Energieeffizienz gestalten

Nach dem aktuellen Klimaschutzprogramm der Europäischen Union sollen die EU-internen Treibhausgasemissionen bis 2030 um mindestens 55 Prozent gegenüber 1990 sinken. Auch die Menge an CO2, die durch die Bauindustrie verursacht wird, muss somit in den kommenden Jahren drastisch reduziert werden. Die Frage nach effizienten und klimaneutralen Baumaschinen rückt immer stärker in den Fokus.

Schon in der heutigen Zeit spielen die Themen Senkung des Energieverbrauchs und Reduktion von Emissionen jeglicher Art eine große Rolle. All diese Maßnahmen sind Voraussetzungen, um für die Zukunft eine nachhaltige Energieeffizienz zu erreichen. Diese ist das Maß für den Energieaufwand zur Erreichung eines festgelegten Nutzens. Die meisten Maschinen und Geräte in der Baubranche werden mit Diesel Motoren angetrieben.

Dies sollte natürlich so geschehen, dass mit weniger Kraftstoff, ohne Leistungseinbußen eine optimale Energiebilanz erreicht wird. Demnach ist eine Einsparung der Treibstoffkosten auf diesem Sektor auf den ersten Blick eher schwierig, aber mit dem heutigen Stand der Technik nicht unmöglich. Wie das scheinbar Unmögliche möglich wird, zeigt man bei Stehr. Hier erfüllt der neueste Stand der Technik schon heute die Vorgaben der Gesetzgeber für 2030!

„Energieeffizienz zu leben ist ganz einfach, wenn man das Bestehende kritisch hinterfragt und neue Ideen konsequent umsetzt,“ Jürgen Stehr.

„Energieeffizienz zu leben ist ganz einfach, wenn man das Bestehende kritisch hinterfragt und neue Ideen konsequent umsetzt,“ Jürgen Stehr.

In Zeiten ständig höherer Kraftstoffkosten und Umweltvorgaben sind es immer wieder die Maschinen von Stehr, die sich dieser Entwicklung stellen und für die Zukunft bestens gerüstet sind. So waren es die Spezialisten aus Oberhessen um Jürgen Stehr, die auch mit der Erfindung der Anbauplattenverdichter für Radlader, Traktoren, Bagger usw. bewiesen haben, dass mindestens 50 % der benötigten Energie, die bei herkömmlichen Verdichtungsgeräten benötigt wird, für unnötige, manchmal sogar schädliche Schwingungen in die Umgebung verloren geht.

Wenn diese unnötig aufzubringende Energie eingespart wird, bedeutet das 50 % weniger Kraftstoffverbrauch und in gleichem Maße weniger Erzeugung von CO2.

Durch eine gleichzeitig dreifach bessere Flächenleistung wird die CO2-Bilanz erheblich verbessert, und die Verdichtungsvorgänge lassen sich in der Zukunft energieeffizienter und kostengünstiger durchführen.

Genau diese Theorie konnte jetzt wieder einmal auf einer Baustelle bei der Firma Bagger Schenk GmbH im hessischen Limburg eindrucksvoll dargestellt werden. Da die erforderlichen Verdichtungswerte, die mit einem 13 Tonnen Walzenzug nicht erreicht wurden, kamen hier die stärksten Stehr-Hochfrequenz-Plattenverdichter SBV 160-3 mit einem 3000 Liter Wasserbehälter - angebaut am Heck und an der Front an einem Fendt 828 Vario - zum Einsatz. Bereits nach kurzer Zeit war man von der Stehr-Erfindung so überzeugt, dass die Maschine sofort auf der Baustelle verblieb.

Dazu Moritz Schenk, Juniorchef der Fa. Bagger Schenk: „Bereits nach einem Übergang erreichten wir die doppelten Verdichtungswerte gegenüber einem 13- Tonnen Walzenzug mit zwei Übergängen - das alles bei kaum merkbaren Umgebungsschwingungen“! 

Dies wird alles durch das Zusammenspiel physikalischer Formeln (Kraft gleich Masse mal Beschleunigung (f=m), die Lehre über die physikalischen Eigenschaften bei der Bodenmechanik und einer eigens von Stehr entwickelten Elektronik erreicht.

Wie dem Fachmann bekannt sein sollte, werden durch die Einwirkung der dynamischen Kräfte aufgrund Vibration in den Boden die einzelnen Körner in Schwingungen versetzt. Dadurch verlagern sich die kleineren Körner zwischen die Hohlräume der größeren Körner - es entsteht eine dichtere, tragfähigere Lage. Dies kann durch den Einsatz der Stehr-Plattenverdichter mit ihrer innovativen Technologie noch um einiges verbessert werden.

Dabei wird das zu verdichtende Material mit einer Vibrationsfrequenz von 70 Hz doppelt so schnell angeregt als die Eigenschwingungsfrequenz des zu verdichtenden Bodens. Diese liegt üblicherweise zwischen 25 bis 35 Hz und ändert sich mit dem Verdichtungsfortschritt. Leitet man die gleichen, annähernden Frequenzen in den Boden ein, werden überwiegend die Körner mit einem größeren Durchmesser zum Schwingen angeregt, während kleinere Korngrößen aufgrund der relativ geringen Beschleunigung weniger reagieren. 

Zwischen der Korngröße d und deren Eigenschwingungszahl n gilt die mathematische Beziehung d ~ 1/n². Dabei veranlassen die höheren Erregerfrequenzen verstärkt die kleineren Körner zum Schwingen, wodurch diese besser in die freien Räume zwischen den größeren Körnern wandern.

Durch zusätzlichen Druck, der durch Belastung auf das nicht schwingende Oberteil elektronisch geregelt wird, lässt sich die Flächenpressung erhöhen, und es entsteht eine wesentlich homogenere Oberfläche.  

Eine enorme Verbesserung der Verdichtung wird zusätzlich noch über eine geregelte Wasserzugabe erreicht. Da das Wasser dazu nur noch teuer aus öffentlichen Trinkwassernetzen verwendet werden kann, muss - um Ressourcen zu schützen - effizienter damit umgegangen werden, und es wird hier gleichzeitig ein bekanntes Problem gelöst. Dazu wird an der Frontseite des Schleppers ein 3000 Liter fassender Wassertank angebracht und über einen Sprühbalken das Wasser mit hohem Druck nur auf der Breite der zu verdichteten Fläche genau dosiert aufgebracht. Da das Wasser ca. 10 m vor dem Plattenverdichter auf den Boden trifft, kann es somit besser in diesen versickern, und es kommt dahin, wo es beim Verdichten gebraucht wird. Dabei umschließt das Wasser wie ein Film die Einzelkörner und wirkt wie ein Schmiermittel. Dadurch werden die Reibungskräfte enorm vermindert, es erfolgt eine schnellere Kornumlagerung mit dadurch resultierender höherer Dichte.

Da dies alles mit kaum merkbaren Übertragungsschwingungen in die Umgebung erfolgt, wird noch ein bekanntes Problem gelöst. Hochempfindliche elektronische Geräte sowie Messgeräte für GPS-Einmessungen und Baggersteuerungen arbeiten ohne Störungen, da fast keine Schwingungen mehr in die Umgebung übertragen werden.

Wer gut schmiert, verdichtet gut.

Der maßgebliche Energiekostenfaktor im Bauprozess stellt der Dieselverbrauch von Baumaschinen dar. Steigende Kraftstoffpreise und immer strengere Umweltvorgaben erfordern nachhaltigen, energieeffizienten Umgang mit den bestehenden Ressourcen und gewinnen immer mehr an Bedeutung.

Das alte Sprichwort besagte schon: „wer gut schmiert, der gut fährt“. Die Schmierung ist nicht nur dort ein wichtiger Faktor, sondern auch bei der Verdichtung im Straßen- und Tiefbau.  Nur geschmiert wird hier nicht mit Öl, sondern mit Wasser. Das Wasser dafür darf nach den neusten Umweltbestimmungen nicht mehr aus öffentlichen Gewässern wie Flüssen, Seen oder Teichen entnommen werden. Die Entnahme ist nur noch aus öffentlichen Netzen erlaubt.

Auch hier wurde die Denkfabrik bei Stehr in Gang gebracht. Es wurden Prioritäten zu neuen Entwicklungen gesetzt, mit denen die bekannten Probleme wieder einmal auf einfache Art gelöst werden. Diese bestehen oftmals darin, dass der zu einer guten Verdichtung benötigte Wassergehalt des Bodens nicht ausreicht, um optimale Verdichtungsergebnisse zu gewährleisten. Durch die schnell aufeinander folgende Krafteinleitung, die von dynamisch wirkenden Verdichtungsgeräten ausgehen, setzen sich die Körner des Verdichtungsmaterials in Bewegung. Ihre gegenseitige Reibung ist so stark, dass eine gute Kornumlagerung in eine dichtere Position nicht möglich ist. Bei einem zu geringen Wassergehalt sind die Reibungskräfte zwischen den Einzelkörnern sehr hoch, daraus resultiert eine schlechte Kornumlagerung und es wird keine optimale Verdichtung erreicht. Um das Problem zu lösen und den Ablauf auf größeren Baustellen zu optimieren gibt es wieder was Neues aus der Stehrschen Ideenschmiede. Ein Anhänger für Traktoren, oder Aufbau für LKW mit angebauten, bekannten Stehr Plattenverdichtern. Die Wassermenge, wird elektronisch geregelt und ca. 10 Meter vor den Plattenverdichtern über Hochdruckdüsen aufgebracht. Somit kann die optimale Wassermenge auch in tiefere Schichten vor den Plattenverdichtern eindringen. Das Ergebnis: viel BESSERE, SCHNELLERE, KRAFTSTOFF- und CO² sparende, ENERGIEREFFIZIENTE Verdichtung, alles Argumente die sich immer mehr Verdichten.   

Das Straßennetz der Elfenbeinküste hat eine Länge von ca. 85.000 Kilometern, davon sind 75.500 Kilometer unbefestigt. Über diese quälen sich ca. 600.000 Fahrzeuge, größtenteils Gebrauchtwagen, aus europäischen Ländern. Der öffentliche Verkehr wird fast zur Gänze auf der Straße abgewickelt, wovon etwa drei Viertel, ganz besonders die strategisch wichtige Nord-Süd-Verbindungen sich in einem schlechten Zustand befinden. So wurden in den vergangenen Jahren nur etwa 25 % dessen ausgegeben, was notwendig gewesen wäre, um das Straßennetz zu warten und wieder in Stand zu setzen. Nur ca. 30 % der Landbevölkerung im Umkreis von zwei Kilometern hat Zugang zu einer ganzjährig befahrbaren Straße. Es wären etwa 20.000 km neue Straßen notwendig, um 80 % der Ackerbaugebiete und damit 50 % der Landbevölkerung zu erschließen. Dieser außerordentlich hohe Wert schwächt enorm die Wettbewerbsfähigkeit der Elfenbeinküste als Transitland für den Handel mit seinen Nachbarstaaten.

Über das Internet wurde die Regierung des westafrikanischen Landes auf die innovativen Stehr-Maschinen aufmerksam. So weilte vor kurzem ein Team von Spezialisten mehrere Tage in Oberhessen, um sich über die Stehr Maschinen zum Unterhalt und Instandsetzung von Straßen mit wassergebundenen Decken zu informieren. Durch praxisgerechte Vorführungen auf dem Stehr-Vorführgelände, so wie bei der Montage der Maschinen war man schnell davon überzeugt, dass genau diese innovativen, einfachen Stehr-Maschinen riesige Probleme auch in dem Land auf kostengünstige Art lösen können.

Somit werden vorhandene Mittel viel effektiver, schneller und besser eingesetzt. Ein besonderes Augenmerk legte man dabei aber auch auf eine optimale Energiebilanz, hervorgerufen von mindesten 50 % weniger Energiebedarf aber bei dreifacher Leistung. So werden demnächst 10 Einheiten, bestehend aus 10 Traktoren mit 200 PS, 10 Anbaugrader SUG 35 mit Plattenverdichtern SBV 80 H3, 5 Bodenstabilisierungsfräsen SBF 24 L mit Streuern, 5 Plattenverdichter SBV 160/2 und 5 Grabenfräsen SGF 800 mit einem Wert von über 3 Millionen auf den Weg in das westafrikanische Land gebracht.