WISSENSWERTES RUND UM ELEKTROSTAPLER

Was die angetriebenen Flurförderfahrzeuge anbelangt, so stellt der Gabelstapler in all seinen Bauformen einen der bedeutendsten Game Changer der globalen Wirtschaft dar. Schon recht früh gelangten elektrisch angetriebene Modelle auf den Markt, blieben allerdings über längere Zeit ziemliche Nischenprodukte. Heute hingegen sind derartige Elektrostapler in einigen Bereichen alternativlos und machen in anderen Segmenten konventionell angetriebenen Modellen immer stärkere Konkurrenz. Doch was macht diese speziellen Stapler aus?

Meistens handelt es sich hierbei um einen elektromotorischen Antrieb. Er umfasst folgende Bestandteile:

• Akkumulator: Er fungiert als Speicher für elektrische Energie und muss regelmäßig durch eine externe Stromversorgung aufgeladen werden.
• Elektromotor: Er wandelt den elektrischen Strom in eine Drehbewegung um. Diese wird auf zweierlei Arten genutzt:
• Hydraulikpumpe: Sie setzt Hydraulikflüssigkeit unter Druck. Dieser Druck wird insbesondere genutzt, um das gesamte Hubsystem zu steuern.
• Differenzialgetriebe: Es ist ebenfalls direkt mit dem Elektromotor verbunden und verteilt dessen Drehbewegung an die angetriebenen Räder des Elektrostaplers.

Einige Modelle gehen einen etwas anderen Weg. Sie besitzen zwei Elektromotoren, von denen jeder auf ein Rad wirkt. Dadurch kann das Differenzialgetriebe entfallen. Außerdem ist es mit entsprechenden Steuerungselementen möglich, beide Motoren in unterschiedliche Richtungen drehen zu lassen. Solche Elektrostapler können, ähnlich wie etwa eine Planierraupe, auf der Stelle drehen. Das gilt mittlerweile sowohl für zwei- als auch für vierrädrige Stapler.

Beim großen Rest der Technik herrscht hingegen weitgehende Einheitlichkeit. Ebenfalls unterscheiden sich die Bedienkonzepte kaum voneinander. Das heißt, wer einen verbrennungsmotorbetriebenen Gabelstapler bedienen kann, wird kein großes Umdenken benötigen, um ein ähnlich großes elektrisches Pendant sicher steuern zu können.

Spätentwickler der Flurförderfahrzeuge

Der Gabelstapler als selbstangetriebenes Fahrzeug mit zwei Zinken für standardisierte Paletten, so wie wir ihn heute definieren, ist das Endergebnis eines längeren Entwicklungsprozesses. Dieser hat in Großbritannien und den USA zu Zeiten des Ersten Weltkriegs (1914-1918) begonnen.

Gegen Ende der 1930er Jahre war vor allem in den USA der Gabelstapler zu einem unverzichtbaren logistischen Helfer geworden. Elektrische Antriebe waren bereits im Einsatz. So hatte etwa der Hersteller Yale & Towne schon Anfang der 1920er einen elektrisch betriebenen Stapler entwickelt.

In der Masse waren die Stapler jener Epoche allerdings verbrennungsmotorbetrieben. Elektrik kam, wenn überhaupt, primär zum Heben der Gabelzinken zum Einsatz; wenngleich hierbei ebenfalls Hydraulik eine größere Rolle spielte. Der elektrische Gabelstapler blieb daher ein absolutes Nischenprodukt. Nicht zuletzt, weil die technische Entwicklung damals keine kompakten Batterien großer Leistungsdichte gestattete.

 

Der Zweite Weltkrieg sorgte für einen buchstäblichen Siegeszug des Gabelstaplers. Insbesondere in den USA wären weder die gigantischen Produktionsmengen noch die riesige logistische Versorgung rund um den Erdball möglich gewesen, hätte man nicht auf so viele Gabelstapler und standardisierte Paletten zurückgreifen können.

In den ersten Jahrzehnten nach dem Krieg wurde der Gabelstapler nach diesem eindrücklichen Beweis seiner Leistungsfähigkeit auch in vielen anderen Nationen ein immer wichtigerer Helfer zwischen Produktion und Logistik. Dann jedoch geschahen zwei Dinge:

1. Erdöl wurde immer teurer, was 1973 schließlich in der ersten Ölkrise gipfelte.
2. Die Themen Arbeits-, Gesundheitsschutz und Umweltschutz bekamen einen deutlich größeren Stellenwert.

Beides bedeutete zwar nicht das große Aus für benzin- und dieselbetriebene Stapler. Dennoch wurde ein Umdenkprozess angestoßen.

1971 etwa lancierte Linde seinen ersten elektrischen Gabelstapler vom Typ E10-E15. Das Modell erwies sich rasch als Erfolg. In den folgenden Jahren brachten immer mehr andere Hersteller ebenfalls elektrische Stapler auf den Markt.

Mittlerweile ist der Elektrostapler nicht nur global etabliert, sondern hat sich in verschiedenen Bereichen zum einzig genutzten Stapler entwickelt – nicht zuletzt aufgrund gesetzlicher Vorgaben in vielen Staaten.

EMISSIONSARMUT ALS STARKES – ABER NICHT EINZIGES – ARGUMENT

Seitdem der Elektroantrieb bei Gabelstaplern von einem Randprodukt zu einer etablierten Antriebsform wurde, hat sich an seinen Stärken praktisch nichts geändert:

Abgasfreiheit

Da in einem Elektromotor keinerlei Form von Verbrennung stattfindet, arbeitet ein Elektrogabelstapler völlig emissionsfrei. Bereits als die ersten Modelle aufkamen, bedeutete das eine enorme Entlastung für das Bedienungspersonal und andere Personen vor Ort; ganz speziell in Lagerhallen und anderen Innenräumen.

Denn dort, wo durch die Umbauung ein Luftaustausch nur auf technischem Weg möglich ist, beeinträchtigt selbst ein intensiver Einsatz von Elektrostaplern die Luftqualität nicht.

Dadurch sind Elektrostapler unter anderem in Deutschland die einzige Bauart dieser Flurförderfahrzeuge, die ohne jegliche Limitierung in sämtlichen Innenräumen eingesetzt werden darf – unabhängig davon, wie gut oder schlecht die Räume durchlüftet werden. Selbst bei den (im Vergleich zu Dieselstaplern) abgasärmeren Gasstaplern  ist eine Verwendung in Innenräumen nur unter strengen Belüftungsvoraussetzungen gestattet.

Geräuscharmut

Keine Verbrennung, keine Luftansaugung, keine Abgasleitung. Diese drei technischen Realitäten eines Elektrostaplers sorgen für ein sehr geringes Betriebsgeräusch. In der Praxis beschränkt sich dies auf ein eher hochfrequentes Summen, das lediglich dann lauter wird, wenn die Hydraulikpumpe arbeiten muss. Erneut ist das eine große Erleichterung für die Staplerfahrer und alle anderen, die in unmittelbarer Umgebung arbeiten.

Da die geringe Lautstärke menschliche Kommunikation und insbesondere das Hörvermögen nicht beeinträchtigt, trägt sie außerdem zu einem insgesamt sichereren Betrieb bei.

 

Technische Einfachheit

Elektrogabelstapler mögen zwar leistungsfähige Flurförderfahrzeuge sein. In Sachen Antriebstechnik sind sie jedoch sehr simpel aufgebaut. Der Elektroantrieb kommt mit wenigen beweglichen Teilen aus. Außerdem benötigt er keine Kühlung, keine umfassende Schmierung (inklusive der notwendigen Nebenaggregate) und lediglich ein Differenzialgetriebe.

Das sorgt für gleich mehrere Vorteile: Der Antrieb ist insgesamt kompakter. Die Ausfallwahrscheinlichkeit wird reduziert, weil insgesamt weniger Teile verbaut sind und der Elektromotor mit weniger beweglichen Einzelteilen auskommt. Aus demselben Grund lassen sich Wartung und Inspektion schneller und kostengünstiger erledigen – ähnlich wie es bei Reparaturen antriebsbedingter Schäden der Fall ist.

Sicherheit

Speziell zum Einsatz in brand- und explosionsgefährdeten Bereichen kann der Elektrostapler eine weitere Stärke ausspielen: Explosionsschutz durch Abkapselung lässt sich hier aufgrund des Antriebskonzepts deutlich leichter applizieren als bei allen anderen Antriebsformen.

Zwar sind Elektrostapler fast alle in der Anschaffung teurer als vergleichbare Diesel- oder Gasstapler. Diesen anfänglichen Kostennachteil gleichen sie aber durch die geringeren laufenden Betriebskosten wieder aus. Das gilt nicht nur hinsichtlich Wartung und Reparatur, sondern umfasst insbesondere das Thema Energieversorgung.

Elektrostapler, Leistungsklassen und Einsatzbereiche

Der heutige Elektrostapler ist kaum weniger variantenreich als die verbrennungsmotorbetriebene Variante. Dennoch ist er, bis auf einige Ausnahmen, bislang eher eine Maschine für die Handhabung leichter bis mittelschwerer Aufgaben. Konstruktiv sind die meisten dieser Fahrzeuge für den Einsatz auf festen, ebenen Untergründen ausgelegt – wenngleich in jüngster Vergangenheit erste geländegängige Elektrostapler auf den Markt gebracht wurden.

 

Die meisten heutigen Elektrostapler sind entweder für den reinen Innenraum- oder einen Mischbetrieb konzipiert. Wie bei anderen Staplern unterscheiden sich die Leistungsklassen je nach maximaler Hublast. Ungleich dazu wird diese jedoch bei E-Staplern stets mit der Spannung von Batterie und Elektromotor verknüpft. Die (grobe) Unterteilung stellt sich folgendermaßen dar:

• Leichte Elektrostapler: 12 bis 24 Volt; 0,5 bis 1,5 Tonnen
• Mittlere Elektrostapler: 36 bis 48 Volt; 1,5 bis 2,5 Tonnen
• Mittelschwere Elektrostapler: 80 Volt; 5,0 bis 8,0 Tonnen

Allerdings sei darauf hingewiesen, dass dies nur gängige, ungefähre Angaben sind. Neuerdings gibt es verschiedene Elektrogabelstapler, die das Leistungslimit nach oben verschieben. So hat etwa der Hersteller Kalmar einen Elektrostapler in der Klasse von 9,0 bis 18,0 Tonnen im Repertoire. Konkurrent Hyster bietet ebenfalls ein Modell an, das zwischen 10,0 und 18,0 Tonnen heben kann.

Derartige Stapler sind heutzutage vor allem aufgrund von Weiterentwicklungen im Bereich der Batterietechnik und der Antriebssteuerung möglich geworden. Dadurch kann einerseits mehr Energie auf gleichbleibendem Raum gespeichert werden, andererseits wird der Verbrauch durch digitale Steuerung auf ein Minimum reduziert.

DIE BATTERIE: LEISTUNGSFÄHIGER ENERGIESPEICHER MIT DOPPELFUNKTION

Wie lange muss ein Stapler „durchhalten“? Die Antwort auf diese Frage wird in erster Linie davon bestimmt, wie häufig und intensiv er im Verlauf einer Schicht genutzt wird. Insofern haben alle Elektrostapler einen gewissen Nachteil: Im Vergleich mit Diesel- und Gasstaplern benötigt ihre Batterie einen deutlich längeren Zeitraum, um wieder vollgeladen zu sein.

Das ist keinesfalls in jedem Einsatzszenario von Elektrostaplern ein Problem. In vielen Firmen werden die Fahrzeuge auf eine Weise eingesetzt, die es gestattet, sie immer wieder zwischenzeitlich mit einer Stromquelle zu verbinden. Wenn der E-Stapler dann benötigt wird, ist sein Akku stets ausreichend gefüllt.

Wo hingegen ein idealerweise dauerhafterer Einsatz angestrebt wird, existieren heute zwei batterietechnische Lösungsansätze:

• Mehr Batteriekapazität: Durch einen schlicht größeren Akku und/oder einen chemisch anderen Aufbau kann pro Fahrzeug mehr Energie gespeichert werden. Dadurch verlängert sich die Nutzungsdauer zwischen zwei Aufladungen teils beträchtlich.
• Wechselsysteme: Hierbei ist der gesamte Akku als gekapseltes Bauteil ausgeführt. Mit dem Elektrostapler verbunden wird er durch ein Schienensystem und Schnellanschlüsse für die Elektrik. Mithilfe eines anderen Flurförderfahrzeugs kann dadurch der leere Akku im Ganzen entnommen und gegen ein vollgeladenes Element getauscht werden – eine Arbeit von nur wenigen Minuten.

Vor allem Letzteres ist derzeit ein eigenes, sehr umtriebiges Entwicklungsfeld. Verschiedene Firmen, dazu die Staplerhersteller selbst, haben mehrere Wechselsysteme konzipiert und buhlen damit um die Kundengunst. Ziel ist es, den Akkutausch noch einfacher und schneller zu machen.

 

Doch mit welcher Technik speichern Elektrostapler den nötigen Strom? Einheitlich ist hierbei nur eines: Im Akku wird stets Gleichstrom gespeichert. Je nach Stapler wird dieser dann entweder in einem ebensolchen Gleichstrommotor genutzt oder zunächst über einen Umrichter geleitet und von dort an einen Drehstrommotor. Dieser überzeugt insbesondere durch größeres Drehmoment selbst bei niedrigen Drehzahlen sowie einen nochmals verringerten Wartungsaufwand.

Zwei maßgebliche Akkutechnologien

Beim Akku selbst existieren nach wie vor hauptsächlich zwei Techniken parallel:

• Blei-Säure-Akkus: Sie sind die älteste Stromspeichertechnik und nach wie vor die günstigste Lösung. Zudem hat das vergleichsweise hohe Gewicht den Vorteil, dass dadurch bei vielen E-Staplermodellen ein zusätzliches Ausgleichsgewicht überflüssig ist. Nachteilig sind ein gewisser Wartungsaufwand, die geringere Kapazität sowie ein Memory-Effekt. Durch falsches Laden kann die Kapazität deshalb stark reduziert werden – zumindest, wenn der Stapler nicht über ein angepasstes Batteriemanagement verfügt. Elektrostapler mit diesen Akkus finden große Verbreitung in Firmen mit Einschichtbetrieb und anderen Betrieben mit eher sporadischem Gabelstaplereinsatz.
• Lithium-Ionen-Akkus: Diese Akkus sind in jeder Hinsicht leistungsfähiger: Sie können mehr Energie speichern, halten also länger durch. Gleichsam benötigen sie eine geringere Aufladedauer. Ihr Gewicht beträgt bei gleicher Kapazität nur etwa 30 Prozent eines Blei-Säure-Akkus. Das macht nicht zuletzt den Einsatz von Wechselsystemen einfacher. Zudem gibt es bauartbedingt keinen echten Memory-Effekt. Das alles hat jedoch buchstäblich seinen Preis: E-Stapler mit Lithium-Ionen-Akkus sind kostspieliger in der Anschaffung. Aufgrund ihrer Vorteile dürften sie jedoch mittel- bis langfristig die vorherrschende Technik werden.

Aktuell lässt sich nur durch umfassendes Berechnen herausfinden, welches System für ein Unternehmen besser geeignet ist. Dabei gilt grob: Je intensiver und häufiger ein Stapler eingesetzt wird, desto eher rentiert sich die Mehrausgabe für einen Lithium-Ionen-Akku.

 

Bildnachweise:

Bild 1: Adobe Stock © romaset

Bild 2: Adobe Stock © ekkaluck

Bild 3: Adobe Stock © Петр Смагин

Bild 4: Adobe Stock © markobe

Bild 5: Adobe Stock © Kadmy

Bild 6: Adobe Stock © markobe