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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mobilkran nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Mobilkrane besitzen typischerweise einen Unterwagen mit einem Fahrwerk und einen drehbar auf dem Unterwagen gelagerten Oberwagen mit einem Ausleger und einem Oberwagenballast. Üblicherweise erfolgt die Bereitstellung der vom Mobilkran benötigten Energie, beispielsweise zum Verfahren des Krans oder zum Betreiben der einzelnen Kranfunktionen, über einen oder mehrere Dieselmotoren.
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Aufgrund der umwelt- und gesundheitsbezogenen Probleme herkömmlicher Verbrennungsmotoren, insbesondere des hohen CO2-Ausstoßes, wäre eine alternative, umweltfreundlichere Antriebsform für Mobilkrane wünschenswert.
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Eine solche umweltfreundliche Alternative zu klassischen Verbrennungsmotoren stellt ein Antrieb mittels Elektromotoren dar. Die zur Erzeugung des vom Elektromotor benötigten Stroms verwendbaren Energieträger weisen jedoch eine wesentlich geringere Energiedichte auf als der Treibstoff für Verbrennungsmotoren und erfordern zusätzliche Lagerkapazitäten.
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Aus dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt, bei denen der oder die Elektromotoren des Mobilkrans über eine Reihe von Batterien mit Strom versorgt werden. Um die benötigte Energie im Fahrzeug mitzuführen, sind allerdings aufgrund der geringen Energiedichte bei dieser Form des batterieelektrischen Antriebs höhere Massen in Kauf zu nehmen und enorme geometrische Lagerkapazitäten erforderlich. Darüber hinaus ist die Energieinfrastruktur, die benötigt würde, um eine große Anzahl von Arbeitsmaschinen mit der notwendigen in Batterien gespeicherten elektrischen Energie auszustatten, nicht bzw. erst rudimentär vorhanden.
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Eine Alternative zur Stromversorgung der Elektromotoren durch in Batterien mitgeführte Energie stellt die Erzeugung des benötigten Stroms vor Ort, d.h. am Fahrzeug dar. Hier können beispielsweise Brennstoffzellen zum Einsatz kommen, welche mit einem in speziellen Tanks mitgeführten Brennstoff, üblicherweise Wasserstoff, betrieben werden. Ebenfalls können Gasverbrennungsmotoren zum Einsatz kommen, welche beispielsweise in Tanks gelagertes Gas, insbesondere Erdgas verbrennen. Auch bei diesen Antriebsformen stellt sich allerdings das Problem der platzintensiven Lagerung des Brennstoffs bzw. Treibstoffs. Bei der Lagerung gasförmiger Kraftstoffe besteht nämlich ebenfalls das Problem, dass diese bei gleichem Energieinhalt einen größeren Platzbedarf im Vergleich zu Dieseltanks für klassische Verbrennungsmotoren haben.
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Für die Fahrzeugzulassung zum Betrieb im öffentlichen Straßenverkehr sind die maximale Höhe und Breite eines Mobilkrans durch gesetzliche Grundlagen vorgegeben und bei bestehenden Modellen üblicherweise bereits bestmöglich ausgenutzt. Die maximale Länge des Fahrzeugs ist sowohl direkt durch Beschränkungen am Einsatzort, als auch indirekt durch gesetzliche Vorgaben zu Wenderadien und Ausschermaßen am Heck ebenfalls reglementiert und wird in der Gestaltung gattungsgemä-ßer Mobilkrane ebenfalls bereits entsprechend berücksichtigt. Zudem ist häufig eine gute Wendigkeit des Mobilkrans auf engen Baustellen durch zusätzliche Anforderungen erforderlich.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Mobilkran der eingangs genannten Art mit einem alternativen Antrieb bereitzustellen, welcher eine hinsichtlich des Platzbedarfs optimierte Energieversorgung aufweist. Hierbei sollen die geometrischen Grenzen des Mobilkrans möglichst für die Straßenzulassung optimiert sein.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach wird erfindungsgemäß ein Mobilkran vorgeschlagen, welcher einen fahrbaren Unterwagen mit einer Fahrerkabine, einen drehbar auf dem Unterwagen gelagerten Oberwagen mit einem schwenkbaren Ausleger und eine über ein Energieversorgungssystem gespeiste Antriebseinheit umfasst. Erfindungsgemäß umfasst das Energieversorgungssystem mindestens einen Energiespeicher und/oder mindestens ein Energieerzeugungsmittel, welcher / welches am Unterwagen hinter der Fahrerkabine angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Positionierung des Energiespeichers und/oder Energieerzeugungsmittels ermöglicht eine optimierte Platzgestaltung der Energieversorgung, sodass keine Kranfunktionen beeinträchtigt werden. Zudem können in diesem Bereich Komponenten des Energieversorgungssystems derart untergebracht werden, dass sich keine Vergrößerung der für die Straßenzulassung bzw. den Wendekreis maßgeblichen Abmessungen des Mobilkrans ergibt. Im Bereich hinter der Fahrerkabine besteht ferner ein einfacher Zugang zum Energiespeicher / Energieerzeugungsmittel.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Funktionalität des erfindungsgemäßen Mobilkrans gleicht vorzugsweise der Bekannten mit konventionellem Antrieb. Es ist somit insbesondere kein Kabel vorhanden, das den Mobilkran am Einsatzort mit einem Stromnetz verbindet.
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Der Energiespeicher bzw. das Energieerzeugungsmittel muss nicht zwingend unmittelbar an die Fahrerkabine anschließen, wobei eine derartige Anordnung (zumindest für einige der Komponenten des Energieversorgungssystems) jedoch für eine optimale Raumausnutzung favorisiert wird.
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Um den für die Unterbringung des Energiespeichers bzw. Energieerzeugungsmittels zur Verfügung stehenden Raum hinter der Fahrerkabine zu vergrößern, kann der Mobilkran einen verlängerten Unterwagen aufweisen. Beispiel wäre in einem solchen Fall die Fahrerkabine nach vorne versetzt und zwischen letzterer und den eigentlich krantechnisch benötigten Komponenten des Unterwagens ein Bereich für das Energieversorgungssystem (bzw. zumindest eines Teils davon) vorgesehen. Allerdings ist hierbei der sich durch die Verlängerung des Unterwagens ergebende größere Wendekreis zu beachten. Auch der Abstand der Schiebeholmkästen für die Abstützholme des Mobilkrans könnte sich bei einer solchen Lösung vergrößern.
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Das Energieversorgungssystem kann zentral oder dezentral am Mobilkran angeordnet sein. Sämtliche Komponenten des Energieversorgungssystems können dabei im Bereich hinter der Fahrerkabine des Unterwagens angeordnet sein. Ebenfalls ist es vorstellbar, dass daneben andere Positionen für weitere Komponenten wie z.B. zusätzliche Energiespeicher und/oder Energieerzeugungsmittel am Mobilkran vorgesehen sind. Diese können sich am Unterwagen und/oder am Oberwagen befinden.
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Die Antriebseinheit dient insbesondere dem Antreiben des Mobilkrans. Dies kann sich auf ein Verfahren des gesamten Mobilkrans über das Fahrwerk des Unterwagens beziehen (beispielsweise ein Rad- oder Raupenfahrwerk), welches insbesondere über eine mechanische Verbindung durch die Antriebseinheit angetrieben wird, und/oder auf ein Betreiben bzw. Antreiben einzelner oder aller Kranfunktionen wie z.B. ein Verstellen des Auslegers, Betätigen einer Hubwinde, Bereitstellen von Elektrizität für die Kransteuerung direkt oder beispielsweise über einen nachgeschalteten Generator etc. Neben der Energieversorgung der Antriebseinheit kann die durch das Energieversorgungssystem bereitgestellte Energie auch zum direkten elektrischen Antrieb einzelner oder mehrerer Kranfunktionen dienen.
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In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit direkt oder indirekt gasgetrieben ist. Die Antriebseinheit kann einen zugeführten gasförmigen Treibstoff, beispielsweise Erdgas, selbst verbrennen (direkter gasförmiger Antrieb). Ebenfalls kann ein gasförmiger Treib- oder Brennstoff zunächst am Mobilkran in Strom umgewandelt und dieser dann einem oder mehreren Elektromotoren der Antriebseinheit bereitgestellt werden (indirekter gasförmiger Antrieb). Ferner kann der Treib- oder Brennstoff in flüssiger Form gelagert und für die Energieerzeugung in einen gasförmigen Zustand gebracht werden. Im Vergleich zu einer rein batteriegestützten Energiespeicherung besitzt ein gasförmiger Treib- bzw. Brennstoff in der Regel eine höhere Energiedichte, sodass für die Lagerung (insbesondere bei flüssiger Lagerung) weniger Volumen benötigt wird.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Energiespeicher eine längliche Form aufweist und quer oder parallel zur Längsachse des Unterwagens ausgerichtet ist. Bei dem Energiespeicher kann es sich um eine längliche Batterie oder einen Tank für eine Flüssigkeit oder ein Gas handeln. Der Energiespeicher kann also beispielsweise liegend quer zur Fahrtrichtung des Mobilkrans hinter dem Fahrerhaus gelagert sein. Alternativ kann eine Lagerung des Energiespeichers liegend in Fahrtrichtung in Frage kommen. Daneben sind aber auch, abhängig von der Geometrie des Unterwagens und der Anordnung der Krankomponenten, eine schräge Anordnung (liegend oder schräg in 3 Dimensionen) oder gar eine vertikale Anordnung des Energiespeichers denkbar.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Energiespeicher des Energieversorgungssystems am Oberwagen angeordnet ist und vorzugsweise seitlich nicht über die Außenkontur des Oberwagens an dessen breitester Stelle hinausragt. Letzteres gilt insbesondere für eine Rückansicht des Oberwagens. Der Energiespeicher ragt mit Blick auf die Rückseite des Oberwagens insbesondere nicht über den heckseitig angeordneten Oberwagenballast hinaus. Dadurch bleibt der beim Drehen des Oberwagens beanspruchte Raum unverändert.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine am Oberwagen angeordnete Energiespeicher eine längliche Form aufweist und parallel zur Längsachse des Oberwagens ausgerichtet ist, wobei der Energiespeicher vorzugsweise seitlich neben dem Ausleger angeordnet ist. Der Energiespeicher kann auf der einem Oberwagenfahrerhaus gegenüberliegenden Seite des Auslegers angeordnet sein. Auch hier kann aber, abhängig von der Geometrie des Oberwagens und der daran angeordneten Komponenten, eine andere, beispielsweise schräge Ausrichtung des Energiespeichers in Frage kommen.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit einen Elektromotor und der Energiespeicher mindestens eine mit dem Elektromotor verbundene Batterie umfasst. Die Batterie ist vorzugsweise wiederaufladbar und kann über einen Ladeanschluss extern aufladbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Batterie über ein Energieerzeugungsmittel des Energieversorgungssystems, beispielsweise einen motorgetriebenen Generator oder eine Brennstoffzelle, und/oder über Rekuperation (insbesondere aus Betriebsbewegungen, bei denen Bewegungsenergie frei wird, wie z.B. eine Geschwindigkeitsreduzierung bzw. ein Bremsvorgang oder eine Absenkbewegung des Auslegers) aufladbar sein.
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Die Batterie kann parallel zu einem Energieerzeugungsmittel geschaltet sein und der Versorgung der Antriebseinheit dienen, und / oder aber als Pufferbatterie zwischen das Energieerzeugungsmittel und die Antriebseinheit geschaltet sein (beispielsweise um eine Brennstoffzelle bei einem gewünschten Betriebspunkt oder Kennfeldbereich betreiben zu können). Es können auch mehrere und ggf. unterschiedlich geschaltete Batterien vorgesehen sein, beispielsweise mindestens eine seriell und mindestens eine parallel zum Energieerzeugungsmittel geschaltete Batterie.
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Die Batterie (oder eine der Batterien) kann als Kurzzeitenergiespeicher einsetzbar sein, beispielsweise für den Nachlauf nach dem Abschalten der Brennstoffzelle zur Aufrechterhaltung der Stromversorgung für die Kühlung der Brennstoffzelle oder zur Deckung des Energiebedarfs des Mobilkrans im Leerlauf wie z. B. für die Beleuchtung oder den Betrieb von Sensoren, der Steuerung, der Klimaanlage bzw. Kühlung etc.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Batterie auch während der Versorgung der Antriebseinheit durch ein Energieerzeugungsmittel dem Betrieb von Kranfunktionen wie z.B. den oben genannten Funktionen dienen. So haben beispielsweise Brennstoffzellen eine gewisse Anlaufzeit, typischerweise im Bereich einiger Sekunden. Gibt der Kranfahrer einen Bedienbefehl zur Steuerung des Krans bzw. eines Kranaktors ein, könnte während dieser Anlaufzeit die Bewegung aufgrund der Energieversorgung durch die Batterie schon gestartet werden, wobei die Brennstoffzelle nach der Anlaufzeit dazugeschaltet wird (Summenschaltung) oder vollständig übernimmt.
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Bei dem Elektromotor kann es sich um einen Synchronmotor handeln.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit einen Elektromotor umfasst, dass mindestens ein Energieerzeugungsmittel des Energieversorgungssystems eine Brennstoffzelle ist und dass der Energiespeicher mindestens einen mit der Brennstoffzelle verbundenen Brennstofftank umfasst (bzw. mindestens ein Energiespeicher als Brennstofftank ausgebildet ist). Der Elektromotor ist durch die Brennstoffzelle mit elektrischer Energie versorgbar, wobei der Brennstoffzelle im Brennstofftank gelagerter Brennstoff zugeführt wird. Bei dem Antrieb mittels Brennstoffzelle kann es sich um den Hauptantrieb des Mobilkrans handeln.
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Die Brennstoffzelle und/oder der mindestens eine Brennstofftank sind insbesondere zusammen am Unterwagen hinter der Fahrerkabine angeordnet. Dadurch ergeben sich die zuvor erwähnten Vorteile hinsichtlich des Platzbedarfs. Ebenfalls können nur die Brennstoffzelle hinter der Fahrerkabine und der mindestens eine Brennstofftank an einer anderen Stelle, z.B. am Oberwagen und/oder an anderen Stellen am Unterwagen, angeordnet sein. Die Brennstoffzelle kann einen oder mehrere Stacks bzw. Stapel von jeweils mehreren zusammengeschalteten Brennstoffzellen umfassen.
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Anstelle von einer einzigen, hinter dem Fahrerhaus angeordneten Brennstoffzellenanordnung können mehrere Brennstoffzellen dezentral am Mobilkran verteilt sein.
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Dasselbe gilt für den oder die Brennstofftanks. Dadurch kann der vorhandene Bauraum optimal ausgenutzt werden, wobei die Verbindungsleitungen (elektrische Kabel, Brennstoffleitungen etc.) entsprechend verlegt werden müssen.
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Bei dem Brennstoff für die Brennstoffzelle kann es sich um Wasserstoff und somit bei dem Brennstofftank um einen Wasserstofftank handeln. Allerdings sind auch andere flüssig oder gasförmig lagerbare Brennstoffe für den Betrieb der Brennstoffzelle denkbar, beispielsweise Methan, Butan, Ammoniak oder Erdgas. Der Brennstofftank kann ein Druckbehälter bzw. Isoliertank sein. Bei gasförmigen Brennstoffen wie Wasserstoff ist der zur Lagerung verwendete Brennstofftank vorzugsweise zylindrisch ausgeführt und kann für Drücke bis ca. 700 bar ausgelegt sein. Auch eine flüssige Lagerung von Wasserstoff kommt in Betracht.
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Die Brennstoffzelle ist vorzugsweise über eine Kühleinrichtung, beispielsweise eine Flüssigkühlung, kühlbar. Ferner ist es vorstellbar, dass die Brennstoffzelle ein Befeuchtungssystem zur Sicherstellung eines wirtschaftlichen Betriebs aufweist. Alle wesentlichen Komponenten der Brennstoffzellenanordnung wie Brennstoffzellenstack(s), eine Steuerung sowie ggf. Sekundärelemente wie eine Kühlung, eine Entfeuchtungseinrichtung, eine Vorrichtung zum Entzug von Schwefel etc. können in einem einzigen Gehäuse untergebracht sein.
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Das beim Einsatz der Brennstoffzelle entstehende Wasser ist absolut rein. So wäre es denkbar, dieses am Einsatzort verdunsten zu lassen. Dies kann auch über den Boden am Einsatzort erfolgen.
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Die Brennstoffzellenanordnung kann eine Batterie aufweisen, die es erlaubt, die Brennstoffzelle(n) in einem definierten Punkt oder Bereich des Kennfelds zu betreiben. Hierbei kann es sich um einen optimalen Punkt / Bereich in Bezug auf die Leistung und/oder in Bezug auf die Lebensdauer der Brennstoffzelle(n) handeln.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit einen Gasverbrennungsmotor umfasst, wobei der Energiespeicher mindestens einen mit dem Gasverbrennungsmotor verbundenen Gas- oder Flüssiggastank umfasst (bzw. mindestens einer der Energiespeicher als Gastank ausgebildet ist), welcher den Gasverbrennungsmotor speist. Bei dem verwendeten Gas kann es sich um Erdgas handeln.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit mindestens zwei unterschiedliche Antriebsmotoren umfasst und somit als Hybridantrieb ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst die Antriebseinheit mindestens einen über eine Batterie und/oder eine Brennstoffzelle gespeisten Elektromotor und mindestens einen über einen Gastank bzw. eine Gaskartusche gespeisten Gasverbrennungsmotor, beide wie oben beschrieben. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei einem der Motoren der Antriebseinheit um einen konventionellen Verbrennungsmotor (insbesondere einen Dieselmotor, aber auch ein Ottomotor ist denkbar) handeln.
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Der Antrieb des Mobilkrans kann also auf einem batterie- und/oder brennstoffzellengetriebenen Elektromotor, einem Gasverbrennungsmotor und/oder einem klassischen Verbrennungsmotor in beliebiger Kombination und Anzahl beruhen. Die verschiedenen Antriebssysteme können seriell oder parallel geschaltet sein. Einzelne dieser genannten Antriebssysteme können lediglich als Reserve bzw. als Notfallantrieb vorgesehen sein. Ebenfalls können einzelne dieser Antriebssysteme speziellen Funktionen des Mobilkrans zugeordnet sein (beispielsweise kann der Brennstoffzellenantrieb als Hauptantrieb des Mobilkrans dienen, während ein reiner Batteriebetrieb für einzelne Kranfunktionen vorgesehen ist).
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Die Anteile der verschiedenen Antriebssysteme können zwischen 0 und 100 % liegen. Ebenfalls kann der Hybridantrieb durch extern zugeführte elektrische Energie ergänzbar sein. Zur Steuerung der verschiedenen Antriebssysteme kann eine Steuereinheit vorgesehen sein. Dabei kann es sich um ein in die Kransteuerung integriertes Antriebssteuermittel handeln, oder um eine eigenständige Steuerung. Die Steuerung der Antriebssysteme kann in Abhängigkeit der Umgebungs- und/oder Maschinenbetriebsbedingungen erfolgen, beispielsweise leistungsabhängig und/oder in Abhängigkeit der jeweils zur Verfügung stehenden Energie. Letztere kann über Sensoren messbar sein, um beispielsweise den Füllstand bzw. Ladezustand des oder der Energiespeicher und/oder Leistungsparameter des Energieerzeugungsmittels zu erfassen.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Energiespeicher mindestens zwei längliche und parallel zueinander angeordnete Tanks, insbesondere Gastanks bzw. Gaskartuschen, und/oder Batterien umfasst. Bei den Gastanks kann es sich um Drucktanks und/oder Isoliertanks zur Lagerung von flüssigen oder gasförmigen Brenn- bzw. Treibstoffen handeln. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass aus Gründen der Einfachheit auch für den Fall eines flüssigen Brennstoffs bzw. Treibstoffs vorliegend von einem Gastank gesprochen wird, da insbesondere auch bei einer flüssigen Lagerung der Brenn- bzw. Treibstoff für die Energieerzeugung in der Gasphase verwendet wird. Die unterschiedlichen Gastanks können untereinander über Gasleitungen verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich können alle Gastanks mit einer eigenen zur Antriebseinheit und/oder einem Energieerzeugungsmittel führenden Gasleitung verbunden sein.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit am / im Unterwagen angeordnet und vorzugsweise mit einem Verteilergetriebe zum mechanischen Antreiben eines oder mehrerer weiterer Antriebe bzw. Verbraucher verbunden ist. Das Verteilergetriebe kann auch von mehreren Antriebssystemen bzw. Motoren antreibbar sein.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein am Unterwagen angeordneter Energiespeicher seitlich nicht über die Außenkontur des Unterwagens hinausragt. Vorzugsweise ragt das gesamte Energieversorgungssystem seitlich nicht über die maximale Außenkontur (d.h. insbesondere über die jeweiligen breitesten Stellen am Unterwagen und/oder Oberwagen) des Mobilkrans hinaus. Dadurch ändern sich die für die Straßenzulassung oder den Wendekreis relevanten Abmessungen des Mobilkrans nicht. Das Energieversorgungssystem kann dezentral über den Mobilkran verteilt sein und an verschiedenen Stellen freie Räume für Energiespeicher und/oder Energieerzeugungsmittel sowie ggf. für Sekundärkomponenten, Kabel etc. einnehmen.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist ein Hydraulikkreis mit einer durch die Antriebseinheit antreibbaren Hydraulikpumpe vorgesehen. Über den Hydraulikkreis kann der Fahrantrieb und/oder Kranaktoren (z.B. ein Wippzylinder zum Auf- und Abwippen des Auslegers oder ein Teleskopierzylinder zum Ein- und Austeleskopieren eines als Teleskopausleger ausgebildeten Auslegers) steuerbar sein. Ferner kann die Antriebseinheit entweder ausschließlich zum Antrieb der Hydraulikpumpe(n) dienen oder daneben auch andere Antriebe bzw. Verbraucher antreiben (mechanisch und/oder elektrisch).
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
- 1: ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mobilkrans in einer perspektivischen Ansicht;
- 2: einen vergrößerten Ausschnitt des vorderen Abschnitts des Mobilkrans gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht;
- 3: ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mobilkrans in einer perspektivischen Ansicht; und
- 4: ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mobilkrans in einer perspektivischen Ansicht.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Mobilkrans 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Mobilkran 10 weist einen Unterwagen 12 mit einem Radfahrwerk und mehreren am Unterwagen angeordneten Abstützfüßen 13 auf. Vorne am Unterwagen 12 befindet sich eine Fahrerkabine 14.
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Der Mobilkran 10 umfasst ferner einen um eine vertikale Drehachse drehbar auf dem Unterwagen 12 angeordneten Oberwagen 16, an welchem ein Ausleger 18 um eine horizontale Achse (Wippachse) schwenkbar gelagert ist. Am Heck des Oberwagens 16 befindet sich ein Oberwagenballast 19, welcher mehrere an einer Rahmenstruktur des Oberwagens 16 befestigte Ballastplatten (sowie im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei seitlich eingehängte Einhängeballastelemente) umfasst. Seitlich neben dem Ausleger 18 weist der Oberwagen eine eigene Fahrerkabine 17 auf.
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Der Ausleger 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Teleskopausleger mit mehreren verschiebbar ineinander gelagerten Teleskopschüssen ausgebildet. Generell kann der erfindungsgemäße Mobilkran 10 allerdings auch mit einem anderen Auslegertyp, beispielsweise einen Gittermastausleger, ausgestattet sein. Ebenso könnte es sich bei dem erfindungsgemäßen Mobilkran 10 um einen Raupenkran handeln.
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Der Mobilkran 10 wird über eine mindestens einen im / am Unterwagen 12 angeordneten Elektromotor umfassende Antriebseinheit angetrieben. Der Elektromotor treibt die Räder des Mobilkrans 10 an und steuert so dessen Fahrbewegung. Dies kann über eine mechanische Verbindung und/oder ein Hydrauliksystem erfolgen, wobei letzteres mindestens eine durch den Elektromotor (bzw. die Elektromotoren) angetriebene Hydraulikpumpe umfasst. Das Hydrauliksystem kann auch nur unterstützend bei der Lenkung wirken (Servolenkung). Ferner kann der Elektromotor direkt oder indirekt neben dem Fahrantrieb auch eine oder mehrere Kranfunktionen wie z.B. eine Wipp- oder Teleskopierbewegung des Auslegers 18 oder die Stromversorgung des Krans 10 antreiben.
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Der mechanische Aufbau des vom Elektromotor angetriebenen Antriebsstrangs des Mobilkrans 10 kann demjenigen eines konventionellen Antriebsstrangs entsprechen, welcher eine nicht bestimmte Anzahl von Rädern mit Hilfe von Gelenkwellen antreibt und Schaltgetriebe, Verteilergetriebe oder Differentiale sowie Abtriebe für Nebenverbraucher wie beispielsweise für Hydraulikpumpen oder Generatoren in beliebiger Anzahl und Anordnung umfassen kann.
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Der Elektromotor wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine Brennstoffzelle 24 mit Strom versorgt, welche über mehrere Brennstofftanks 20 Brennstoff für die Stromerzeugung bezieht. In der Brennstoffzelle 24 wird Strom erzeugt und dann im Elektromotor in mechanische Energie umgesetzt, sodass sie als Energieerzeugungsmittel fungiert. Der Elektromotor ist mit dem oben beschriebenen Antriebssystem mechanisch verbunden und treibt dieses als Hauptantrieb an. Es können pro Brennstoffzelle 24 mehrere Brennstoffzellenstacks verbaut sein, die die Energie direkt und/oder über eine optionale Pufferbatterie an den Hauptantrieb leiten.
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Die Brennstoffzelle 24 kann flüssigkeitsgekühlt sein. Hierzu ist eine Kühlanlage erforderlich, welche für eine optimale Temperaturregelung der Brennstoffzelle 24 sorgt. Weiter wird die Brennstoffzelle 24 vorzugsweise durch ein Befeuchtungssystem in einem wirtschaftlichen Betriebspunkt gehalten. Die Leistung der Brennstoffzelle 24 kann auch mehreren Elektromotoren zugeführt werden. Ein zusätzlicher Motor kann zum einen für Nebenverbraucher vorgesehen sein oder am Ende mit der Energie des Hauptantriebs zusammengeführt werden (z.B. Einzelradmotor als Antriebsleistung).
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Der Brennstoff für die Brennstoffzelle 24 kann gasförmig (z.B. Wasserstoff, Ammoniak) oder flüssig (z.B. Methanol, flüssiger Wasserstoff) gelagert sein. Bei der Lagerung gasförmiger Kraftstoffe besteht das Problem, dass diese bei gleichem Energieinhalt extrem großen Platzbedarf im Vergleich zu bekannten Dieseltanks für klassische Verbrennungsmotoren haben. Für die Fahrzeugkonstruktion ist, wie oben beschrieben, die optimale Nutzung des genutzten Raums ein entscheidender Faktor. Wenn Energiespeichersysteme mit größerem Volumen eingebaut werden müssen, stellt dies eine entsprechende Herausforderung dar. Die Energiespeicher bzw. Brennstofftanks 20 sind zudem dadurch, dass sie unter Druck stehen, bauartbedingt in ihrer Form vorgegeben. Eine flexible Gestaltung wie bei einem Kraftstofftank ist nicht möglich. Zudem sind diese Speicher wirtschaftlich nicht in der gewünschten Größe verfügbar und müssen somit in der Regel aus mehreren kleineren Speicherelementen zusammengesetzt werden, was die Integration zusätzlich erschwert.
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Erfindungsgemäß sind die Brennstofftanks 20 daher beim Ausführungsbeispiel der 1 zusammen mit der Brennstoffzelle 24 direkt hinter der Fahrerkabine 14 angeordnet. Hierbei sind mehrere identische, zylindrisch geformte Brennstofftanks 20 vorgesehen, welche quer zur Längsachse bzw. Fahrtrichtung des Unterwagens 12 liegend gelagert sind. Hierbei kann es sich um Wasserstofftanks handeln.
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Die 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in der 1 mit dem Kreis Z angedeuteten vorderen Abschnitts des Mobilkrans 10. Wie zu erkennen ist, sind die Brennstofftanks 20 direkt an der Rückwand der Fahrerkabine 14 übereinanderliegend gelagert, während die Brennstoffzelle 24 (bzw. mehrere Stacks) in einem mittig am Unterwagen 12 entlang von dessen Längsachse verlaufenden Gehäuse angeordnet sind. Die Brennstoffzelle 24 befindet sich bei einem nicht gedrehten Oberwagen 16 also unterhalb des Auslegers 18. Seitlich der Brennstoffzelle 24 befinden sich andere Komponenten des Mobilkrans 10, welche nicht zum Energieversorgungssystem gehören. So wird der Platz am Unterwagen 12 optimal ausgenutzt, ohne dass die Kranfunktion beeinträchtigt wird. Die Brennstofftanks 20 erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Unterwagens 12 bzw. der Fahrerkabine 14, ohne über die Außenkontur des Unterwagens 12 in diesem Bereich hinauszuragen.
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Die 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem die Brennstofftanks 20 parallel zur Längsachse bzw. Fahrtrichtung des Unterwagens 12 liegend angeordnet sind. Die Brennstofftanks 20 sind dabei neben- und übereinander angeordnet, um hier den eingenommenen Raum zu minimieren. Ferner sind die Brennstofftanks 20 mittels einer seitlichen Blende bzw. Abdeckung 26 gesichert. Die Brennstoffzelle 24, welche hier nicht zu sehen ist, kann mittig zwischen zwei solchen Anordnungen bzw. Stapeln von Brennstofftanks 20 angeordnet sein. Es kann auch insgesamt ein Stapel von Brennstofftanks 20 und daneben die Brennstoffzelle 24 vorgesehen sein.
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Die Brennstoffzelle 24 und die Brennstofftanks 20 bilden hier das Energieversorgungssystem des Elektromotors des Mobilkrans 10, sodass in diesem Ausführungsbeispiel das gesamte Energieversorgungssystem hinter der Fahrerkabine 14 angeordnet ist. Alternativ dazu können Komponenten des Energieversorgungssystems über den Mobilkran 10 verteilt sein.
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Ein Beispiel hierfür ist in der 4 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mobilkrans 10 gezeigt. Bei dieser Lösung befinden sich mehrere Brennstofftanks 22 am Oberwagen 16 seitlich neben dem Ausleger 18 auf der der Oberwagenfahrerkabine 17 gegenüberliegenden Seite. Die Brennstofftanks 22 sind parallel zueinander und zur Längsachse des Auslegers 18 (in Draufsicht und bei abgesenktem Ausleger 18) angeordnet. Die Brennstoffzelle 24 ist hinter der Fahrerkabine 14 des Unterwagens 12 angeordnet und in der 4 von einer Blende bzw. Abdeckung verdeckt. Weitere Brennstofftanks 20 können sich neben der Brennstoffzelle 24 und/oder an anderen Stellen des Mobilkrans 10 befinden, um den zur Verfügung stehenden Raum optimal auszunutzen.
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Die Brennstofftanks 22 am Oberwagen 16 sind benachbart und in der gleichen Höhe wie die Ballastplatten des Oberwagenballasts 19 angeordnet, sodass sie von hinten gesehen nicht über die Außenkontur des Oberwagens 16 hinausragen. Auf der anderen Seite hinter der Oberwagenfahrerkabine 17 können ebenfalls Brennstofftanks 22 (und/oder eine Brennstoffzelle und/oder eine Batterie) angeordnet sein. Die Gasleitungen zu der am Unterwagen 12 befindlichen Brennstoffzelle 24 können am / im Oberwagen 16 verlaufen und zusammen mit anderen Versorgungsleitungen bzw. Kabeln des Oberwagens 16 über die Drehdurchführung zum Unterwagen 12 verlegt sein.
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Die Ausführungen zu den 1-4 gelten auch für Ausführungsformen, bei denen statt einer Brennstoffzelle 24 und eines Elektromotors (oder zusätzlich dazu) ein Gasverbrennungsmotor als Antrieb verwendet wird. In diesem Fall handelt es sich bei den Tanks 20, 22 nicht um Brennstoff-, sondern um Gastanks 20 (z.B. Erdgastanks). Lediglich die Brennstoffzelle 24 entfällt. Ferner können zusätzlich zu den Brennstoff- bzw. Gastanks 20, 22 Batterien als zusätzliche Energiespeicher (oder als Pufferbatterien für Brennstoffzellen 24) vorgesehen sein, welche vorzugsweise ebenfalls im Bereich der Tanks 20, 22 gelagert sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Mobilkran
- 12
- Unterwagen
- 13
- Abstützfuß
- 14
- Fahrerkabine Unterwagen
- 16
- Oberwagen
- 17
- Fahrerkabine Oberwagen
- 18
- Ausleger
- 19
- Oberwagenballast
- 20
- Energiespeicher
- 22
- Energiespeicher
- 24
- Brennstoffzelle
- 26
- Abdeckung
