Mit der richtigen Energie Ressourcen sparen - Wann lohnt sich welche Antriebstechnologie für Ihre Staplerflotte?

Der Einsatz von energieeffizienten Technologien spart nicht nur Energie- und Betriebskosten, sondern schont gleichzeitig Ressourcen und die Umwelt. Der passende Antrieb für die Staplerflotte ist dabei ein ausschlaggebendes Kriterium. Aber ab wann rechnet sich der Umstieg auf Lithium-Ionen-Batterien oder Brennstoffzellen-Antrieb?

Der wachsende Energiebedarf und die steigenden Energiekosten veranlassen immer mehr Unternehmen dazu, ihren Energieverbrauch genauer unter die Lupe zu nehmen. Darüber hinaus erfordern verschärfte EU-Klimaziele, erhöhte Umweltschutzauflagen, Besteuerungen von CO₂-Emissionen sowie die gesellschaftliche Verantwortung, dass von Unternehmen mehr Maßnahmen zur Reduktion von Emissionen ergriffen werden.

Die Staplerflotte bietet häufig Einsparpotential, denn insbesondere für verbrennungsmotorisch angetriebene Flurförderzeuge aber auch für herkömmliche Elektrostapler mit Blei-Säure-Batterie gibt es energieeffizientere Alternativen. Diese sind dazu sehr ergonomisch bedienbar und die Produktivität und Verfügbarkeit der Geräte wird erhöht.

Stärken und Schwächen der Energiesysteme

Elektrostapler sind inzwischen weit verbreitet, während der Anteil verbrennungsmotorischer Stapler kontinuierlich sinkt. Denn die Vorteile der Elektromobilität in der Intralogistik liegen auf der Hand: emissionsfreier Betrieb, höherer Wirkungsgrad, reduzierte Geräusch- und Vibrationswerte und damit ein größerer Komfort. Zudem punkten Elektrostapler durch deutlich geringere Energie- und Wartungskosten, auch wenn die Anschaffungskosten höher ausfallen können. In puncto Leistung, Robustheit und Einsatzgebiet sind Elektrostapler den klassischen Verbrennern mittlerweile mindestens ebenbürtig – drinnen wie draußen und bis in den Hochtonnage-Bereich.

>> Den Vergleich mit Vor- und Nachteilen von Verbrennern und Elektrostaplern lesen Sie hier

Der Trend wird verstärkt durch die neueren Energiespeicherkonzepte und alternative Antriebstechnologien. Das Produktportfolio von Toyota Material Handling besteht zu rund 90 % aus Elektrostaplern und elektrisch angetriebenen Elektro-Niederhubwagen, Kommissionierern, Schlepper sowie Schubmaststapler oder Schmalgangstapler, die wahlweise mit Blei-Säure- oder Lithium-Ionen-Batterien ausgestattet sind. Dabei wächst der Anteil von Lithium-Ionen-Geräten am Gesamtabsatz stetig. Aktuell werden 27 % der Elektroflurförderzeuge von Toyota in Deutschland mit Lithium-Ionen-Technik verkauft. Dazu sind über 85 % der Elektrostaplerflotte von Toyota optional auch mit Brennstoffzellen-Antrieb erhältlich.

>> Lesen Sie den Beitrag von Toyota Material Handling Deutschland zum Thema Brennstoffzellenantrieb mit Wasserstoff 

Kostenstruktur und wirtschaftliche Aspekte

Doch welchen Einfluss haben die verschiedenen Antriebstechnologien auf die Energie- und Betriebskosten eines Staplers? Ab wann rechnen sich die höheren Anschaffungskosten der Geräte samt Kosten für den Aufbau der notwendigen Infrastruktur?

Zur Evaluierung der Einsparpotentiale der einzelnen Technologien sollten folgende Einflussfaktoren auf die Betriebskosten untersucht, gewichtet und monetär bewertet werden:

Instandhaltung

Die Kosten für die Instandhaltung des Energiesystems sollte die Wartungskosten inklusive der Arbeitszeit etwa für Batteriewechsel und -pflege oder den Einsatz des Servicetechnikers beinhalten. Ebenso sind der Verschleiß und die Kosten für Ersatzteile und Reparatur sowie die Lebensdauer anhand der Betriebsstunden beziehungsweise der Restkapazität zu bewerten.

Nachhaltigkeit

Zur Aufstellung der Energiebilanz sind die CO₂-Emissionen und die eingesetzte Energiemenge für den Betrieb des Logistikstandortes mit den entsprechenden Kosten zu erfassen.

Staplerflotte

Zur Berechnung der Energiekosten und der CO₂-Emissionen der Staplerflotte gilt es den gesamten Energieverbrauch aller Geräte zu ermitteln inklusive der Betrachtung der einzelnen Gerätetypen und der Auslastung. Dazu trägt ein sicherer Umgang mit den Flurförderzeugen durch geschultes Personal sowie eine energieeffiziente Fahrweise zur Reduktion des Energieverbrauchs bei.

Infrastruktur

Die Kosten für den Aufbau oder die Umrüstung der Infrastruktur sind abhängig von den Gegebenheiten vor Ort. Während bei einem Neubau direkt Kabel für hohe Ladeströme oder Leitungen für den Transport des Wasserstoffs zur Tankstelle verlegt werden können und in die Baukosten fließen, müssen nachträgliche Veränderungen an der Infrastruktur für die Energieversorgung unter Umständen im Projekt zur Umrüstung der Staplerflotte berücksichtigt werden. Dazu gilt es die Verfügbarkeit mit dem örtlichen Energieversorger zu klären.

Fördermittel

Der Bund, die Länder und regionale Initiativen fördern Projekte, die durch den Einsatz von neuen Technologien oder erneuerbarer Energie CO₂-Emissionen einsparen. Auch Projekte zur Verbesserung der Energieeffizienz sind oft förderungsfähig.

Prozesse

Last but not least muss die Prozesseffizienz des untersuchten Energiesystems berechnet werden, indem die Geräteverfügbarkeit anhand der Einsatzdauer, Ladezeiten und Wegezeiten inklusive Arbeitsaufwand finanziell bewertet wird. Dazu sollten die individuellen Einsatzbedingungen vor Ort, wie der Einsatz im Innen- oder Außenbereich, die Bodenbeschaffenheit, der Schichteinsatz oder die Temperatur in die Betrachtung einfließen.

Toyota bietet hierbei Unterstützung und verschiedene Tools zur Erfassung und monetären Bewertung der verschiedenen Einsatzfaktoren. Wichtig dabei ist ein vertrauensvoller Austausch im Team, um die einzelnen Faktoren richtig analysieren und für die Gesamtbetrachtung bewerten zu können. Für die Kostenbetrachtung hat Toyota einen detaillierten Kostenrechner entwickelt, der viele Basisinformationen einbezieht, um daraus schließlich die passende Lösung entwickeln und eine fundierte Empfehlung für den jeweiligen Einsatzfall geben zu können. 

In die Berechnungsgrundlage fließen alle relevanten Informationen und Kostentreiber ein:

• Anschaffungskosten pro Gerät
• Anschaffungskosten Infrastruktur inkl. Förderung
• Instandhaltungskosten pro Gerät und Jahr
• Instandhaltung Infrastruktur p.a.
• Zusätzliche Betriebskosten p.a. für alle Geräte
• Förderung

Wechsel von Blei-Säure- zu Lithium-Ionen-Batterien

Zusammen mit Hermes Fulfilment hat Toyota Material Handling für den Standort im thüringischen Ohrdruf den Wechsel der Staplerflotte von Blei-Säure- zu Lithium-Ionen-Batterien analysiert. Um immer kürzere Lieferzeiten und das Next-Day-Delivery-Angebot einzuhalten, wurde der Standort auf den Zwei-Schicht-Betrieb umgestellt. Dadurch verdoppelte sich auch die Einsatzzeit der Flurförderzeuge.

Besonderer Fokus lag dabei auf den bereits vorhandenen 30 Schubmaststapler am Standort, da sie die höchste Energiemenge benötigen und die längste Einsatzdauer absolvieren. Damit die Verfügbarkeit der Geräte über mehrere Schichten ohne Batteriewechsel gehalten werden kann, hat Toyota den Einsatz sowie mögliche Einsparpotentiale analysiert. Hierfür waren besonders folgende Aspekte relevant:

• Energiekosten
• CO₂-Emissionen
• Instandhaltungskosten

So konnten die Energiekosten bei einer Nutzung von 1.800 Betriebsstunden pro Gerät/Jahr und bei einer Nutzungsdauer über 84 Monate, um 16 Prozent reduziert werden. Parallel dazu konnten ebenfalls 16 Prozent CO₂-Emissionen eingespart werden – in Summe 185 Tonnen. Zusätzlich fallen die Instandhaltungskosten um 11 Prozent geringer aus. Insgesamt ergab die Berechnung somit eine signifikante Betriebskosten-Einsparung. Durch die Wahl eines Mietmodells ohne Kapitalbindung oder Investitionen für die Anschaffung der Geräte, profitierte Hermes Fulfilment bereits vom ersten Tag der Umstellung von den Vorteilen. Durch die höhere Verfügbarkeit der Geräte und die Zeitersparnis, etwa durch den Wegfall der Batteriepflege, kommt der Dienstleister nun sogar in den Spitzenzeiten vor Weihnachten ohne zusätzliche Mietgeräte aus.

Wir standen vor der Frage, die sich nahezu jeder Logistiker stellt: Wie kann ich meine Flurförderzeuge möglichst effizient einsetzen?

Ronald Ganther, Leiter Inbound Hermes Fulfilment

Die Lithium-Ionen-Technik ermöglicht ein schnelles Laden der Batterien, wie z. B. während der Mittagspause. Es wird also immer dann geladen, wenn das Gerät auch nur für kurze Zeit nicht benötigt wird. Batteriewechsel gehören somit der Vergangenheit an – auch das zeitaufwendige Wassernachfüllen entfällt. Der wichtigste Faktor für die Effizienzsteigerung der Flotte mit Li-Ion-Technik sei die Einhaltung der Ladezyklen: „Toyota hat die Ladezyklen nach unseren Bedürfnissen berechnet. Die Mitarbeiter wurden geschult, wann geladen werden muss. Damit können wir sicherstellen, dass die Einsatzzeiten der Geräte entsprechend unseren Schichten einwandfrei durchlaufen werden können“, so Ronald Ganther.

Wechsel von Blei-Säure zu Wasserstoff

Eine gänzlich emissionsfreien Betrieb für Staplerflotten bietet die Brennstoffzellentechnologie. Während die Nutzfahrzeugbranche für den Gütertransport auf der Straße in Europa weitgehend noch in der Entwicklungsphase steckt, ist diese Antriebstechnologie für Flurförderzeuge bereits im Einsatz. Toyota ist hier ein Pionier und Innovationsführer und hat neben Projekten an den eigenen Produktionsstandorten in Japan und Italien auch diverse Projekte mit Flotten von bis zu 500 Geräten in den USA und Europa realisiert. Zu den Anwendern zählen Unternehmen der Lebensmittelindustrie, der Automobilindustrie, des Handels und der Logistik sowie Flughäfen und Häfen.

>> Lesen Sie hier unseren Beitrag zum Brennstoffzellenantrieb mit Wasserstoff

Für ein aktuelles H₂-Projekt in Deutschland mit zwölf Brennstoffzellenstaplern höherer Tonnage und einem intensiven Einsatzszenario hat Toyota Material Handling vor allem die Einsparungen im Bereich CO₂ und Energie betrachtet. Im Rahmen der Projektierung wurden verfügbare Fördermöglichkeiten berücksichtigt sowie sämtliche Kosten für den Aufbau der H₂-Infrastruktur und der Preis für grünen Wasserstoff, der aus erneuerbaren Energie gewonnen wird, einbezogen. Die Berechnung ergab eine Einsparung der Energiekosten um 29 % bei gleichzeitiger Reduktion der CO₂-Emissionen um 100 %.

Dazu kommen die generellen Vorteile der Brennstoffzellentechnologie:

• Schnelle Betankung innerhalb von 2 bis 3 Minuten für 6-8 Stunden Einsatzzeit/Betriebsstunden
• Lebensdauer: ca. 20.000 Betriebsstunden
• Tankstellen sind optimal im Logistikprozess positioniert und somit entfallen unproduktive Wegzeiten
• Vermeidung Netzlastspitzen (bei Li-Ionen hohe Anschlusswerte pro Gerät)
• Verringerung Regelenergiebedarf
• Hohe Skalierbarkeit 
• Nutzung von grüner Energie
• Gas unterliegt nicht EEG Umlage / geringe Netzentgelte
• Überschussstrom kann per Elektrolyse zu grünem Wasserstoff umgewandelt und gespeichert werden

Beide Projektebeispiele zeigen, dass neue Antriebstechnologien die Chance für Verbesserungen bieten. Lithium-Ionen-Technik und Wasserstoff haben viele Stärken und sparen Energie- und CO₂-Emissionen, und damit auch Kosten. Die passenden Energiesysteme sind zudem ein Mittel, Prozesszeiten zu verbessern. Ein Umstieg ist jederzeit möglich. Zuvor sollte jeder individuelle Einsatzfall jedoch genau analysiert werden, um die richtige Wahl der Antriebsart für die Staplerflotte zu treffen.