Viele Ölhersteller haben heute sogenannte energieeffiziente Hydrauliköle im Programm. Da der Begriff nicht genormt ist, ist es schwer, das Attribut zu beurteilen. In den Datenblättern der Ölhersteller kann man Angaben über das Einsparungsverhalten finden. So gibt Mobil für sein Produkt Mobil DTE 10 Excel an, dass es bei Hydraulikpumpen bis zu 6 % Effizienzsteigerung im Vergleich zum konventionellen Mobil DTE 20 bringen soll. Auch Esso macht für sein Hydrauliköl Shell Tellus S4 ME 32 eine Effizienzangabe. In der Firmenunterlage heißt es: „Sorgfältig durchgeführte Feldversuche haben bei diesen Anwendungen eine durchschnittliche Einsparung von 1 bis 4% gezeigt“. Das in Ulm ansässige Schmierstoffunternehmen Bantleon hat ebenfalls ein energieeffizientes Hydrauliköl im Programm. Das Avilub Fluid Dyna ist ein HVLP Typ und selbst bei sehr stark schwankenden Temperaturen als es Ganzjahr-Hydrauliköl in Baumaschinen einsetzbar.
Die Chemie macht‘s möglich
Alle Schmierölvarianten haben den Nachteil, dass sich die Viskosität in Abhängigkeit der Temperatur stark verändert. Das macht sich sowohl bei tiefen als auch bei hohen Temperaturen leistungsmindernd bemerkbar. Dreh- und Angelpunkt moderner energieeffizienter Hydrauliköle sind weiterentwickelte Viskositätsindex-Verbesserer. Ein wesentlicher Nachteil der älteren Generation dieses Additivtyps war die relativ hohe Scherempfindlichkeit.
Viskositätsindex-Verbesserer sind physikalisch wirkende Additive. Bildlich gesprochen könnte man sie mit einem Wollknäuel vergleichen. Bei Kälte ziehen sich VI-Verbesserer zusammen, so dass sie kaum verdickend wirken. Mit zunehmender Erwärmung entfaltet sich das „Wollknäuel“, der erzeugte Fließwiederstand nimmt zu, die Viskosität sinkt nicht so stark ab.
Evonik Industries hat nun Viskositätsindex-Verbesserer entwickelt, die sich durch eine außergewöhnliche Scherstabilität auszeichnen. Die Additive werden unter der Technologiemarke Dynavis vertrieben und von verschiedenen Ölherstellern mit Erfolg eingesetzt. Dynavis zeichnet sich durch eine außergewöhnliche Scherstabilität aus. Die erzielbare Energieeinsparung ist also nachhaltig.
Vor allem bei Außenanwendungen ist es wichtig, dass sowohl im kalten als auch im warmen Temperaturbereich die Reibpartner mit optimaler Ölviskosität versorgt werden. So können zum Beispiel Baumaschinen bei niedrigeren Temperaturen in Betrieb genommen werden, weil das viskositätsoptimierte Hydraulikfluid bei Kälte länger fließfähig bleibt und dabei die mechanische Effizienz erhöht wird. Bei höheren Arbeitstemperaturen arbeitet die Hydraulik ebenfalls effizienter, weil das Fluid nicht so dünn wird, dass es gegen die Pumprichtung zirkuliert. Weniger interne Leckage bei hohen Temperaturen führt zu einem besseren Wirkungsgrad der gesamten Hydraulik und zu einem optimierten Ansprechverhalten der gesamten Maschine.
Rolf Fianke, Aftermarket Support Manager bei Dynavis, nimmt bei Baumaschinenherstellern eine zunehmend stärkere Nachfrage nach Technologien wahr, die zur Effizienzsteigerung beitragen. Aktuelle Fallstudien beweisen, dass sich durch das Dynavis Additiv ein hoher Effizienzgewinn erzielen lässt. Die Gewinnzone ist dabei oft erstaunlich schnell erreicht bei Spritspareffekten von etwa 10 %, unter Extrembelastungen sogar bis zu 30 %, ist das kein Wunder.
Mehrere Stellschrauben
Abhängig vom Einsatzprofil und Arbeitszyklus kann der Maschinengesamtwirkungsgrad bei hydraulischen Baggern unter 10 % liegen. Ursache hier ist die Ineffizienz zwischen Verbrennungsmotor und Hydraulik. Durch eine sogenannte Speicherladungsschaltung - sie trennt die hydraulischen Verbraucher von der Versorgung - kann, wie eine Entwicklung am Institut für fluidtechnischen Antriebe und Steuerung der RWTH zeigt, eine deutliche Wirkungsgradsteigerung erzielt werden. Aber auch mit der energieeffizienten Auslegung des Hydrauliksystems lässt sich die Ökobilanz von Baumaschinen toppen.
Welches Potenzial da noch vorhanden ist erklärt Dipl.-Ing. Robert Becker von der Internationalen Hydraulikakademie in Dresden: “Viele Hydraulikanlagen werden mit einem sehr schlechten Wirkungsgrad betrieben, weil sie ungünstig ausgelegt sind. Oftmals werden die Aggregate überdimensioniert, um noch `Reserven´ für alle Fälle zu haben. Diese Überkapazität kann Volumenstrom oder Druck sein im ungünstigsten Fall beides.“
Ein Beispiel der Überdimensionierung ist die Auswahl einer größeren Pumpe, deren maximaler Volumenstrom jedoch nicht benötigt wird. Für eine Verstellpumpe bedeutet das einen Betrieb mit reduziertem Schwenkwinkel. Untersuchungen am IHA-Prüfstand haben ergeben, dass ein Gesamtwirkungsgrad von 85 % erst bei einem Schwenkwinkel zwischen 60 bis 70 % erzielt wird. Fällt der Schwenkwinkel unter 20 %, ist die Verlustleistung z.T. größer als die hydraulische Wirkleistung.
In Konstantstromsystemen ist eine bedarfsgerechte Volumenstromreduzierung nur mit Drosseln in Verbindung mit Eingangsdruckwaagen oder Druckbegrenzungsventilen zu erreichen. Nicht benötigter Volumenstrom bzw. Energie, wird auf diese Weise in Wärme umgesetzt.
Aber auch in effizienteren Load-Sensing-Systemen sind prinzipbedingte Drosselverluste vorhanden. Deutlich höhere Verluste treten in LS-Systemen im Parallelbetrieb mit hohen Lastdruckdifferenzen auf. In diesen Fällen muss der an den lasthöchsten Verbraucher angepasste Systemdruck auf ein geringeres Druckniveau gedrosselt werden.
Bei der Verbindungstechnik oder der Auswahl von Ventilen sind aus Kostengründen oftmals die Querschnitte zu klein gewählt. Hier müssen erhöhte Strömungsverluste in Kauf genommen werden. Auch Schnellkupplungen sind Drosselstellen und sollten auf ein Minimum reduziert werden“.
Zusammenfassung
Energieeffiziente Hydrauliköle sind eine interessante und leicht in die Praxis umsetzbare Alternative zu den gängigen Hydraulikölen. Die Ölbasis kann ein Mineralöl, aber auch eine synthetische Schmierflüssigkeit sein. Es wäre aber schade, wenn sich die energieeffizienten Hydrauliköle als Bremser für die konstruktiven Anstrengungen zu einer energiebedarfsarmen Hydraulikanlage entpuppen würden.
