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5.500 Meter über N.N.

03.12.2018 | Text: Lucie Maluck | Bilder: Alexander Richter, Eugene Tay

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In der höchstgelegenen Mine der Welt auf 5.500 Metern Höhe laufen MTU-Motoren in Muldenkippern ohne Leistungsverlust.   

Wer einmal im Hochgebirge unterwegs war, kennt das Gefühl: Die Luft ist dünn, das Atmen fällt schwer. Der Anteil des Sauerstoffs in der Luft wird mit jedem Höhenmeter geringer. Ein geübter Bergwanderer merkt davon auch in 3.000 Metern Hohe nicht viel. Wer allerdings vorwiegend im Flachland unterwegs ist, dem fällt schon auf 1.500 Metern Höhe das Atmen schwer. MTU-Motoren der Baureihe 2000 beweisen derzeit in einer Mine in Tibet, dass sie die Höhe nicht scheuen: In der Julong Copper Mine treiben sie Muldenkipper der chinesischen Hersteller XCMG und NHL an. Das Besondere: Sie haben dabei keinerlei Leistungsverlust.

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With their new MTU engines, the Chinese NHL trucks are now much faster uphill, making the mine more productive.

In der Höhe fehlt Sauerstoff
„Wir wussten, dass unsere Motoren höhentauglich sind und haben sie gezielt daraufhin abgestimmt, dass sie ihre Leistung zu 100 Prozent abrufen können. Wie deutlich sie jetzt aber anderen Motoren in der Mine überlegen sind, hat uns schon überrascht“, freut sich Alexander Richter. Der Anwendungstechniker bei MTU hat die Inbetriebnahme der Muldenkipper beider Hersteller in Tibet durchgeführt. „Ich hatte wesentlich größere Probleme, mich an die Höhe zu gewöhnen“, gibt er zu. Langsamer habe er arbeiten müssen. „Schnelligkeit musste ich mir sofort abgewöhnen“. Denn in der dünnen Luft fehlt Sauerstoff. Die menschlichen Organe brauchen aber immer gleich viel davon – die Folge für den Menschen in der Höhe: Er muss schneller atmen und ist eher „aus der Puste“. 

Täglich fuhren Alexander Richter und seinen asiatischen Kollegen mit einem Landcruiser von Tibets Provinzhauptstadt Lhasa zur Mine. Die 1.700 Meter Höhenunterschied waren anfangs für alle eine Herausforderung. Kopfschmerzen waren zunächst der tägliche Begleiter. „Ja, wir haben uns schon gefragt, wie die chinesischen und tibetischen Minenarbeiter in der dünnen Luft dort oben arbeiten können“. Doch letztlich sei das auch eine Frage der Gewöhnung. „ Nach drei Tagen haben wir uns akklimatisiert und die Arbeit fiel uns nicht mehr so schwer“, so Richter. 


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The haul trucks made by Chinese construction machinery manufacturer XCMG can accept payloads weighing up to 110 metric tons. 

Höhentauglich dank zweistufiger Aufladung
Nur die MTU-Motoren waren von Beginn an voll da – dank neuester Motorentechnologie. Bei ihnen sorgt das intelligente Zusammenspiel von zweistufiger Aufladung, Abgasrückführung und Common-Rail-Hochdruckeinspritzung dafür, dass sie die Emissionsstufe Tier 4 ohne jegliche Abgasnachbehandlung einhalten. „Entscheidend für die Höhentauglichkeit der Motoren ist die zweistufige Aufladung“, erklärt Richter. Damit dem Motor trotz hoher Abgasrückführraten genug Luft zur Verfügung steht, wird diese nicht wie bei älteren Motorenmodellen einstufig von einem Turbolader verdichtet und in den Brennraum geleitet, sondern von zwei Turboladerstufen. Zunächst wird die Luft durch einen Niedrigdruckturbolader vorverdichtet, dann zwischengekühlt und anschließend in einem Hochdruckturbolader nachverdichtet und nochmals gekühlt. 

Der angenehme Nebeneffekt: Die Luft wird so stark komprimiert, dass sie, wenn sie in den Brennraum gelangt, wieder den Sauerstoffgehalt hat, den der zur Verbrennung gebraucht wird. Hardware-Anpassungen am Motor waren daher nicht erforderlich. MTU-Ingenieure haben lediglich die Motorsteuerung angepasst. Dafür haben sie auf den „virtuellen Motor“ zurückgegriffen: Für jeden MTU-Motortyp existiert ein thermodynamisches Simulationsmodell im Computer, das mit Messdaten aus Prüfstandsversuchen validiert ist. Damit können MTU-Entwickler für alle denkbaren Umgebungsbedingungen die richtigen Einstellungen für die Motorsteuerung vorausberechnen und anschließend programmieren. Vor Ort müssen diese dann nur noch getestet und feinjustiert werden. 

In der Höhe besonders wichtig sind die Umgebungsdrucksensoren der Motoren. Diese messen den barometrischen Druck. Somit kann die Motorsteuerung genau auf die Kennfelder zugreifen, die in dieser für die Höhe hinterlegt sind. 

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Working in engine compartments: MTU engineers commissioned engines at the Tibetan Julong copper mine.

In der Höhe fehlten die Erfahrungswerte
„Theoretisch wussten wir also, dass das funktionieren wird“, so Richter. Trotzdem war die Inbetriebnahme in Tibet spannend. „Die Motoren sind hier auf 5.500 Metern im Einsatz, da hatten wir noch keine Erfahrungswerte“, so der Ingenieur. Motoren anderer Hersteller haben in der Höhe mit extremen Leistungsverlusten und starker Rauchentwicklung zu kämpfen, häufig kommt es zu Motorschäden. Nicht so die Motoren von MTU. 

Erste Motoren haben sich bewährt
Schon bei den ersten Tests vor einem Jahr haben MTU-Motoren in Tibet gezeigt, dass sie höhentauglich sind. Der chinesische Baumaschinenhersteller XCMG hat für die Mine in Tibet ein Fahrzeug mit einem 16-Zylinder-Motor der Baureihe 2000 getestet und in Betrieb genommen. Er hat bereits zehn weitere Motoren bestellt, die Anfang des Jahres 2019 ausgeliefert werden sollen. Seit einigen Monaten testet nun mit NHL ein weiterer chinesischen Baumaschinenhersteller zwei MTU-Miningmotoren vom Typ 12V2000C66 in der tibetischen Höhe. „Bisher schlägt er sich beeindruckend“, so Richter. 

Tag ein Tag aus fahren die Muldenkipper beider Hersteller in der Mine jetzt voll beladen mit Abraum und Kupfer durch die Mine. 90 bzw. 110 Tonnen können sie tragen. Ihre Fahrer mögen in der dünnen Höhenluft schnell aus der Puste sein, nicht so die Muldenkipper mit dem MTU-Antrieb. Sie fahren sogar wesentlich schneller bergauf und sind damit produktiver als andere Muldenkipper in der Mine. 

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