Hohe Effizienz auch bei der Batterieladetechnologie

Knapp eine halbe Milliarde Euro investierte ein bayrischer Automobilhersteller in die Produktionsanlagen seines neuen Volumenmodells am Unternehmenssitz in Bayern. Ein kleiner aber wichtiger Teil dieser Investition war die Installation einer zentralen Ladestation für die Batterien der über 100 Elektro-Flurförderzeuge im Bereich Karosseriebau. Dabei ging man auch baulich neue Wege.

 
Vor kurzem war es soweit: Am Samstag, den 11. Februar 2012 wurde weltweit gleichzeitig mit einem einheitlichen Marktstart die sechste Generation des BMW 3er vorgestellt. „Der BMW 3er ist das wichtigste Volumenmodell der BMW Group und das meistverkaufte Modell im gesamten Premium-Segment“, betonte Frank-Peter Arndt, Mitglied des Vorstands der BMW AG und verantwortlich für die Produktion, zum Start der Serienproduktion der neuen Limousine am 28. Oktober 2011 im Stammwerk München. Innerhalb von nur drei Monaten nach Produktionsstart des neuen Fahrzeugs wurde die Kammlinie von 680 Einheiten pro Tag erreicht. Damit fertigt das Werk insgesamt mehr als 900 Fahrzeuge am Tag.
 
Hohe Produktionseffizienz im neuen Karosseriebau
Die BMW Group investierte in München im Zeitraum 2009 bis 2012 knapp eine halbe Milliarde Euro in die Produktion der neuen Fahrzeug-Reihe. Die dabei getätigten Investitionen flossen unter anderem in neue Fertigungsstrukturen. So kommt für die Herstellung des neuen Pkw eine moderne Großpresse zum Einsatz. Sie leistet einen Durchsatz von 600 Tonnen Stahl pro Tag.

 
Für die Produktion des neuen BMW 3er hat man über das alte, zu niedrige Karosseriebaugebäude eine komplett neue Fertigungshalle errichtet und später den alten Bau sukzessive demontiert. Zudem entstand ein neues Logistikzentrum für die Fahrzeugmontage. Die materialflusstechnische Verknüpfung der einzelnen Bereiche übernehmen fördertechnische Einrichtungen, die umgebaut und erweitert wurden, sowie zahlreiche Flurförderzeuge. Von den etwa 800 Flurförderzeugen, die in München unterwegs sind, werden rund 400 Geräte – im Wesentlichen Stapler, Deichselgeräte und Schlepper – elektrisch angetrieben. Folglich sind auf dem Gelände zahlreiche zentrale und dezentrale Ladestationen installiert, um die Traktionsbatterien der Fahrzeuge mit der notwendigen Energie zu versorgen.
 
Damit die Elektrofahrzeuge bei ihrer Fahrt von und zu den Ladestationen nicht wertvolle Zeit und Energie durch zu lange Fahrwege verschwenden, erhielt der Karosseriebau, Gebäude 35, für seine 104 Elektrofahrzeuge eine zusätzliche Ladestation. Sie wurde im Januar 2012 in Betrieb genommen. Diese zentrale Station steuern die Staplerfahrer, die für den Karosseriebau zuständig sind, zum Wechseln der Batterie dann an, wenn die Batterie-Restkapazität noch etwa 20 Prozent beträgt. Den Batteriewechsel erledigt der Fahrer selbst: Nach dem Öffnen eines Rolltores wird mit einem kleinen Brückenkran, an den sich wegen der unterschiedlichen Batterietypen auch unterschiedliche Geschirre anbringen lassen, die zu ladende, bis zu 2,2 Tonnen schwere Blei-Säure-Batterie entnommen und auf einem leeren Ladeplatz abgestellt. Ist diese Batterie an das Ladegerät angeschlossen, hängt der Fahrer jene Batterie an den Kran, die nach dem Laden am längsten auf die Entnahme gewartet hat, führt sie seinem Stapler zu und setzt sie ein.
 
Ein Novum: die zweigeteilte Ladestation
Bei der neuen Ladestation im Gebäude 35, die vom österreichischen Batterieladesystem-Spezialisten Fronius ausgestattet wurde, wandte man ein neuartiges Konzept an: Während die Plätze für die geladenen und die zu ladenden Batterien im Erdgeschoss stehen, wurden die zugehörigen Ladegeräte direkt darunter im Unter-geschoss platziert. Diese Anordnung hat mehrere Vorteile. Der Raum mit den Batterien ließ sich kleiner auslegen und wegen des beim Laden entstehenden Knallgases gut gegen die Umgebung abschotten. Zudem können keine Ladegeräte durch die am Kranhaken hängenden und eventuell ausschwingenden Batterien beschädigt werden.
 
Momentan ist der Batterieraum für rund 30 Ladeplätze ausgelegt. Die Zahl der Plätze hängt ab von den zu ladenden Batterietypen und damit von deren Größe. So sind in die Elektrofahrzeuge Batterien mit 24, 48 und 80 Volt und Kapazitäten von 120 bis 700 Ah eingebaut. Noch in diesem Jahr werden nach Aussage von BMW weitere, bereits vorhandene 12 bis 15 Plätze zu Ladeplätzen ausgebaut.
 
Der Batterieraum ist ausgerüstet mit Schutzmaßnahmen, die die gesetzlichen Vorschriften übersteigen. So geht man bei BMW bei der Luftumwälzung deutlich über die vorgeschriebene fünffache Menge. Überdies verfügt der Raum über einen Wasserstoff-Detektor. Sollte damit ein erhöhter Wasserstoffgehalt in der Luft und damit die Gefahr der Knallgas-Entstehung festgestellt werden, öffnen sich die Tore, und ein Ventilator entfernt das Gas aus dem Batterieraum. Im ungünstigsten Fall erfolgt eine Meldung an die Leitwarte, die die Ladegeräte notfalls komplett vom Netz nehmen kann.
 
Modernste Ladetechnologie für kostenbewusste Anwender

Der Ladegeräteraum im Untergeschoss ist mit neuester intelligenter Batterieladetechnik ausgestattet. Die 25 Geräte sind sämtlich vom Typ „Fronius Selectiva Plus 8140“ mit einer Ladenennspannung von 80 Volt und einem Ladestrom von 100 bis 140 Ampere. Damit sind sie die richtigen Geräte für Batteriekapazitäten von 120 bis 1700 Ah. Ihre Besonderheit ist die so genannte „Active Inverter Technology“ von Fronius. Dank des äußerst hohen Wirkungsgrads von 94 Prozent spart man eine Menge Stromkosten gegenüber alter Trafotechnik und herkömmlicher HF-Technologie, nämlich bis zu 30 Prozent. Der Wirkungsgrad bewegt sich bei den anderen erwähnten Techniken nur im Bereich zwischen 70 bis 90 Prozent.
 
Durch die Vorteile der Active Inverter Technology verlängert sich die Lebensdauer der Batterie, und zwar um bis zu 25 Prozent, denn das Laden geschieht besonders schonend. So lassen sich auch hier Kosten sparen. Dies ist möglich, da die Fronius-Technologie auf der Kombination aus digitalem Regelkreis, dU/dt-Technologie und Ladespannung mit geringster Restwelligkeit basiert. Weitere Ersparnisse bringt die Active Inverter Technology beim Platzbedarf und beim Gewicht. Die Selectiva Plus 8140 in der neuen Ladestation bei BMW wiegen nur 40 kg und haben die Abmessungen von lediglich 625 x 290 x 480 mm (L x B x H), lassen sich also platzsparend unterbringen.
 
Ein weiterer Vorzug der Ladegeräte Selectiva Plus 8140 war für BMW von besonderer Bedeutung: Neben 80-Volt-Batterien lassen sich mit ihnen auch kleinere Batterien mit 12, 24, 36, 48 und 72 Volt laden. Durch verschiedene Kennlinien kann die Ladung optimal auf die Anforderungen der Anwendung angepasst werden. Damit ist das ganze Batteriespektrum in diesem BMW-Bereich abgedeckt. Bemerkenswert ist die Möglichkeit, auch Einzelzellen laden zu können. Das ist dann für den Service interessant, wenn einzelne defekte Batteriezellen angesprochen respektive neu eingebaute Batteriezellen geladen werden sollen. Beim erwähnten Ausbau der Ladestation in diesem Jahr sollen weitere Fronius-Ladegeräte der Selectiva Plus-Reihe im Untergeschoss installiert werden.
 
Batterieladesystem mit Fernbedienung

Die Ladegeräte im Untergeschoss lassen sich vom Batterieraum im Erdgeschoss auf die Distanz bedienen. So erfolgt etwa die einfache Programmierung der optimalen Ladekennlinien an Displays, die über den Batterien angeordnet sind. Auffallend im Batterieraum sind die großen grünen Anzeigen über jedem Ladeplatz. Sie dienen dazu, die verstrichene Zeit nach Beenden des Ladens anzuzeigen: Kurz vor Ladeende startet eine integrierte Uhr, die Anzeige beginnt zu leuchten und zeigt dem Staplerfahrer auf diese Weise, welche der Batterien als Erste zu entnehmen ist, da sie die längste Zeit vollgeladen gestanden hat und genügend abgekühlt ist.
 
Geplant wurde die Batterie-Ladeanlage von einem externen Ingenieurbüro in enger Zusammenarbeit mit Fronius. Dabei steuerte der Batterieladesystem-Spezialist wichtige Parameter wie Stromstärken, Dimensionierung der Anschlusskabel und Berechnung des Batterieladeraums im Hinblick auf die Entlüftung bei. Es versteht sich von selbst, dass auch die jahrelangen Erfahrungen der Fachleute des Automobilherstellers in die Planung eingeflossen sind. Diese Erfahrungen sind es auch, die dazu geführt haben, dass bei BMW vorrangig Fronius-Ladetechnologie zum Einsatz kommt – und das nicht nur in München. „Bei Ladegeräten anderer Hersteller haben wir Einiges an Lehrgeld zahlen müssen“, heißt es bei BMW. Fronius-Ladesysteme hingegen, so wird betont, arbeiten zehn Jahre und mehr störungsfrei.

Über die Fronius International GmbH
Fronius International ist ein österreichisches Unternehmen mit Firmensitz in Pettenbach und weiteren Standorten in Wels, Thalheim und Sattledt. Das Unternehmen mit global 3.250 Mitarbeitern ist in den Bereichen Batterieladesysteme, Schweißtechnik und Solarelektronik tätig. Der Exportanteil mit rund 95 Prozent wird mit 17 internationalen Fronius-Gesellschaften und Vertriebspartnern/Repräsentanten in mehr als 60 Ländern erreicht. Im Geschäftsjahr 2010 erwirtschaftete das Unternehmen einen Gesamtumsatz von 499 Millionen Euro. Mit herausragenden Produkten und Dienstleistungen sowie 737 aktiven Patenten ist Fronius Technologieführer am Weltmarkt. 392 Mitarbeiter arbeiten in der Forschung und Entwicklung.

Weitere Informationen: 
Boris Ringwald
Tel.:  +43 664 60241 6436
Email: ringwald.boris@fronius.com
Internet: www.fronius.com