Lithiumbatterien für das Ground Support Equipment: Die grüne Revolution, die den technologischen Wandel im Flughafenbetrieb voranbringt

24/07/2024 – Blog, Elektrofahrzeuge lithiumbatterien

Die Senkung des CO2-Ausstoßes und die Einleitung eines Prozesses des technologischen Wandels im Flughafenbetrieb ist heute zu einer Priorität unter den Playern dieses Sektors geworden. Sie sehen in den ehrgeizigen Zielen des European Green Deal keine Bürde, sondern einen regelrechten Hebel zur Förderung des Wettbewerbs in diesem Bereich und dieses unter voller Achtung der Umwelt.

Nach der Unterbrechung 2020 durch die Pandemie erlebt der ökologische Wandel im Flughafenbereich heute einen großen Aufschwung: Die Investitionen nehmen zu und damit wächst die Anzahl der elektrifizierten Anwendungen. Von Bodenstromaggregaten (GPU) bis zu Schleppern, Pushern, Förderbandwagen, PRM-Hubfahrzeugen, Passagiertreppen: Beim Ground Support Equipment (GSE) gibt es zahlreiche Flughafenfahrzeuge, die den Herausforderungen des Green Deals aktiv begegnen, um die eigenen Emissionen bis zum Jahr 2030 drastisch zu reduzieren.

Flughafenfahrzeuge im Wandel: Die Losung heißt Elektrifizierung mit Lithium!

Es ist eine Tatsache, dass die Zukunft der Flughafeninfrastruktur elektrisch ist. Dabei handelt es sich aber sicher nicht um eine plötzliche Umstellung. Es ist im Gegenteil eine regelrechte stufenweise Evolution. Obwohl es einerseits viele Erstausrüster gibt, die im Bereich Elektrifizierung Pioniere sind und bereits vor einiger Zeit in elektrifizierte Lösungen – zunächst mit Blei- und jetzt mit Lithiumbatterien – investiert haben, so besteht dagegen erst kürzlich das Interesse einiger, die lange Zeit davon ausgegangen waren, dass die Anfangsinvestition mit Blick auf die Wirtschaftlichkeit nicht nachhaltig gewesen wäre und die erst vor kurzem eingesehen haben, wie strategisch wichtig eine Analyse der langfristigen Vorteile ist.

Wir stehen also aktuell vor einem zweiseitigen Szenario:

einerseits, die Absicht, neue, vollelektrifizierte Fahrzeuge mit Lithiumbatterien entwickeln zu wollen und
andererseits die Notwendigkeit, den vorhandenen Fuhrpark mit Elektroantrieb von Blei auf Lithium umzuwandeln

Vor derselben Situation stehen auch Abfertiger bzw. Unternehmen, die die Flughafendienstleistungen, einschließlich der Lieferung von Arbeitsmitteln, verwalten. Wenn nämlich die fortschrittlichsten Flughäfen teilweise bereits bleibasiert elektrifiziert sind, hat sich heute die Losung verändert und der Wendepunkt bei der Elektrifizierung der Flughäfen ist Lithium.

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TCO: das Schlüsselelement bei der Elektrifizierungsentscheidung des Ground Support Equipments

Der kleinste gemeinsame Nenner beim Übergang zu Lithium ist der Blick auf die Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership; TCO), ein Schlüsselparameter, um den wirtschaftlichen Gesamtwert einer Investition in vollem Umfang zu begreifen.

Auch wenn viele Flughafenfahrzeughersteller wegen der höheren Anschaffungskosten bei Lithiumbatterien anfänglich zögerlich waren, haben ihnen die Erprobung und die Berechnung des TCO geholfen, die Gesamtinvestition zu ermitteln und die entsprechenden langfristigen Vorteile zu beurteilen: nämlich die drastische Reduzierung der Wartungskosten und die günstige Energiebilanz. Eine Berechnung, die zu einer eindeutigen Ersparnis führt, wenn der Entschluss gefasst ist, den Weg der Elektrifizierung mit Lithiumbatterien zu gehen.

Von der Blei-Säure-Batterie zur Lithiumbatterie mit dem Ziel der höheren Effizienz und Autonomie

Blei-Säure-Batterien sind nicht nur im Hinblick auf die Gesamtbetriebskosten ungünstig. Es handelt sich hierbei auch um eine mittlerweile veraltete Technologie, die äußerst beschränkt ist, was Leistungsfähigkeit und Wirkungsgrad anbelangt, die aber insbesondere auch eine geringe Energieeffizienz aufweist (75 %), hohe Kosten für die Wartung und Infrastruktur verursacht und eine begrenzte Lebensdauer hat, da sie beispielsweise keine schnelle Aufladung ermöglicht und keine Gelegenheitsladung während des Tages gestattet. Auch die Ladezeiten der Blei-Säure-Batterien sind extrem lang und dauern zwischen 6 und 8 Stunden für eine vollständige Aufladung.

Die eingeschlagene Richtung ist also klar: Flughäfen und Abfertigungsgesellschaften sind mittlerweile von den Vorteilen der Lithiumtechnologie im Vergleich zur Blei-Säure-Alternative überzeugt., Angefangen bei dem hohen Wirkungsgrad, der über 96 % hinausgeht, der schnellen Aufladungszeit von nur 2 Stunden, der langen Lebensdauer (>4000 Zyklen), der Wartungsfreiheit und vor allem der Möglichkeit, Teilaufladungen und -entladungen vorzunehmen, die eine lange Betriebsautonomie garantieren.

Mit Lithiumbatterien setzt der Flughafenbetrieb auf Sicherheit und Nachhaltigkeit

Abgesehen von den rein wirtschaftlichen Aspekten und der höheren Effizienz zielt der Einsatz von elektrischen Anwendungen im Bereich Ground Support Equipment von Flughäfen vor allem auf die Vermeidung von Treibhausgasemissionen ab und trägt dazu bei, die Luftqualität von Flughäfen zu verbessern und die Umweltbelastung im Flughafenbetrieb im Ganzen zu verringern.

Hinzu kommt die starke Reduzierung der Lärmbelästigung, die den Mitarbeitern bessere Arbeitsbedingungen verschafft. Sie können nun saubere Energie nutzen, durch die sie in der Ausführung ihrer täglichen Arbeiten besser geschützt sind.

Außerdem verbessern die elektrischen Anwendungen mit Lithiumbatterien die allgemeine Sicherheit im Flughafenbetrieb. Aufgrund ihrer Beschaffenheit besteht bei Elektrofahrzeugen keine Gefahr des Kraftstoffaustritts, somit ist auch die Brandgefahr niedriger.

lfp chimie elektrifizierung ground support equipment Fällt die Entscheidung dann auf die Verwendung von Lithiumbatterien mit LFP-Chemie, steigt der Grad der Sicherheit exponentiell an. Diese chemische Zusammensetzung ist die sicherste und stabilste für den Markt der Fahrzeuge und Industriemaschinen, die teilweise intensiv genutzt werden müssen. Sie hat nämlich eine hohe Zersetzungstemperatur und eine langsame Wärmeabgabe: zwei Eigenschaften, die den Thermal Runaway und die daraus entstehende Brandgefahr verhindern. Die LFP-Chemie sorgt, wenn sie mit einem intelligenten Batteriemanagementsystem verbunden ist, bei einem Batteriepack für maximale Sicherheit bei den unterschiedlichsten Anwendungen.

Lithiumbatterien von Flash Battery: seit 2012 an der Seite von Erstausrüstern und Flughafen-Abfertigern

Ein Flughafen ist ein vernetztes Universum, das aus dynamischen Interaktionen, komplexen Infrastrukturen und fortschrittlichen Technologien besteht, in der Absicht, für schnelle Ortswechsel, maximale Sicherheit und eine hohe Betriebseffizienz zu sorgen. In diesem Zusammenhang ist das GSE-Segment förmlich vergleichbar mit einer Baustelle, auf der eine große Anzahl an Anwendungen mobilisiert werden, die jede für sich eine spezifische Funktion erfüllen, die alle aber gleichermaßen wichtig sind, um den korrekten Ablauf der täglichen Abläufe am Boden zu erledigen.

Flughafenschlepper, die wir gewöhnlich sehen, wie sie unser Gepäck transportieren, oder auch Shuttle-Busse, die uns zum Flugzeug bringen, Passagiertreppen, PRM-Hubfahrzeuge, Bodenstromaggregate, die elektrische Energie während der Vorgänge am Boden liefern, Förderbandwagen, Pusher: Diese sind nur einige Beispiele für den enormen Maschinenpark, der im Flughafenbetrieb zum Einsatz kommt und heute auf die Verwendung von Lithiumbatterien setzt, die die operativen Erfordernisse erfüllen.

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Dank der langjährigen Erfahrung in diesem Bereich und des maßgeschneiderten Beratungsansatzes arbeitet Flash Battery seit über 12 Jahren an der Seite der größten internationalen Abfertiger und OEMs und stellt für diese entsprechend den spezifischen Anforderungen jedes einzelnen Fahrzeugs maßgefertigte Lithiumbatterien her.

Kundenanpassung an erster Stelle!

Die Wahl des richtigen Lithiumbatterie-Anbieters betrifft nicht nur das Erfordernis, den eigenen Fuhrpark zu elektrifizieren. Unabhängig von der Energie und der Größe einer Batterie, ist es sehr wichtig, eine detaillierte Analyse des Verbrauchs eines Fahrzeugs und der Umweltbedingen, in denen es genutzt wird, sowie der verfügbaren elektrischen Infrastruktur vorzunehmen.

Im Flughafenbetrieb kommt es insbesondere darauf an, die richtigen Outdoor-Anwendungen für die unterschiedlichsten Zonen in der Welt zu finden, wo die Suche nach einem Anbieter mit viel technischem Know-how in Bezug auf das Temperaturmanagement zu einem wesentlichen Auswahlkriterium wird.

Alle bis zum heutigen Zeitpunkt für den Flughafenbereich hergestellten Lithiumbatterien von Flash Battery besitzen daher besondere Eigenschaften, die danach entwickelt wurden, die Anforderungen des Sektors erfüllen zu können, wie:

eine hohe Schutzart (IP54-65), wodurch die Batterie wasserdicht wird,
die Integration eines Wärmemanagementsystems, damit die Batterie bei allen Witterungsverhältnissen einsatzbereit ist
die Einführung eines Ferndiagnosesystems, das eine vorausschauende Wartung des Fuhrparks gewährleistet

Nehmen wir beispielsweise die Flash Battery 76,8 V, 420 Ah – 32,3 kWh, die heute ein elektrisches PRM-Hubfahrzeug eines Kunden versorgt, dessen gesamtes Ground Support Equipment wir elektrifiziert haben.

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Hierbei handelt es sich um ein Fahrzeug, das an unterschiedlichsten Orten der Welt einsatzbereit ist, in denen die Arbeitstemperatur merklich schwanken kann. Die Batterie wurde so entwickelt, dass sie in der Lage ist, auch unter ungünstigsten Wetterbedingungen zu arbeiten. Das integrierte Heizsystem sorgt nämlich für einen optimalen Betrieb und garantiert höchste Leistung unter verschiedensten klimatischen Bedingungen.

Die wichtigsten Merkmale dieses maßgefertigten Projekts sind:

ein integriertes Heizsystem
die Möglichkeit einer On-Board und Off-Board-Aufladung
Schutzart IP65
Diagnostik mit 4G-Option für die Fernüberwachung

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Vorausschauende und automatische Wartung Seite an Seite bei der neusten Entwicklung des Flash Data Centers

Im Flughafenbetrieb werden Pausen nicht berücksichtigt, alles ist dynamisch und in ständiger Bewegung, dabei stehen die Fahrzeuge niemals still. Dieses Erfordernis der Schnelligkeit trifft auf die Grenzen, die durch traditionelle Technologien gesetzt sind. Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor oder mit Bleibatterien haben nämlich zwei große Gegenspieler: die Notwendigkeit der Wartung und den Umstand, langwierige Stillstände bei Fehlfunktionen in Kauf nehmen zu müssen.

Lithiumbatterien können diese Hindernisse, wenn sie mit fortschrittlicher Elektronik eingesetzt sind, dank der Fähigkeit, während der gesamten Lebensdauer vorausschauende Analysen durchzuführen, überwinden. Flash Battery gehört zu den Pionieren im Bereich der vorausschauenden Wartung und entwickelte 2013 das Flash Data Center, das cloudbasierte, proprietäre, automatische Fernüberwachungssystem, das mit seiner aktuellsten Version die neuesten Algorithmen der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens nutzt, um die Betriebsdaten aller in der Welt aktivierten Batteriesysteme von Flash Battery rund um die Uhr zu erfassen, zu analysieren und zu verarbeiten. Dabei können potenzielle kritische Punkte dank vorausschauender Wartung und Over-the -air-Updates beseitigt werden.

Gehen wir von einem konkreten Beispiel aus: Wenn in Katar ein Bediener einen Schlepper bei einer Außentemperatur von 55°C in der Sonne länger stehen lässt, ist das System in der Lage, eine Nachricht automatisch an den Kundendienst von Flash Battery zu senden, der den Fahrzeughersteller unverzüglich darüber informieren kann, und die Störung aus der Ferne behebt, bevor es zu einer Fehlfunktion in der Batterie kommt.

Außerdem können OEMs und Abfertiger jederzeit autonom auf das Portal zugreifen, um den Zustand der eigenen Batterien zu überprüfen, um die Big-Data-Datenmengen aller weltweit in ihren einzelnen Fahrzeugen aktiven Systeme zu untersuchen, aber auch um Analysen über den Verbrauch und spezifische Funktionen des gesamten Fuhrparks durchzuführen, damit die Tendenz der zukünftigen Investitionen bestmöglich ermittelt werden kann.

What’s next? Der Flughafen als eine integrierte Smart Factory

Die Elektrifizierung mit Lithiumbatterien ist heute ein wichtiger Bestandteil des Flughafenbetriebs und zielt darauf ab, sich synergistisch in Richtung eines neuen Konzeptes einer intelligenten Industrie in der Version 4.0 zu entwickeln.

Die schrittweise Verbesserung der Abläufe in einem Flughafen zur Gewährleistung eines schlankeren und flexibleren Betriebs, gehört zu den wesentlichen Zielen für ein Ground Support Equipment der nahen Zukunft.

Der neue Schlüsselbegriff, der mit Lithium und der Weiterentwicklung der Flughafenabläufe im Zusammenhang steht, heißt Automatisierung. Die fortschrittlichsten Hersteller haben bereits die ersten selbstfahrenden Schlepper entwickelt, und bald werden wir Zeugen einer zunehmend verbreiteten Einführung von automatisierten GSE-Anwendungen sein, die genau wie in einer Smart Factory, die Zukunft des Sektors im Sinne einer höheren Produktivität, Flexibilität und Sicherheit – ganz ohne Emissionen – bestimmen werden.

Die gegenwärtige Herausforderung besteht in der Bereitstellung von Infrastrukturen, die es erlauben, die Ladevorgänge bei Elektrofahrzeugen reibungslos umzusetzen und dabei sicherstellen, dass die unterstützenden Technologien den operativen Erfordernissen entsprechen. So kann ein vollkommen integriertes und nachhaltiges Flughafen-Ökosystem geschaffen werden.

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