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Die Entwicklung aller Energiesysteme vorantreiben

Wie werden sich Gabelstapler und Lagertechnik in der Zukunft mit Energie versorgen? Die Frage steht bei vielen Planern im Zentrum, weil neue technologische Lösungen erhebliche Vorteile bieten. Sicherheit und Produktivität der Fahrzeuge lassen sich mit ihnen verbessern sowie Prozesse effizienter steuern. Aber auch etablierte Energiesysteme bieten noch Potenziale. Linde Material Handling treibt die Entwicklung in allen Bereichen voran.

 

Die aktuelle Situation ist vergleichbar mit dem Automobilbau: Verschiedene alternative Energiesysteme für Flurförderzeuge konkurrieren mit konventioneller Technik, für die es ebenso gute Argumente gibt. Letztlich kommt es ganz entscheidend auf den Anwendungsbereich der Fahrzeuge an.

Unterschiedliche Marktentwicklungen

So werden heute immer häufiger Elektrostapler eingesetzt, wo bislang nur Treibgas- oder Dieselstapler im Einsatz waren – und nicht nur bei den kleinen Fahrzeugen: Linde bietet seit 2014 E-Stapler bis acht Tonnen Traglast. Entsprechend wächst derzeit nicht nur bei der Lagertechnik die Nachfrage nach Fahrzeugen mit Lithium-Ionen-Batterie (Li-Ionen-Batterien). Sie lassen sich schneller als konventionelle Blei-Säure-Batterien laden. Außerdem ist ihre Lebensdauer deutlich länger, ihre Energiedichte höher und sie müssen nicht gewartet werden. In den USA sind zudem Brennstoffzellen-betriebene Flurförderzeuge weit verbreitet. Sie werden in wenigen Minuten aufgeladen. Beide Energiesysteme haben den Vorteil, elektronisch gesteuert zu werden. Zu Ladungs- und Wartungszustand fallen deshalb exakte Daten an. Mittels IT lassen sich zum Beispiel die Ladeprozesse steuern und überwachen – eine Voraussetzung für Industrie-4.0-Lösungen.

Trotzdem setzen viele Anwender nach wie vor auf den Betrieb konventioneller Blei-Säure-Batterien, weil die Anschaffungskosten für alternative Energiesysteme höher sind. Deren Betrieb ist nicht in jedem Anwendungsfall wirtschaftlich umsetzbar. Ein Einsatz rechnet sich, je intensiver die Technik genutzt wird, beispielsweise im Mehrschichtbetrieb. Vor diesem Hintergrund treibt Linde die technische Entwicklung in allen Bereichen weiter voran. Letztlich geht es den Experten immer darum, dem Kunden das produktivste Gesamtsystem zur Verfügung zu stellen sowie die dafür notwendige Lade- oder Tankinfrastruktur aufzubauen.

Auch bei der Nachhaltigkeitsbetrachtung des jeweiligen Energiesystems unterstützt Linde seine Kunden. Mithilfe einer eigenen zertifizierten Ökobilanzmethodik kann die Umweltwirkung jedes Produkts über den gesamten Lebenszyklus hinweg bewertet werden.

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Die Li-Ionen-Batterie

Schnelleres Aufladen, mehr Leistung, höhere Lebensdauer: Im Vergleich zu konventionellen Blei-Säure-Modellen weisen Li-Ionen-Batterien eine ganze Reihe von entscheidenden Vorteilen auf. Die Technologie steht zudem für deutlich mehr Sicherheit, weil Servicearbeiten an der Batterie komplett entfallen.

Der Vergleich zwischen beiden Batteriearten beeindruckt in jedem Detail, zum Beispiel beim Ladevorgang: Während die von Linde eingesetzten Li-Ionen-Batterie in nur 1,5 Stunden vollständig geladen ist, benötigt der Vorgang bei einem vergleichbaren Bleisäure-Modell rund acht Stunden. Auch bei der Ladung unterscheiden sich die Energiesysteme: Die Li-Ionen-Technologie kann bis auf zwei Prozent entladen werden, bei der Bleisäure-Variante beträgt dieser Restbestand bis zu 20 Prozent. Dazu kommt, dass die Blei-Säure-Batterie nur rund 1.250 Ladevorgänge ohne Einschränkung übersteht. Danach reduziert sich ihre speicherbare Restenergie auf 50 Prozent. Bei der Li-Ionen-Alternative sind hingegen doppelt so viele Ladevorgänge ohne größere Einschränkung möglich. Zugleich verfügt sie auch danach noch über eine Restenergie von 75 Prozent. Ein Batteriewechsel wird also deutlich seltener nötig – ein enormer Kostenvorteil.

Christian Barkschat, Fuhrparkleiter bei der Gusto AG

Gusto AG: Lithium-Ionen-Batterien für den Großhandel

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Einsatzbeispiel Danone: perfekt vernetzt

Welche Möglichkeiten die Li-Ionen-Technologie darüber hinaus eröffnet, verdeutlicht ihr Einsatz beim französischen Lebensmittelkonzern Danone am Standort La Sablonnière in der Normandie. Einer der Hauptgründe für den Einsatz hier ist ihre Vernetzbarkeit: Die Flurförderzeuge besitzen eine Schnittstelle, über die die Batterie mit dem Stapler kommuniziert. Wird die Ladung schwächer, drosselt das Fahrzeug seine Leistung selbstständig. Ohne zusätzlichen Ladeprozess wird so die benötigte Schicht zu Ende gebracht. Ähnlich wichtig ist die sehr präzise, messbare Entladung der Li-Ionen-Batterie. Einer der Routenzüge bei Danone muss zum Beispiel jede Stunde genau einmal 15 Minuten fahren. Dazwischen stoppt das Fahrzeug dann kurz an der Ladestation – eine perfekte Taktung.

Harald Will, Entwicklungsleiter der KION Group

Harald Will, Entwicklungsleiter der KION Group, über die Möglichkeiten der Li-Ionen-Batterietechnik im praktischen Einsatz.

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Die Brennstoffzelle

Neben der Li-Ionen-Technologie wird sich die Wasserstoff-Brennstoffzelle mittel- bis langfristig als eine weitere Antriebstechnologie in der Intralogistik durchsetzen, so die Einschätzung vieler Experten. Einer ihrer größten Vorteile: Das Brennstoffzellen-Hybridsystem wird in wenigen Minuten betankt. Zudem ist es relativ wartungsarm und umweltfreundlich.

Schnellere Betankung, das heißt natürlich: Die Verfügbarkeit der Gabelstapler und Schlepper nimmt deutlich zu. Gerade im Mehrschichtbetrieb ist das ein großer Vorteil. Zudem wird bei den Fahrzeugen von Linde die gewonnene Bremsenergie in der Li-Ionen-Batterie des Hybridsystems gespeichert und bei Lastspitzen wieder abgegeben. Den Grundleistungsbedarf erzeugt die Brennstoffzelle. Dazu kommen weitere Vorteile: Ein Batteriewechsel ist ebenso überflüssig wie platzraubende Ladestationen oder Ersatzbatterien. Grundvoraussetzung ist allerdings eine Wasserstoffinfrastruktur.

Praxisstudie bestätigt Wirtschaftlichkeit

Eine umfassende Untersuchung der wirtschaftlichen und technischen Möglichkeiten dieser Technologie haben die BMW Group, Linde Material Handling und der Lehrstuhl Fördertechnik Materialfluss Logistik der Technischen Universität München gemeinsam durchgeführt. Flurförderzeuge mit Wasserstoffantrieb kamen dafür im Karosseriebau der BMW-i-Fahrzeuge in Leipzig zum Einsatz – über 20.000 Betriebsstunden lang. Das Ergebnis: Der gemeinsam entwickelte Wasserstoffantrieb für Flurförderzeuge ist heute schon marktfähig und unter bestimmten Bedingungen wirtschaftlich einsetzbar. In der Summe konnte die Technologie mit ihrer hohen Verfügbarkeit sowie beim Einsatz von regenerativ erzeugtem Wasserstoff mit ihren geringeren Umweltauswirkungen punkten.

Wasserstoffproduktion im Fokus

Aber wie umweltfreundlich wird Wasserstoff überhaupt produziert? Bisher fällt das Gas vor allem als Nebenprodukt in der Chemiebranche an und wird hier meist gleich weiterverwendet. Ein großer Anteil entsteht zudem durch die Umwandlung von Erdgas. Es gibt aber Alternativen. Beispielsweise wird bereits klimaneutrales Biogas bei der sogenannten thermochemischen Konversion verwendet. Eigentlich benötigt man für die Produktion aber nur Wasser und Strom – Letzteres kann zum Beispiel von Wind- und Solaranlagen stammen. Mit großen Elektrolyseanlagen ist es dann möglich, den Wasserstoff ohne jegliche CO2-Emission zu produzieren. Nach Einschätzung von Experten nimmt die allgemeine Bedeutung der Energiequelle und mit ihr die Produktion dieses „grünen Wasserstoffs“ in den nächsten Jahren zu.

Forschungsergebnisse überzeugen

Insgesamt hat Linde mit verschiedenen Partnern bereits zwei umfangreiche Untersuchungen der Technologie im Einsatz durchgeführt. Neben der angesprochenen Erprobung bei BMW gab es einen Testbetrieb im Umschlaglager von DB Schenker in Hörsching. An beiden Standorten wurde dafür eine Betankungsstation erreichtet. Die Ergebnisse gleichen sich: Die Wasserstoffinfrastruktur funktionierte direkt ohne Störungen, die Ausfallsrate der Fahrzeuge liegt auf dem Niveau der Batteriefahrzeuge und die Fahrer nehmen die Technologie ohne Berührungsangst an. Interessant ist auch die gemessene Ökobilanz in Hörsching – hier stammte der Wasserstoff aus umgewandeltem Biogas: Im Vergleich zu Fahrzeugen mit Blei-Säure-Batterien, die mit einem Strom aus EU-Mix aufgeladen werden, sinken die Treibhausgas-Emissionen um rund 75 Prozent.

Mehr dazu im Linde Nachhaltigkeitsbericht

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Linde analysiert Ökobilanz

Wie umweltfreundlich sind Gabelstapler, Hubwagen und Co.? Kunden von Linde, die ihre eigene Umweltleistung bewerten und optimieren möchten, erhalten dafür belastbare Daten. Zusammen mit dem Fraunhofer Institut für Bauphysik hat Linde eine Methode zur Bewertung der Umweltwirkung seiner Gabelstapler und Lagertechnikgeräte im gesamten Produktlebenszyklus entwickelt. Der Ansatz reicht von der Rohstoffgewinnung, der Herstellung jedes einzelnen Bauteils über Transport und Nutzungsphase bis hin zur Verwertung der Fahrzeugkomponenten. Alle wesentlichen Umwelteinflüsse wie Wasserverbrauch, Treibhausgase, Luft und Bodenemissionen etc. werden dabei berücksichtigt. Die so gewonnenen Erkenntnisse fließen in den Design- und Entwicklungsprozess bei Linde mit ein. Die TÜV-zertifizierte Methodik ermöglicht es aber auch, Sonderkonfigurationen für Kunden oder den Austausch einzelner Komponenten hochpräzise zu analysieren. Beim H2IntraDrive-Projekt wurde die Methodik verwendet, um die Nachhaltigkeitsaspekte für den Einsatz der Brennstoffzellen-Fahrzeuge zu bewerten.

Mark Hanke, Abteilungsleiter Komponentenvorentwicklung bei Linde Material Handling

Mark Hanke, Abteilungsleiter Komponentenvorentwicklung bei Linde Material Handling, über Chancen und Möglichkeiten der Brennstoffzelle im Antrieb von Flurförderfahrzeugen

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