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Fig. 1. Cat proof of concept battery electric LHD. // Bild 1. Cat-Prototyp für einen batteriegetriebenen Fahrlader. Photo/Foto: Caterpillar

Caterpillar entwickelt Prototyp für batteriegetriebene Fahrlader

Die Sparte Untertagebergbau von Caterpillar Inc. bereitet derzeit die Auslieferung eines Prototyps für einen batteriegetriebenen Fahrlader an ein Bergwerk in Kanada vor. Die ersten Bau- und Validierungstests dieses R1300G-Prototyps begannen Anfang 2017 auf den Caterpillar Peoria Proving Grounds und werden im vierten Quartal und bis 2018 in einem kanadischen Bergwerk fortgesetzt.

Bei dem Testfahrzeug (Bild 1) handelt es sich um einen Prototyp, der die Möglichkeit zur Unterbringung und die Leistungsfähigkeit einer Lithium-basier-ten Energiespeicherlösung nachweist, die Caterpillar auf den Markt für LHD-Fahrzeuge bringen will. Der Cat® R1300G Prototyp stellt keine endgültige Konstruktion dar, die zur Marktreife gebracht werden soll. Nach den Tests wird Caterpillar ein vollwertiges neues Produkteinführungsprogramm einleiten, das einem gründlichen, strengen Konstruktions- und Validierungsprozess unterliegt.

„Unsere Kunden planen tiefere Minen mit sehr hohen Umgebungstemperaturen, bei denen die Bewetterungskosten über die Rentabilität der Mine entscheiden“, erklärt Produktmanager Jay Armburger, der für die Untertagetechnologien verantwortlich ist. „Durch die Elektrifizierung der Bergbaumaschinen lässt sich der Bewetterungsbedarf vermindern.”

Mit über 250 Patenten in den Bereichen Elektroantrieb und Energiespeicher sowie Produkten wie dem D7E Dozer, den Asphaltfertigern der F-Serie, den 794-AC und 795F-AC-Muldenkippern, dem kürzlich eingeführten 988K-XE-Radlader und sogar der Microgrid-Technologie bietet Caterpillar voll integrierte elektrische Antriebstechnik und Komponenten für Untertagemaschinen.

Das Programm begann mit einer Bestandsaufnahme in Form einer vollständigen Produktionsstudie und einer Datenanalyse der Dieselmaschine. Anschließend begann die Umwandlung des R1300G in einen batteriegetriebenen Prototyp. Die Änderungen umfassten das Entfernen des Motors, des Getriebes und des Drehmomentwandlers sowie die anschließende Neukonfiguration des Motorenrahmens zur Aufnahme der Batteriekästen und Elektromotoren. Das Ergebnis ist ein batterieelektrischer Antrieb für den konventionellen und mechanischen Antriebsstrang (Antriebswellen und Achsen).

Beim R1300G Prototyp handelt es sich um eine ältere Maschine ohne die Vorteile effizienter Elektrohydraulik. Dementsprechend dient dies dem Antrieb bei Worst-Case-Batterielasten. Die Konstruktion des neuen Radladers wird die Lebensdauer der Batterie durch den Einsatz von Load-Sensing-Hydrauliksystemen erhöhen, die durch Kolbenpumpen angetrieben werden, wie z. B. die neue Cat R1700. Der weniger ausgereifte Prototyp wird ein grundsätzliches Verständnis für Wärmeerzeugungs- und Kühlungsanforderungen, Leistungskriterien, Raumansprüchen und Sicherheitserwägungen im täglichen Betrieb der Maschine ermöglichen.

Mehrere Kunden haben den Prototyp besichtigt und getestet. So erhält Caterpillar Feedback, um das Programm weiter voranzutreiben. Alle Kunden, welche die Maschine gesehen haben, stimmen darin überein, dass die Umsetzung eines Systems, das auf der Maschine wieder aufladbar ist, der richtige Weg sei. Das Aufladen auf der Maschine verhindert, dass dem Bergwerk zusätzliche Infrastrukturkosten entstehen oder sie austauschbare Batteriepacks verwalten oder lagern muss. Vielmehr konzentriert sich Caterpillar auf ein schnelles Aufladen der Batterien auf der Maschine, sodass ein Bediener eine kurze Pause einlegen und anschließend zur aufgeladenen Maschine zurückkehren kann. Neben der Fahrladerentwicklung selbst entsteht bei diesem Programm auch der Prototyp leistungsfähiger Ladestationen. Diese Ladestationen basieren auf einer eigenen Technik von Caterpillar und stützen sich auf Cat-Komponenten und -systeme.

Wie bei der Einführung neuer Produkte üblich, wird Caterpillar auf seine Kunden eingehen und neue Konstruktionen vor Freigabe der Maschine auf Herz und Nieren prüfen. Die Chemie und Technik der Batteriesysteme entwickeln sich rasend schnell. Veränderungen sind unvermeidlich und das Entwicklungsteam wird diese sich wandelnden Technologien weiterhin beurteilen, um seine Kunden aus dem Bergbausektor optimal bedienen zu können.

„Wir haben diese Maschine vor dem Versand nach Kanada im September stärksten Beanspruchungen ausgesetzt“, berichtet Armburger. „Angesichts der bisherigen Ergebnisse sind wir zuversichtlich, dass dieser Prototyp R1300G uns genau die Antworten gibt, die wir für die Entwicklung sicherer Maschinen brauchen, die den Zusagen von Cat in punkto Lebensdauer und Zuverlässigkeit gerecht werden. Alles in allem ist Caterpillar gut aufgestellt, um eine optimierte Maschine von der Stromerzeugung bis hin zur Reifenumdrehung zu entwickeln.“

Weitere Informationen:
Caterpillar Inc.
www.cat.com

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