Effiziente Turmdrehkrane: Mit Schwerkraft Lasten heben

Krane bewegen in unzähligen Hebe- und Senkzyklen grosse Tonnagen. Beim Absenken von Lasten lässt sich Energie zurückgewinnen, die danach fürs Anheben zur Verfügung steht. Das System hat sich in der Praxis bereits bewährt.

Quelle: rollende Werkstatt Kran AG - Marc Risi

Bei diesem Kran ist das Energierückgewinnungssystem bereits implementiert.

Krane sind auf Baustellen Dreh- und Angelpunkt der Effizienz und rationellen Feinlogistik. Im Schwenkbereichs des Auslegers gelangen Bewehrungen, Frischbeton und Ziegel punktgenau zu Verarbeitungsstellen, ebenso schweres Hilfsmaterial oder Bauteile. Mitunter hängen bei einem Kranhub mehrere Tonnen am Haken. Je nach Krantyp kann die Tragkraft an der Spitze des Auslegers bei mehreren Tonnen liegen, wobei die maximale Tragkraft ein Mehrfaches davon sein kann. Täglich werden bei unzähligen Hebe- und Senkzyklen hohe Tonnagen bewegt. 

Effizienz und Verfügbarkeit entscheidend

Beim Absenken von Lasten liesse sich mit dem Bremsvorgang Energie zurückzugewinnen. Bereits ein leerer Betonkübel mit einem Gewicht von mehrere hundert Kilogramm könnte beim Absenken Bremsenergie erzeugen. Viel grösser ist der Effekt, wenn nach dem Aushärten des Betonkörpers Schalungen, Stahlstützen und schwere Gerätschaften wieder zurück zum Rüstplatz gehoben werden müssen. Dieses Potenzial der Bremsenergie hat die in Sachseln domizilierte «rollende Werkstatt Kran AG» schon vor Jahren erkannt. 

Auf Baustellen war das Kranunternehmen mit stetig steigenden Anforderungen bezüglich Energieeffizienz und Netzverfügbarkeit konfrontiert. Beides liesse sich mit modernster Technik optimieren, so die Idee. Effizienz und rasche Verfügbarkeit von Elektrizität waren für das Kranunternehmen daher zentral für den Entscheid, die Umsetzung eines Energierückgewinnungssystem (ERS) voranzutreiben. Mit dem Konzept «Greenpower» wurde dazu in den letzten Jahren technisch die Voraussetzungen geschaffen.

Dabei waren kleinere und grössere Hürden technischer Art zu überwinden. In Zusammenarbeit mit spezialisierten Firmen wurden die Grundlagen geschaffen für die Umsetzung des Konzepts «Greenpower». Dabei waren wichtige technische Anforderungen für die jeweiligen Krantypen zu klären oder mögliche Anpassungen bei Elektronik und Mechanik zu evaluieren. Zugleich erfolgte die Schulung des Montage- und Servicepersonals der Kran AG.  Das technisch anspruchsvolle Projekt haben dann die Spezialisten des Kranunternehmens umgesetzt. Schliesslich war 2025 der erste Kran umgerüstet.

20 bis 50 Prozent geringerer Stromverbrauch

Dem ERS zu Grunde liegt das Prinzip, mit der Schwerkraft und dem Elektromagnetismus zwei Urkräfte Wirkung entfalten zu lassen. Die Gravitationskraft wird in elektrische Energie umgewandelt, der Strom in Akkuzellen gespeichert, um ihn beim nächsten Kranhub wieder anzapfen zu können. Dazu ist der Kran mit Batteriespeichern ausgestattet (siehe Kasten). Damit lassen sich beispielsweise Lastspitzen zu Beginn des Hebevorgangs brechen, wenn der Energiebedarf am grössten ist.

Bei einem Kran mit durchschnittlichen Ausmassen hängt der Energieverbrauch auch von der Grösse des Antriebs ab. Auch die Einsatzbedingungen haben Einfluss auf das Energiesparpotenzial, beispielsweise ob es sich um Hochbauarbeiten oder um Rückbauten handelt. Mittlerweile sind drei umgebaute Krane im Einsatz. Geplant ist, bei weiteren Maschinen im Rahmen einer Revision das ERS einzubauen. Insgesamt wird der Energieverbrauch gesenkt, was zu tieferen Betriebskosten führt. Nach Angaben des Kranunternehmens liegt die Energieersparnis in einer Spanne von 20 bis 50 Prozent. 

Kosten «im tiefen sechsstelligen Bereich»  

Neben der Rückgewinnung von Energie bietet das Konzept weitere Vorteile. Die Etablierung von «Greenpower» eigne sich besonders für Baustellen mit eingeschränkter Stromversorgung. Diese befänden sich oft am Rand von Versorgungsnetzen oder in alpinen Regionen. Da die zurückgewonnene Energie in einen Speicher fliesse, werde die Leistungsaufnahme aus dem Netz deutlich reduziert. Das wiederum erweitere den Aktionsradius. Momentan werden die im Einsatz stehenden Krane weiteren Tests unterzogen und die Energieeffizienz optimiert. Ein ERS lässt sich auch bei anderen Krantypen umsetzen. Die Kosten für die Umrüstung lagen nach Angaben der rollenden Werkstatt Kran AG «im tiefen sechsstelligen Bereich».  

Quelle: rollende Werkstatt Kran AG - Marc Risi

Wenn Tonnen am Haken hängen, lässt sich die Bremsenergie beim Absenken der Last zurückgewinnen.

Die tieferen Stromkosten leisteten einen wichtigen Beitrag zur Amortisation der Investitionen. Zudem könnten kostspielige Installationen vermieden werden, beispielsweise wenn sich der Einsatzort in Gebieten mit ungenügender Netzverfügbarkeit befinde. Aktuell müssten oft noch leistungsstarke Stromanschlüsse zur Baustelle gezogen werden. Mit dem ERS genügt laut der «rollenden Werkstatt Kran AG» für den Betrieb ein kleiner Stromanschluss des öffentlichen Netzes. Mit dem ERS-Konzept spielt die Firma in der Branche eine Vorreiterrolle. Potenzial vorhanden für den Einbau eines ERS sei bei Kranen mit grosser Hubkraft und hoher Anschlussleistung. Wirtschaftlich sinnvoll sind auch Umbauten bestehender Krane mit Ansteuerungen, welche sich am Ende der Nutzungsdauer befinden. Nach einem Umbau kann ein Kran mit neuster Antriebstechnologie wieder einige Jahre verwendet werden.