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Elektrifizierte Kraftpakete: Sarens macht „Sarens Giant Cranes“ fit für wechselnde Projekte
Tonnenschwere Lasten sicher bewegen – und gleichzeitig Energie effizienter nutzen: Sarens, weltweit führend im Bereich Schwerlasthebe- und Spezialtransporte, hat für die neue Generation seiner „Sarens Giant Cranes (SGC)“ ein elektrisches Antriebskonzept realisiert. Im Fokus standen drei Ziele: hohe Leistungsdichte, feinfühlige Steuerung und eine modulare Architektur, die sich im Mietgeschäft schnell an wechselnde Projekte anpassen lässt. Dazu setzt Sarens auf eine Komplettlösung von Bosch Rexroth: ctrlX AUTOMATION als offene Automatisierungsplattform, elektrische Antriebs- und Versorgungstechnik sowie robuste eLION Off-Highway-Antriebe für dezentrale Achsen.
Mietkrane müssen sich kurzfristig konfigurieren lassen: Je nach Baustelle, Standort oder Hubaufgabe variieren Anschlussleistung und Anzahl der Winden. Gleichzeitig gelten hohe Anforderungen an Sicherheit und Verfügbarkeit – auch unter rauen Umweltbedingungen und bei weltweit unterschiedlichen Netzen und Klimazonen (von subpolar bis tropisch). Sarens benötigte daher ein Konzept, das sich über Hardware und Topologie skalieren lässt und die Inbetriebnahme sowie Rekonfiguration beschleunigt.
„Der Umstieg von etablierten hydraulischen Systemen auf elektrische Antriebstechnologie war anspruchsvoll“, erklärt Kris Colman von Sarens. „Neben robusten Komponenten benötigten wir ein Steuerungs- und Versorgungskonzept, das die enorme Leistung sicher und präzise beherrscht. Bosch Rexroth war bei uns bereits als Partner für hydraulische und elektrische Antriebs- und Steuerungstechnologie etabliert – darauf konnten wir aufbauen.“
Modulare Power-Container
Herzstück ist ein modulares Containerkonzept (Electric Power Container, EPC): Mehrere EPC speisen einen gemeinsamen DC-Zwischenkreis; jeder Container stellt 680 kW Versorgungsleistung bereit. Perspektivisch sind – je nach Kran und Leistungsbedarf – bis zu fünf Container pro System möglich. So lässt sich die Anschlussleistung skalieren, ohne das Gesamtsystem neu zu denken.
In jedem Container arbeitet eine ctrlX COREplus X7 inklusive ctrlX I/O als zentrale Plattform für Steuerungs- und Kommunikationsaufgaben. Die Slewing Units des EPC und die Winden setzen auf entsprechende Safety- und Logic-Komponenten von Bosch Rexroth.
Für die Kranzentralsteuerung nutzt Sarens eine Embedded-Steuerung XM22, die kundenseitig programmiert wird. Die Visualisierung erfolgt über die Web-basierte HMI WebVisu und kann im Kranleitstand aufgerufen werden – wartungsfreundlich und flexibel erweiterbar. Die elektrische Antriebstechnik für Pumpen und Lüftungskühler wird über ctrlX DRIVE realisiert und mit der DC-Versorgung (unter anderem über IndraDrive ML) gekoppelt.
Dezentrale Achsen – Winden- und weitere Antriebe – sind mit robusten eLION Off-Highway-Wechselrichtern und -Motoren kombiniert, um Witterung und rauen Bedingungen standzuhalten. Hydraulische Einheiten verbleiben dort, wo sie funktional erforderlich sind – unter anderem zur Ansteuerung der Drehmotorik und zur Aktivierung von Bremsentlastungszylindern.
Droop-Curve: stabile Energieverteilung
Ein durchgängiges DC-Netz verbindet Versorgung und Antriebe miteinander. Dabei sorgt eine Kennlinienregelung (Droop-Curve) für eine stabile, lastgerechte Verteilung im DC-Zwischenkreis und erleichtert das Zusammenspiel mehrerer Einspeiser. Die EPC-Versorger sind in Ringtopologie verschaltet – daraus entsteht eine redundante DC-Versorgung, die die Verfügbarkeit erhöht.
Für Fälle, in denen Rekuperation nicht genutzt werden kann, sorgen wassergekühlte Bremswiderstände für kontrollierte Energieableitung. Zusätzlich werden DC-Lastabgänge überwacht und Achsen eindeutig zugeordnet, unter anderem per Testspannung. Das beschleunigt Diagnose, Service und die modulare Rekonfiguration.
Elektrifizierung – dort, wo sie den Unterschied macht
Ein zentraler Aspekt der Elektrifizierung war die Drehbewegung: Ein eLION-Elektromotor treibt einen A2FM-Axialkolbenmotor als Pumpe an und stellt im geschlossenen Kreislauf den benötigten Volumenstrom und Druck bereit (Nenndruck bis 350 bar, Spitzendruck bis 400 bar). Spül- und Speisekreise sichern Ölqualität durch Filtration und Kühlung. eLION-Motoren treiben zudem Hilfspumpen für Bremsfunktionen, und Positionsschalter an Bremsventilen unterstützen die Sicherheitslogik durch eindeutige Bremsstellungsrückmeldung.
Inbetriebnahme im Realbetrieb: Feuertaufe in Rotterdam
Vom Konzept bis zum ersten Prototyp vergingen rund 1,5 Jahre. Funktionen wie Droop-Curve-Regelung, Überwachungslogik und Synchronbetrieb der eLION-Antriebe über CAN-Bus wurden im vollständig aufgebauten System finalisiert. Der Prototyp wurde im Hafen von Rotterdam in Betrieb genommen und dort gleich auf die Probe gestellt: Er musste während der Inbetriebnahme direkt ein Schiff mit den Fundamenten für Offshore-Windkraftanlagen beladen. Kurzzeitige Ausfälle konnten dank redundanter DC-Topologie und Serviceunterstützung schnell behoben werden. Das Projekt wurde von Bosch Rexroth Belgien in enger Zusammenarbeit mit Bosch Rexroth Deutschland umgesetzt.
Ergebnis: Höhere Effizienz, präzisere Steuerung, weniger Wartungsaufwand
Sarens erzielt mit der neuen Antriebsgeneration signifikante Effekte: bis zu 50 % höhere Energieeffizienz (je nach Einsatzprofil, u. a. durch Rekuperation und optimierte Energieverteilung), eine feinfühligere Regelung für präzisere und sicherere Lastpositionierung sowie reduzierter Wartungsaufwand gegenüber klassischen hydraulikdominierten Konzepten. Gleichzeitig sinken lokale Emissionen im Betrieb, und der Hydraulikanteil wird auf notwendige Teilfunktionen begrenzt – ein wichtiger Schritt in Richtung Nachhaltigkeit im Schwerlastsegment.
„Wir konnten buchstäblich gleich mehrere Potenziale heben: Leistung bedarfsgerecht skalieren, die Verfügbarkeit erhöhen und zugleich den Energieeinsatz deutlich optimieren“, sagt Kris Colman. „Die präzise elektrische Regelung erleichtert das sichere Positionieren schwerster Lasten – und die modulare Struktur hilft uns, Krane schneller für neue Projekte zu konfigurieren und zusammenzustellen.“
Bereit für den Ausbau
Das System ist auf Wachstum ausgelegt: Der Kran kann um zusätzliche Hebewinden, Fahrantriebe für schienenbetriebene Fahrbewegungen sowie eine weitere DC-Versorgung erweitert werden. Dank des modularen Konzepts lässt sich die Integration zusätzlicher Komponenten in kurzer Zeit realisieren.
Im nächsten Schritt wird die Elektrifizierung bestehender hydraulischer Krane evaluiert. So kann Sarens perspektivisch auch seine Bestandskrane zukunftsfähig weiterentwickeln und den CO2-Abdruck eines jeden Kranes deutlich senken.
(Image source: SARENS)
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