Leistungs- und Energieanalyse elektrischer und dieselhybrider mobiler Brecher

Die Bezeichnung „elektrisch" verrät bei einem mobilen Brecher nicht, woher die Energie kommt; sie sagt nur, dass Brecher, Sieb und Bänder von Elektromotoren angetrieben werden. Dieselben Motoren können in einer Woche über einen Netztransformator und in der nächsten über den Dieselgenerator auf dem Fahrgestell versorgt werden – und die Energiekosten pro Tonne fallen in beiden Fällen völlig unterschiedlich aus. Auch „Diesel-Hybrid" wird von Hersteller zu Hersteller anders verwendet. Dieser Beitrag trennt die Antriebsarchitekturen sauber, zeigt, was die Leistungsangaben auf den Produktseiten von General Makina aussagen und was nicht, und erklärt, wie man Netz und Generator mit derselben Formel vergleicht. Verbrauchswerte oder Einsparprozente nennen wir nicht; sie werden auf der Baustelle gemessen, nicht aus dem Katalog abgelesen.

Den Antriebsstrang richtig benennen: vier Architekturen

Bei mobilen Brech- und Siebanlagen gelangt die Energie auf vier grundlegenden Wegen vom Kraftstoff oder vom Netz in den Brechraum. Bevor Sie Angebote vergleichen, sollte klar sein, zu welcher Gruppe die Maschine gehört, denn Leistungs- und Wartungsverhalten folgen aus dieser Einordnung.

• Direkt-mechanischer Diesel: Der Dieselmotor treibt den Brecher über Kupplung und Riemen direkt an; Nebenverbraucher laufen hydraulisch oder über eine kleine Lichtmaschine. Die Brecherdrehzahl hängt an der Motordrehzahl.
• Diesel-hydraulisch: Der Motor treibt Hydraulikpumpen an; Brecher, Bänder und Fahrwerk laufen über Hydraulikmotoren. Flexibel, aber jede Energieumwandlung kostet Leistung in Form von Wärme.
• Diesel-elektrisch (mit Generator): Der Dieselmotor treibt nur den Generator; alle Verbraucher der Anlage sind Elektromotoren. Die Motoren sind elektrisch, die Energiequelle bleibt Kraftstoff.
• Netzbetrieb: Dieselben Elektromotoren werden über Trafo und Schaltschrank direkt aus dem Netz gespeist; auf der Baustelle gibt es keinen Kraftstofftank.

In der Branche meint „Hybrid" meist die Kombination aus der dritten und vierten Architektur: Die Maschine kann mit eigenem Generator arbeiten und wird auf einem Platz mit Netzanschluss über einen externen Einspeisepunkt versorgt, während der Generator abgeschaltet bleibt. Manche Hersteller nennen auch Maschinen mit elektrischem Brecherantrieb und hydraulischem Fahrwerk so. Das ist eine Beschreibung des Prinzips; auf den Produktseiten von General Makina ist kein Modell als Hybrid ausgewiesen. Steht in einem Angebot „Hybrid", lassen Sie sich schriftlich auflisten, welcher Verbraucher aus welcher Quelle gespeist wird.

Was die Katalogdaten sagen: Energiequelle je Modell

Bei den radmobilen mobilen Steinbrechern und den raupenmobilen Brechern von General Makina wird die Leistung als Generator- bzw. Aggregatleistung in kVA angegeben. Bei den Siebanlagen steht in der Energiezeile schlicht „Generator oder Netz". Die folgende Tabelle fasst ausschließlich Werte aus den Produkttabellen zusammen; ein Strich bedeutet, dass die Produktseite keinen Wert nennt.

Daraus folgen drei konkrete Punkte. Erstens: Die Anlagenleistung steht in kVA, die Brechermotorleistung in kW – beide lassen sich nicht direkt ins Verhältnis setzen. Die tatsächlich abgebbare Wirkleistung eines Generators ist die kVA-Angabe mal Leistungsfaktor (P = S × cos φ), und sie verteilt sich auf alle Verbraucher: Aufgeber, Bänder und Sieb ebenso wie den Brecher. Zweitens: Bei der mobilen Brech- und Siebanlage General 640 ist der Generator optional; eine Konfiguration ohne Generator für einen Platz mit Netzanschluss lässt sich also im Angebot besprechen. Bei den übrigen radmobilen Modellen ist der Generator in der Produkttabelle als Ausrüstung aufgeführt. Drittens: Die GNR-ME-Siebanlagen sind für beide Quellen ausgelegt – auf einem Platz kann also der Brecher am Generator und die Siebstrecke am Netz laufen.

Leistungsunterschiede: Drehzahlstabilität, Anlauf und Produktqualität

Ein Elektromotor dreht mit einer Drehzahl, die von der Frequenz seiner Versorgung abhängt. Die Netzfrequenz bleibt auch unter Schwerlast praktisch konstant; am Generator führt ein plötzlicher Lastsprung zu einem kurzen Frequenz- und Spannungseinbruch, bis der Dieselregler nachgezogen hat. Beim Prallbrecher ist die Rotorumfangsgeschwindigkeit einer der Hauptfaktoren für die Kornkurve. Der Prallbrecher GNR-01 im GM 100 ist zum Beispiel mit 1500 U/min angegeben; wie gut diese Drehzahl unter Last gehalten wird, beeinflusst den Anteil kubischen Korns und die Rücklaufmenge vom Sieb. Beim Backenbrecher wirkt sich die Drehzahlschwankung weniger auf das Produkt aus, doch Anlauf und Wiederhochlauf mit vollem Brechraum bleiben auch hier die schwerste Belastung für den Generator.

Für den Anlauf gibt es drei Werkzeuge: Sanftanlasser, Frequenzumrichter und sequenzielles Zuschalten. Auf der Produktseite der mobilen Brech- und Siebanlage General 01 werden ein Touchscreen-Bedienfeld mit Sanftanlasser, Frequenzregelung und Fernüberwachung genannt; den Lieferumfang für Ihr Modell sollten Sie im Angebot bestätigen lassen. Beim sequenziellen Zuschalten starten Bänder und Sieb entgegen dem Materialfluss, also vom Haldenband rückwärts; der Brecher läuft leer hoch, der Aufgeber kommt zuletzt. So muss der Generator nie die Anlaufströme mehrerer großer Motoren gleichzeitig tragen, und am Netz erleichtert es die Auslegung von Sicherungen und Trafo.

Hier zeigt sich der Nutzen des Hybridprinzips auf der Leistungsseite: Bei einer diesel-elektrischen Maschine ist der Motor der Momentanlast des Brechers nicht direkt ausgesetzt; er treibt den Generator mit konstanter Drehzahl an, Schwankungen der Brecherdrehzahl fängt die elektrische Seite ab. Mit Netzeinspeisung verschwinden sie nahezu. Beim direkt-mechanischen Diesel schlägt jede Last am Brecher auf die Motordrehzahl und damit auf die Rotordrehzahl durch.

Energiekosten: Netz und Generator in einer Formel vergleichen

Der einzig ehrliche Vergleich rechnet beide Quellen auf Kosten pro Tonne um. Verbrauch und Preise setzen Sie ein; die Formel bleibt gleich.

• Netz: Energiekosten pro Tonne = (mittlere Leistungsaufnahme in kW × Strompreis je Einheit) ÷ Netto-Stundenleistung (t/h) + (Anschlussinvestition ÷ Gesamttonnage an diesem Standort).
• Generator: Energiekosten pro Tonne = [(Kraftstoffverbrauch in l/h × Kraftstoffpreis je Einheit) + stündlicher Anteil für Generatorwartung und Öl] ÷ Netto-Stundenleistung (t/h).

Der zweite Term der Netzformel wird in den meisten Rechnungen vergessen. Trafo, Kabeltrasse und Verteilerschrank werden einmal installiert; ihr Gewicht pro Tonne hängt von Standzeit und Gesamtproduktion ab. Im langlebigen Steinbruch wird der Term klein; auf einer Straßenbaustelle von wenigen Monaten entsteht hier meist der Vorteil des Generators. In der Generatorformel versteckt sich der Leerlauf: Wartet die Anlage auf Material, verbrennt der Generator weiter Kraftstoff, ohne dem Nenner Tonnen hinzuzufügen. Ihre eigenen Zahlen rechnet der Energie- und Verschleißkostenrechner auf die Tonne um.

Damit die Formel mit echten Daten gefüllt wird, erfassen Sie in der Probephase:

1. Tägliche Tankmenge und Betriebsstundenzähler (Generatorbetrieb).
2. Zählerstand Strom zu Schichtbeginn und -ende (Netzbetrieb).
3. Verkaufsfähige Produkttonnage je Schicht über Fahrzeug- oder Bandwaage.
4. Stillstandszeit, getrennt nach Warten auf Aufgabe, Störung und Umsetzen.
5. Gesteinsart und Feuchte; dieselbe Anlage zieht bei anderem Gestein andere Leistung.

Welche Quelle für welchen Standort: Entscheidungskriterien

Die Wahl der Energiequelle ist eine Standort-, keine Maschinenentscheidung. Die Matrix zeigt, welche Fragen den Ausschlag geben.

Ein Grund, warum Raupengeräte bei häufigem Umsetzen im Steinbruch bevorzugt werden, ist, dass sie ihre Energie mitführen. Auf der Produktseite des GM 90JP steht ausdrücklich, dass Generatorspeisung in Brüchen und Baustellen ohne Netzanschluss ausreicht. Eine Siebstrecke, die lange an einem Ort bleibt, ist dagegen das Glied, das sich am besten ans Netz anschließen lässt; die Modelle GNR ME und YM aus der Gruppe Wasch- und Siebanlagen sind für Netz- oder Generatorbetrieb ausgewiesen.

Checkliste vor der Angebotsanfrage

• Gibt es Netzstrom am Platz – und wenn ja, wie viel Trafoleistung ist verfügbar und wie weit entfernt?
• Wie lange dauert der Einsatz: Lohnen sich die Anschlusskosten über diesen Zeitraum?
• Gehört der Generator zum Lieferumfang oder ist er optional? Ist seine Leistung in kVA angegeben?
• Anlaufmanagement: Welche Motoren haben Sanftanlasser, Frequenzregelung oder sequenzielles Zuschalten?
• Steht „Hybrid" im Angebot – ist die Quelle jedes Verbrauchers schriftlich benannt?
• Sollen Brecher und Siebstrecke aus getrennten Quellen versorgt werden?
• Wer führt in der Probephase Kraftstoff-, Zähler- und Tonnageprotokolle, und wie oft?

Die Mechanismen, die den Energiebedarf senken (Rostvorabsiebung, Abstimmung Brecher–Gestein, Rücklauf im geschlossenen Kreislauf), behandelt unser Beitrag zu energiesparenden Technologien; hier geht es um die Quelle selbst.

Häufig gestellte Fragen

Verbraucht ein elektrischer mobiler Brecher keinen Kraftstoff?

Die Motoren mögen elektrisch sein, doch ohne Netz erzeugt ein Dieselgenerator die Energie – der Kraftstoffverbrauch bleibt. Was ihn beseitigt, ist der Netzanschluss, nicht der Elektromotor.

Hat General Makina ein Diesel-Hybrid-Modell?

Auf den Produktseiten ist kein Modell als Hybrid ausgewiesen. Für rad- und raupenmobile Brecher wird das Aggregat in kVA angegeben; die GNR-ME-Siebanlagen sind für Generator- oder Netzbetrieb definiert. Die Versorgung für Ihren Standort klären Sie schriftlich im Angebot.

Kann man die kVA des Generators mit den kW des Brechermotors vergleichen?

Nicht direkt. kVA ist Scheinleistung; die nutzbare Leistung hängt vom Leistungsfaktor ab, und der Generator versorgt neben dem Brecher auch Aufgeber-, Band- und Siebmotoren. Der Anlaufstrom muss zusätzlich berücksichtigt werden.

Wie finde ich heraus, welche Quelle günstiger ist?

Füllen Sie die beiden Formeln mit Ihren Strom- und Kraftstoffpreisen, gemessenem Verbrauch und Einsatzdauer. Preis und Konfiguration erhalten Sie in einem auf Ihren Standort zugeschnittenen Angebot.

Fazit

Ein elektrischer Antrieb liefert gegenüber dem mechanischen Diesel eine berechenbarere Leistung bei Drehzahlstabilität und Anlaufsteuerung; die Energiekosten bestimmt jedoch die Quelle, die den Motor speist, nicht der Motor. Sobald Anschlusskosten des Netzes und Leerlauf des Generators in der Formel stehen, wird die Entscheidung klar. Nennen Sie uns Standortbedingungen, Gesteinsart und Zieltonnage und nehmen Sie Kontakt auf – für ein Angebot mit passendem Modell und passender Energieversorgung.