Es war 2014 der weltweit erste Versuch: Angehende Ingenieure wollen einen Dieselbagger elektrifizieren. Der Versuch glückt. Über 30 Bagger haben sie seither umgebaut – und dabei nicht nur Baggern gelernt.

Zürich, Kreis 5, Technopark: DIE Adresse für Jungunternehmen, aber vielleicht nicht gerade der Ort, an dem man schwere Baumaschinen wie Bagger vermuten würde. In einer grossen Halle, zwischen Büros und Sitzungszimmern, haben sich acht Ingenieure eingerichtet. Rechner, grosse Bildschirme und eine Werkstatt gehören zu ihrem Arbeitsplatz. Unter dem Namen SUNCAR HK AG rüsten sie hier seit 2015 Dieselbagger zu Elektrobaggern um. Mehr als 30 Stück haben den Zürcher Technopark bereits verlassen und sind nun in ganz Europa im Einsatz. Nervenkitzel komme dennoch bei jeder Maschine wieder auf, sagt Stefan Schneider. «Wenn wir einen umgerüsteten Bagger zum ersten Mal draussen ausprobieren, kommt das ganze Team zusammen und schaut gespannt, wie sich der Bagger bewegt», erzählt der junge Maschinenbauingenieur, der von Anfang an – damals noch als Student – dabei war. Heute leitet er zusammen mit Daniel Vincenz das Start-up.

Abheben mit dem Elektrobagger: Vom Studentenprojekt zum Start-up.
Abheben mit dem Elektrobagger: Vom Studentenprojekt zum Start-up, das von Daniel Vincenz (links) und Stefan Schneider (rechts) geleitet wird.
«Batterien in dieser Grösse gab es damals nicht von der Stange.» Stefan Schneider, Mitbegründer und Co-Leiter der SUNCAR HK
«Batterien in dieser Grösse gab es damals nicht von der Stange.» Stefan Schneider, Mitbegründer und Co-Leiter der SUNCAR HK
Der Elektrobagger vor dem Zürcher Technopark, wo die jungen Ingenieure arbeiten.
Der Elektrobagger vor dem Zürcher Technopark, wo die jungen Ingenieure arbeiten.
Blick ins Innere des Baggers, wo Motor, Pumpe und Hydraulik eingebaut sind.
Blick ins Innere des Baggers, wo Motor, Pumpe und Hydraulik eingebaut sind.

Auf den Bagger gekommen

Begonnen hat die Geschichte des Elektrobaggers 2014 mit einer Vision: Markus Affentranger, ein umtriebiger Bauunternehmer aus der Zentralschweiz, wollte seine Baumaschinen elektrifizieren, um sie mit dem Strom seiner Photovoltaikanlage betreiben zu können. Für sein Vorhaben fragte er bei der ETH um Unterstützung an. Unter der Leitung von Dr. David Dyntar war eine Gruppe von 13 Ingenieurstudenten der ETH, der Interstaatlichen Hochschule für Technik in Buchs sowie der Hochschule Luzern bereit, Affentrangers Vision – in einem Fokusprojekt (siehe Box) umzusetzen. «Gemeinsam haben wir analysiert, bei welcher Baumaschine ein elektrischer Antrieb am meisten Sinn ergibt», erzählt Stefan Schneider. «Dabei sind wir schnell auf den Bagger gekommen.» Konkret auf einen 16 Tonnen schweren Takeuchi TB 1140. Ausschlaggebend dafür sei die Wirtschaftlichkeit gewesen, sagt Schneider: «Ein Dieselbagger verbraucht im Betrieb viel Treibstoff und verursacht entsprechend Emissionen. Ein Elektrobagger hingegen braucht lediglich Strom und kommt im Betrieb somit wesentlich günstiger.» Den Bagger fürs Fokusprojekt bekamen die Studenten von Markus Affentranger. Auch die Huppenkothen AG, die die Baumaschinen der japanischen Takeuchi in der Schweiz vertreibt, sagte ihre Unterstützung zu. Hinzu kamen Sponsoren wie die EKZ, die die Fokusprojekte an der ETH seit vielen Jahren unterstützen.  

Knackpunkt Batterie

«In der Planung haben wir uns vieles einfacher vorgestellt, als es in der Umsetzung dann tatsächlich war», gesteht Schneider. Zum Beispiel bei der Batterie: Ein Elektrobagger wie der TB 1140E braucht eine Batterie, die doppelt so gross ist wie diejenige eines Tesla Modell S. «In dieser Grösse gab es damals keine Batterien von der Stange. Also haben wir zusammen mit einem Partner eine konstruiert, ein Unikat, das möglichst viele Kilowattstunden auf kleinem Volumen vereint.» Denn der E-Bagger sollte einen Arbeitstag von acht Stunden bewältigen können. «Als der weltweit erste Elektrobagger 2014 dann fertig war, gingen wir damit von Messe zu Messe, sogar das Schweizer Fernsehen hat darüber berichtet. Das Interesse war riesig.» In der Realität dann die Ernüchterung: Die Batterie brachte nicht die erwartete Laufzeit. Zudem gab es technische Probleme bei der Batterieüberwachung. Kurz – ein Fehler in der Auslegung, was für die Ingenieurstudenten hiess: Zurück auf Start!

«Batterien in dieser Grösse gab es damals nicht von der Stange.»

Ein Fehler, viel Erfahrung

Von Verzweiflung keine Spur beim jungen Team – im Gegenteil. «Dass noch niemand vor uns einen Dieselbagger dieser Grösse zu einem Elektrobagger umgerüstet hat, hat uns besonders angespornt und motiviert», meint Stefan Schneider rückblickend. «Geholfen hat auch, dass wir schnell herausgefunden haben, wo der Fehler lag.» Zusammen mit dem Batteriepartner haben die angehenden Ingenieure dann eine neue Batterie gebaut. Unterstützung erhielten sie auch von anderen Partnern und Sponsoren: «Das ist das Schöne in der Entwicklungsphase: Alle ziehen am gleichen Strick und wollen, dass das Ding läuft.» Gleichzeitig sei aber allen bewusst gewesen, dass es nicht immer auf Anhieb klappe. Für die Umrüstung von weiteren Baggern hat diese Erfahrung dem Team enorm geholfen: «Wir wussten nun, wie die Batterie ausgelegt werden muss, damit der Elektrobagger zuverlässig läuft.»

Besser als gleich gut

Zuverlässigkeit sei neben der Wirtschaftlichkeit die grösste Herausforderung, ist Schneider überzeugt: «Baustellen sind eng getaktet. Fällt eine Baumaschine aus, steht die Baustelle still. Das kann sich niemand leisten. Deshalb muss ich mich auf einen Elektrobagger zu 200 Prozent verlassen können.» Technisch gelöst haben die jungen Ingenieure diese Herausforderung mit drei Batteriepaketen. «Fällt eines oder sogar zwei Pakete aus, erbringt der Elektrobagger immer noch die gleiche Leistung, die Laufzeit verkürzt sich einfach.»

«Ein Bagger ist ein Werkzeug und kein Statussymbol wie ein Tesla.»  

Damit sich der E-Bagger gegen den Diesel wirklich durchsetze, müsse er mindestens gleich gut sein wie der Dieselbagger – wenn nicht sogar besser, meint Schneider. «Wer bei der Laufzeit einen Kompromiss eingeht, erwartet, dass der E-Bagger mit anderen Vorteilen auftrumpft.» Dazu gehört, dass er leiser ist und pro Jahr 32 Tonnen CO2 weniger ausstösst als eine konventionelle Maschine.

Ein Bagger ist kein Tesla

Ausserdem muss sich die Investition knallhart rechnen. Denn: «Ein Bagger ist ein Werkzeug und kein Statussymbol wie ein Tesla.» Will heissen: Was das Bauunternehmen dank dem E-Bagger im Betrieb täglich an Treibstoff und Emissionen einspart, muss seine Erstinvestition wettmachen. Um 360 000 Franken kostet ein grosser Elektrobagger, rund doppelt so viel wie ein gleich grosser Dieselbagger. Im Betrieb und in der Wartung hingegen ist der Elektrobagger über 10 000 Betriebsstunden gerechnet um rund 180 000 Franken günstiger, sodass die beiden nach diesen 10 000 Betriebsstunden etwa gleichauf sind – je nachdem, wie sich Strom- und Dieselpreis entwickeln und wie der Bagger angewandt wird.

Das Steuerdisplay in der Führerkabine des Baggers haben die jungen Ingenieure selbst entwickelt. Das Display zeigt Betriebsdaten an wie Motorendrehzahl, Motorenstunden, Batterieladestand und verbleibende Betriebszeit.
Das Steuerdisplay in der Führerkabine des Baggers haben die jungen Ingenieure selbst entwickelt. Das Display zeigt Betriebsdaten an wie Motorendrehzahl, Motorenstunden, Batterieladestand und verbleibende Betriebszeit.
Motor, Pumpe und Hydraulik.
Motor, Pumpe und Hydraulik.
Im Vordergrund, leicht unscharf, der Stecker, um den Elektrobagger aufzuladen.
Im Vordergrund, leicht unscharf, der Stecker, um den Elektrobagger aufzuladen.
Symbole auf der Seite des Baggers: ökologisch, leise und batteriebetrieben.
Symbole auf der Seite des Baggers: ökologisch, leise und batteriebetrieben.
Mit Hilfe einer Software werden die Elektrobagger zuerst konstruiert.
Mit Hilfe einer Software werden die Elektrobagger zuerst konstruiert.

Wo Emissionen Tabu sind

Die meisten Dieselbagger rüstet SUNCAR im Moment für Huppenkothen um. Und Huppenkothen wiederum vermietet die Elektrobagger. Eingesetzt werden sie vor allem in halboffenen oder geschlossenen Räumen wie Tunnel oder Hallen – Orte, die für den Dieselbagger wegen der Emissionen tabu sind. Aber auch draussen wird elektrisch gebaggert, zum Beispiel in Saas Fee, wo der Einsatz von Baumaschinen mit Dieselantrieb fast das ganze Jahr hindurch verboten ist, oder an lärmempfindlichen Orten wie zum Beispiel in Naturschutzgebieten. Für die Wartung gehen die E-Bagger wieder zurück zu SUNCAR. «Dabei werten wir die Betriebsdaten aus und erhalten wichtige Hinweise für die Entwicklung von weiteren Elektrobaggern.»

Zukunft

Die Weiterentwicklung der Elektrobagger ist eines der Ziele von SUNCAR. «Wir möchten das Engineering, das in den Elektrobaggern steckt, anderen Herstellern anbieten. Zusätzlich entwickeln wir im Software-Bereich eigene Produkte», sagt Stefan Schneider. So haben die jungen Tüftler für Baggerarbeiten an einem Bahngleis oder auf engem Raum eine Software entwickelt, mit der die Hub- und Schwenkbewegungen des Baggers auf eine bestimmte Höhe und einen bestimmten Winkel begrenzt werden können, um zu vermeiden, dass der Bagger eine Mauer touchiert oder in den Sperrbereich eines Zuges gelangt.
Heuer beginnt die SUNCAR HK das dritte und entscheidende Geschäftsjahr. «Drei Jahre sind die magische Grenze für ein Start-up, dann zeigt sich, ob es bestehen kann oder nicht», meint Stefan Schneider und ergänzt, «aber wir sind zuversichtlich.»

Mehr über die jungen Ingenieure und ihre Elektrobagger: suncar-hk.com

Sie richten sich an Studierende an der ETH Zürich im Bereich Maschinenbau und Elektrotechnik. Die Studierenden konzipieren, berechnen und bauen selbständig ein Fahrzeug mit Elektroantrieb – vom Sportwagen über den Bagger bis zum SUV. Die EKZ unterstützen die Projekte seit vielen Jahren. Sie treiben so die elektrotechnische Forschung und Entwicklung voran und investieren in die Ausbildung von Fachkräften.

sun-car.ch

Das Projekt ethec hat das Ziel, ein Elektromotorrad mit zwei Radnabenmotoren zu entwickeln, das eine Reichweite von 250 Kilometern haben soll. Bei einem Motorrad werden mehr als drei Viertel der Bremsenergie am Vorderrad verloren. Diese Energie möchte das Projektteam mit dem zusätzlichen Motor im Vorderrad zurückgewinnen – kein einfaches Unterfangen. Dank der Rückgewinnung der Energie am Vorderrad soll die Reichweite drastisch steigen – der nächste Schritt in Sachen Elektromobilität auf zwei Rädern.

Ob das Unterfangen gelingt, lesen Sie hier.