ForBat@Bau - Holistische Planung und Durchführung von Bauvorhaben mit batterieelektrischen Maschinen

Ansprechpartner: Simon Mailhammer, M.Sc., Markus Pointner, M.Sc.

Problemstellung

Die Bauindustrie leistet einen erheblichen Beitrag zu den globalen CO₂-Emissionen, insbesondere durch den Einsatz verbrennungsmotorisch betriebener Baumaschinen auf Baustellen. Zur Reduktion dieser Emissionen werden in Industrie und Forschung verschiedene alternative Antriebskonzepte diskutiert, darunter batterieelektrische, wasserstoffbasierte und synthetisch kraftstoffbasierte Lösungen. Aufgrund ihrer hohen Gesamteffizienz, lokalen Emissionsfreiheit und des Potenzials für niedrige Betriebskosten zeichnen sich batterieelektrische Baumaschinen dabei zunehmend als bevorzugte Option ab.

Trotz dieser Vorteile ist ihre Marktdurchdringung bislang gering. Zentrale Hemmnisse sind die begrenzte Verfügbarkeit elektrischer Energie auf Baustellen, lange Ladezeiten, unzureichend ausgelegte Netzanschlüsse sowie das Fehlen eines systemischen Ansatzes zur Integration von Maschinen, Energiespeichern und Bauprozessen. Insbesondere bei komplexen Bauvorhaben und leistungsintensiven Maschinenklassen zeigt sich, dass ein isolierter Ersatz von Diesel- durch Elektromaschinen nicht zielführend ist. Der erfolgreiche Einsatz batterieelektrischer Maschinen erfordert vielmehr eine ganzheitliche Betrachtung des Baustellenbetriebs sowie der zugrunde liegenden Energie- und Prozessstrukturen.

Projektziel

Ziel des Forschungsverbunds ForBat@Bau ist es, vollelektrifizierte Baustellen durch einen ganzheitlichen, softwaregestützten Ansatz wirtschaftlich und planungssicher zu ermöglichen. Statt der isolierten Betrachtung einzelner Maschinen sollen Bauprozesse, Maschinen, Energiespeicher, Ladeinfrastruktur und Netzanschluss integriert geplant und betrieben werden. Durch standardisierte Prozess- und Energiedaten, intelligentes Energiemanagement und enge Zusammenarbeit aller relevanten Stakeholder sollen emissionsfreie Baustellen praxistauglich umgesetzt und wirtschaftliche Potenziale erschlossen werden.

Übersicht

Vier zentrale Handlungsfelder wurden identifiziert und werden in Teilprojekten (TP) adressiert:

TP 1: Optimal auf die auftretenden Lastprofile abgestimmte Antriebs- und Nebenverbraucherkonzepte
TP 2: die Entwicklung und Einsatzplanung intelligenter, modularer und multifunktionaler Batteriesysteme
TP 3: die gekoppelte softwaregestützte Planung und Steuerung von Bauprozessen und Energieflüssen
TP 4: und die dynamische Flexibilisierung der oft limitierenden Netzanschlüsse

Die Ergebnisse fließen in ein integriertes Planungs- und Betriebstool für komplexe emissionsfreie Baustellen ein. Über Netzwerkevents, Realdemonstration und andere Disseminationsformen werden die Ergebnisse einem breiten Interessentenkreis zur Verfügung gestellt.

Vorgehen

Das gesamte Projekt wird am Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik kooridiniert, sowie das Teilprojekt 2 bearbeitet.

Teilprojekt 2 hat zum Ziel,

modular teilbare und dynamisch einsetzbare Batteriespeicher für stationäre und bewegte Bauanwendungen zu konzeptionieren und anhand von Prototypen in ihren Anwendungsfällen zu demonstrieren,
die technoökonomischen Potenziale der Kombination aller Einsatzszenarien modularer Batteriespeicher und des „Machine-to-Machine“-Ladens unter Berücksichtigung der Potenziale aller anderen Teilprojekte und anhand von Realdaten simulativ zu ermitteln,
Software mit nutzerfreundlichen Benutzeroberflächen zur Planung und Disposition der dynamischen Energieverteilung im Baustellenbetrieb für die wahrscheinlichsten Einsatzszenarien zu entwickeln und in das Gesamttool des Forschungsverbundes zu integrieren.