs E-Dumper sind:

Positive Energiebilanz (Plusenergie-Fahrzeug): Der E-Dumper erzeugt im Idealfall mehr Strom, als er verbraucht.

Dies wird durch Rekuperation ermöglicht: Bei der Talfahrt mit voller Beladung (bis zu 123 Tonnen) fungiert der Elektromotor wie ein Dynamo und gewinnt Bremsenergie zurück. Da die Talfahrt mit 123 Tonnen beladen und die Bergfahrt mit nur 58 Tonnen Leergewicht erfolgt, wird mehr Energie erzeugt als für die Bergfahrt benötigt. 

Pro Fahrt entsteht ein Überschuss von ca. 10 kWh, und bei Talfahrten werden jeweils 40 kWh aufgeladen.

Jährlich werden bis zu 77 Megawattstunden (MWh) Strom rekuperiert. Das entspricht dem Jahresverbrauch von fast 20 Vier-Personen-Haushalten.

Der tägliche Energieüberschuss pro Fahrzeug wird auf bis zu 200 kWh geschätzt.

Der überschüssige Strom kann ins öffentliche Netz eingespeist oder für andere Geräte verwendet werden.

Herausragende Umweltfreundlichkeit:

Der E-Dumper ist CO2-neutral im Betrieb.

Er benötigt keinen Dieseltreibstoff. Dies führt zu einer jährlichen Einsparung von 50.000 bis 100.000 Litern Diesel.

Die jährliche CO2-Einsparung beträgt etwa 130 Tonnen .

Das Fahrzeug glänzt durch seine nachhaltige Ausrichtung und die enormen Einsparungen.

Wirtschaftliche Vorteile:

Durch den Wegfall von Dieselverbrauch und hohem Wartungsaufwand entfallen erhebliche Kosten, was ihn für Tagebauunternehmen sehr wirtschaftlich macht.

Elektromotoren und Batterien sind nahezu wartungsfrei, und es gibt keine Verschleissteile im herkömmlichen Sinne. Dies spart hohe Wartungskosten.

Obwohl er in der Anschaffung teurer ist als ein Diesellaster, ist das elektrische Modell bei Betrachtung über 15 bis 20 Jahre günstiger im Betrieb.

Das Konzept ermöglicht eine hohe Verfügbarkeit.

Überragende Leistung und Betriebseigenschaften:

Der elektrische Antrieb ist wesentlich effizienter als ein Verbrennungsmotor.

Er verfügt über einen Synchron-Elektromotor mit einer Dauerleistung von 634 kW..

Das Drehmoment ist mit bis zu 12.500 Nm enorm.

Der E-Dumper erreicht ungewohnt hohe Beschleunigungswerte.

Er kann voll beladen Steigungen von bis zu 14% bewältigen.

Der Betrieb ist leise: Vom Antrieb ist nur ein leises Hochfrequenz-Pfeifen zu hören, kein Motorenlärm oder Vibrationen wie bei einem Dieselfahrzeug. Dies erhöht den Fahrkomfort und reduziert die Lärmbelastung in der Umgebung. Die Fahrer haben Freude am elektrischen Laster, da er "wie ein Tesla in der Stadt" fährt.

Das Batteriesystem ist in vier einzelne Blöcke unterteilt und bietet somit Redundanz: Das Fahrzeug bleibt auch mit drei zugeschalteten Batterien voll einsatzfähig und kann mit zwei aktiven Batterien noch in die Werkstatt bewegt werden.

Ein von der OST entworfenes Thermomanagement sorgt für ideale Betriebstemperaturen der Batterien (unter 36°C), was ihre Lebensdauer maximiert.

Das robuste Design der Batterie und ihrer Aufhängung, getestet mit FEM-Analysen, gewährleistet einen sicheren und zuverlässigen Betrieb unter rauen Bedingungen. Die Batteriehüllen sind zudem effektiv gegen Staub und Feuchtigkeit abgedichtet.

Das Fahrverhalten wird als sensibler beschrieben, aber insgesamt als sehr gut und "wie eine gutmütige Limousine".

Weltrekorde und Innovationen:

Der E-Dumper ist das weltweit grösste und stärkste batteriebetriebene Elektro-Radfahrzeug.

Er verfügt über die grösste jemals in einem Landfahrzeug verbaute Batteriekapazität: 700 kWh (andere Angaben: 600 kWh, 710 kWh). Diese Kapazität entspricht der von etwa sieben bis acht Tesla-Batterien.

Seine aussergewöhnlichen Leistungen haben ihm einen Platz im Guinness-Buch der Rekorde 2022 eingebracht.

Es wurde noch nie zuvor bei einem einzelnen Elektrofahrzeug so viel CO2 eingespart.

Die Entwicklung des E-Dumpers eröffnet neue Einsatzgebiete für grosse Baumaschinen, insbesondere in Bereichen wie dem Tunnelbau oder in abgas- und lärmempfindlichen Siedlungsgebieten.

Er trägt massgeblich zum Technologiestandort Schweiz bei und zeigt mögliche Wege in die Energiezukunft auf, getreu dem Motto: sicher – sauber – schweizerisch.

Welches sind die Projektpartner und Investoren?

Die Hauptbeteiligten, die als Investoren oder wesentliche Förderer des Projekts hervorgehen, sind:

Ciments Vigier SA:

Das Zementwerk Ciments Vigier SA war der Auftraggeber des E-Dumpers. Das Unternehmen war bereit, einen erheblichen Mehrbetrag für dieses Fahrzeug zu zahlen, da es im geplanten 10-jährigen Einsatz keinen Dieseltreibstoff benötigen und keine CO2-Kompensation leisten müsste. Die Idee kostete Ciments Vigier SA einen siebenstelligen Betrag in Schweizer Franken. Ciments Vigier SA hat zudem eine langjährige Partnerschaft mit der BKW, deren Tochterfirma ISP Electro Solutions AG die Lade- und Entladeinfrastruktur für den E-Dumper realisierte.

Bundesamt für Energie (BFE):

Das Bundesamt für Energie hat das Projekt mit einem Förderungsbeitrag an die nicht amortisierbaren Mehrkosten für die Entwicklung und Erprobung dieses Prototyps unterstützt. Dabei wurde zur Auflage gemacht, dass das im Rahmen dieses Projekts erworbene Know-how dem Forschungs- und Industriestandort Schweiz zugutekommt.

Kuhn Schweiz AG und Lithium Storage GmbH (heute Lithium System AG):

Diese beiden Unternehmen bildeten die Arbeitsgemeinschaft (ARGE) E-Dumper, die mit dem Umbau des Komatsu Muldenkippers auf batterieelektrischen Betrieb beauftragt wurde. Sie sind die primären Entwicklungs- und Umsetzungspartner, die ihr Know-how und ihre Ressourcen in das Projekt eingebracht haben. Die Lithium System AG, die aus der Lithium Storage GmbH hervorgegangen ist, hat Anfang 2021 100% der Anteile an der eMining AG von der Kuhn Schweiz AG übernommen. Dies wurde durch einen neuen Investor ermöglicht, der im Herbst 2020 eine Kapitalerhöhung und die Umwandlung in eine Aktiengesellschaft ermöglichte. Der Name dieses spezifischen Investors wird in den vorliegenden Quellen nicht genannt. 

Akademische Partner:

Auch wenn sie nicht als direkte Finanzinvestoren im traditionellen Sinne aufgeführt sind, trugen mehrere Fachhochschulen und Forschungseinrichtungen massgeblich zum Projekt bei. Dazu gehören die Berner Fachhochschule (BFH), die NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs, die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) und die Ostschweizer Fachhochschule (OST). Sie arbeiteten in enger Kooperation mit den Industriepartnern an der Planung, Konzeptionierung, Simulation und Sicherheitsbewertung des Fahrzeugs und seiner Komponenten.

Mögliche Anwendungen.

Die primäre und aktuelle Anwendung des E-Dumpers ist der Materialtransport in Steinbrüchen mit spezifischer Topografie:

Der E-Dumper ist seit Anfang 2018 im Steinbruch Tscharner der Zementfabrik Ciments Vigier SA in Péry, im Berner Jura, Schweiz, im täglichen Einsatz.

Seine Hauptaufgabe ist der Transport von Kalk- und Mergelgestein vom höher gelegenen Abbaugebiet zur tiefer gelegenen Brecheranlage der Zementfabrik.

Das Besondere an diesem Einsatzort ist die Höhendifferenz: Der E-Dumper fährt leer bergauf (mit einem Leergewicht von 58 Tonnen) und voll beladen bergab (mit einem Gesamtgewicht von 123 Tonnen). Diese Konstellation ermöglicht die Rückgewinnung von Energie (Rekuperation) während der Talfahrt, wodurch der E-Dumper im Idealfall mehr Strom erzeugt, als er verbraucht.

Er ist vollständig in das bestehende System des Steinbruchs integriert und wird genau wie die anderen konventionellen dieselbetriebenen Dumper eingesetzt.

Potenzielle Erweiterung der aktuellen Anwendung:

Ciments Vigier SA hat bei erfolgreicher Bewährung des Prototyps eine mögliche weitere Bestellung in Aussicht gestellt und könnte langfristig bis zu 8 rein elektrische Fahrzeuge betreiben. Dies würde die Anwendung des E-Dumpers in diesem spezifischen Steinbruch und ähnlichen Zementwerken signifikant ausweiten.

Neue Einsatzgebiete und Visionen für die E-Dumper-Technologie:

Die Entwicklung des E-Dumpers durch die Arbeitsgemeinschaft E-Dumper (Kuhn Schweiz AG und Lithium System GmbH) erschliesst der Kuhn Schweiz AG, die Komatsu-Maschinen in weiten Teilen Europas vertreibt, weitere Einsatzgebiete für grosse Baumaschinen.

Dazu gehören insbesondere der Tunnelbau.

Sowie Bauarbeiten in abgas- und lärmempfindlichen Siedlungsgebieten. Die CO2-Neutralität und der geringe Geräuschpegel des elektrischen Antriebs sind hierbei entscheidende Vorteile, da sie die Umweltbelastung und Lärmemissionen reduzieren.

Der E-Dumper wird als "Grundlage für die Entwicklung, Konstruktion und Vermarktung von elektrifizierten 100 – 200 Tonnen Baumaschinen" gesehen, was auf eine breitere Anwendung und Skalierung der Technologie für noch grössere Elektro-Baumaschinen hindeutet.

Obwohl der E-Dumper derzeit ein Einzelstück ist, besteht ein anerkannter Bedarf: die eMining AG (die aus der ursprünglichen Arbeitsgemeinschaft hervorging) schätzt den Bedarf an E-Dumpern allein für die Schweiz auf ein bis zwei Fahrzeuge pro Jahr.

Generell gibt es viele Anwendungsfälle weltweit, wo Material am Hang von oben nach unten abgebaut und verarbeitet werden muss, was das weltweite Potenzial für den E-Dumper unterstreicht.

Der E-Dumper ist somit nicht nur ein spezialisiertes Arbeitsgerät, sondern ein Wegbereiter für die Elektrifizierung der Schwerindustrie. Er zeigt, wie der "grüne Koloss" nicht nur in seinem angestammten Revier, dem Steinbruch, effektiv und umweltfreundlich agieren kann, sondern auch das Potenzial hat, neue "Berge" zu erklimmen und "Täler" der Nachhaltigkeit zu erschliessen, wo bisher laute und schadstoffreiche Dieselmaschinen dominierten.

Welchen Einfluss hat der E-Dumper auf Nachhaltigkeit und Energieerzeugung im Bauwesen?

CO2-Neutralität und Emissionsreduktion:

Der E-Dumper bewegt sich vollständig CO2-neutral und produziert bei seinen täglichen Fahrten keine CO2-Emissionen. Im Vergleich zu einem herkömmlichen dieselbetriebenen Muldenkipper, der jährlich 131 bis 262 Tonnen CO2 ausstösst, spart der E-Dumper jährlich etwa 200 Tonnen CO2. Über einen geplanten 10-jährigen Einsatz können so bis zu 1300 Tonnen CO2 eingespart werden. Dieses Ergebnis ist ein absoluter Weltrekord für die CO2-Einsparung eines einzelnen Elektrofahrzeugs.

Massive Dieseleinsparungen:

Das Fahrzeug benötigt keinen Dieseltreibstoff. Dies führt zu einer jährlichen Einsparung von 50.000 bis 100.000 Litern Diesel, je nach Einsatz. Andere Quellen nennen konkrete Zahlen wie 76.770 Liter Diesel pro Jahr oder 50.000 Liter Diesel. Über zehn Jahre hinweg kann eine halbe Million Liter Diesel eingespart werden.

Lärm- und Abgasreduktion: 

Wo früher ein "lärmiges und rauchendes Ungetüm" mit "fauchendem Diesel" und "schwarzer Wolke beim Gasstoss" war, fährt der E-Dumper nun mit deutlich geringeren Lärmemissionen. Man hört nur ein "leises Hochfrequenz-Pfeifen" vom Antrieb und die Hydraulikpumpen. Dies macht ihn besonders vorteilhaft für Bauarbeiten in abgas- und lärmempfindlichen Siedlungsgebieten.

Geringere Wartungskosten:

Elektromotoren und Batterien sind nahezu wartungsfrei, was zu erheblichen Einsparungen bei den Wartungskosten führt. Die Batterien sind zudem für eine lange Lebensdauer ausgelegt, geschützt durch ein intelligentes Kühlkonzept, das ideale Betriebstemperaturen unter rauen Bedingungen gewährleistet.

Wirtschaftlichkeit:

Trotz höherer Anschaffungskosten ist das elektrische Modell auf die Betriebskosten über 15 bis 20 Jahre betrachtet günstiger als ein Diesellaster.

Einfluss auf die Energieerzeugung im Bauwesen:

Rekuperation als Energiequelle:

Der entscheidende Einfluss des E-Dumpers auf die Energieerzeugung liegt in seiner Fähigkeit zur Rekuperation. Da der Materialabbau und die Beladung des Dumpers höher liegen als der Ablad in der Zementfabrik, fährt der E-Dumper leer bergauf (ca. 55-58 Tonnen) und voll beladen bergab (ca. 113-123 Tonnen). Bei der Talfahrt bremst der Elektromotor, fungiert dabei wie ein Dynamo und gewinnt Bremsenergie zurück.

Plusenergie-Fahrzeug:

Dank der Rekuperation erzeugt der E-Dumper mehr Strom als er selbst verbraucht. Dieser "Energie-Überschuss" wird täglich erzielt.

Energiegewinnung in Zahlen: 

Pro Tag und Fahrzeug wird ein Überschuss von bis zu 200 kWh geschätzt. Jährlich werden ganze 77 Megawattstunden (77.000 kWh) an Strom rekuperiert. Diese gewonnene Energie könnte beispielsweise fast 20 Haushalte ein Jahr lang mit Strom versorgen.

Einspeisung ins Stromnetz:

Der überschüssige Strom wird abends oder bei Bedarf ins Betriebsnetz der Anlage eingespeist. Die dafür notwendige Lade- und Entladeinfrastruktur wurde parallel zur Dumper-Entwicklung aufgebaut.

Energie für Nebenaggregate:

Der selbst erzeugte Strom deckt auch den Energiebedarf der Nebenaggregate wie Hydropumpen und Kühlanlagen.

Gesamter Einfluss und Bedeutung für das Bauwesen:

Der E-Dumper ist nicht nur ein Einzelstück, sondern ein wegweisender Prototyp und eine "Grundlage für die Entwicklung, Konstruktion und Vermarktung von elektrifizierten 100 – 200 Tonnen Baumaschinen". Er ist das grösste und stärkste batteriebetriebene Elektro-Radfahrzeug der Welt und verfügt über die grösste jemals in ein Fahrzeug eingebaute Batterie. Sein Erfolg zeigt, dass die Elektrifizierung schwerer Baumaschinen nicht nur technisch möglich, sondern auch ökologisch und wirtschaftlich sinnvoll ist, selbst unter den rauesten Umweltbedingungen. Er leistet einen wichtigen Beitrag zum Technologiestandort Schweiz und ebnet den Weg für eine grünere Energiezukunft in der Schwerindustrie.

Welches sind die künftigen Märkte?

Sollte sich der Prototyp weiterhin bewähren, hat Ciments Vigier SA bereits eine mögliche weitere Bestellung in Aussicht gestellt und könnte langfristig bis zu acht rein elektrische Fahrzeuge in ihrem Betrieb einsetzen. Dies würde die Anwendung des E-Dumpers in ähnlichen Steinbrüchen mit geeigneter Topografie erheblich ausweiten.

Künftige Märkte und Einsatzgebiete für die E-Dumper-Technologie:

Die Technologie hinter dem E-Dumper eröffnet der Kuhn Schweiz AG und der eMining AG (die aus der ursprünglichen Arbeitsgemeinschaft hervorging und nun vollständig von Lithium System AG übernommen wurde) eine Vielzahl neuer Marktchancen für grosse Baumaschinen:

Tunnelbau:

Die Fähigkeit des E-Dumpers, ohne Dieselmotor und mit reduziertem Lärmpegel zu arbeiten, macht ihn ideal für den Einsatz in geschlossenen und sensiblen Umgebungen wie Tunneln, wo Abgase und Lärm erhebliche Probleme darstellen würden.

Bauarbeiten in abgas- und lärmempfindlichen Siedlungsgebieten:

Durch seinen rein elektrischen Antrieb ist der E-Dumper CO2-neutral und erzeugt nur ein leises Hochfrequenz-Pfeifen vom Antrieb, anstatt eines lauten Diesellärms. Dies prädestiniert ihn für Baustellen in städtischen oder wohnnahen Gebieten, wo Lärm- und Emissionsvorschriften zunehmend strenger werden.

Allgemeiner Materialtransport in Steinbrüchen und Minen weltweit:

Überall dort, wo Material am Hang von oben nach unten abgebaut und verarbeitet werden muss, kann das Rekuperationsprinzip des E-Dumpers seine volle Stärke ausspielen und sogar Energieüberschüsse erzeugen. Dies hat bereits das Interesse von Minenbetreibern aus der ganzen Welt geweckt.

Grundlage für grössere elektrifizierte Baumaschinen:

Der E-Dumper wird als "Grundlage für die Entwicklung, Konstruktion und Vermarktung von elektrifizierten 100 – 200 Tonnen Baumaschinen" gesehen. Die eMining AG evaluiert bereits Chassis für 100-Tonnen-Klasse und plant die Produktion weiterer 65-Tonnen-Versionen. Dies zeigt eine klare Vision, die Elektrifizierung auf ein breiteres Spektrum schwerer Baumaschinen auszuweiten.

Ersatz für bestehende Dieselfahrzeuge: Künftige Projekte der eMining AG wollen weiterhin auf gebrauchte Dieselmodelle zum Umbau setzen, da eine komplette Neuentwicklung zu komplex wäre. Langfristig könnte es jedoch sinnvoll sein, direkt beim Hersteller neue Fahrzeuge ohne Motor zu bestellen.

Die Hersteller sehen den Bedarf an E-Dumpern allein für die Schweiz bei ein bis zwei Fahrzeugen pro Jahr. Die erhebliche Einsparung von bis zu 76.770 Litern Diesel und rund 200 Tonnen CO2 pro Jahr pro Fahrzeug sowie die geringeren Wartungskosten aufgrund des fast wartungsfreien Elektroantriebs machen den E-Dumper wirtschaftlich sehr attraktiv, trotz höherer Anschaffungskosten, wenn man die Betriebskosten über 15 bis 20 Jahre betrachtet.

Disclaimer / Abgrenzung

Stromzeit.ch übernimmt keine Garantie und Haftung für die Richtigkeit und Vollständigkeit der in diesem Bericht enthaltenen Texte, Massangaben und Aussagen.

Besten Dank an Kuhn Schweiz AG, Lithium System AG und eMining AG für die Videos über den eDumper (und den Screenshot vom Video als Titelbild): ©Copyright Kuhn Schweiz AG, Lithium System AG und eMining AG.