Dieselverbrauch: Warum Turmdrehkrane Ihr Budget sprengen

Andrew Deakin kommt auf ein Lieblingsthema zu sprechen: die unnötige Energieverschwendung auf den meisten Baustellen, wenn es um den Antrieb von Turmdrehkränen geht.

Als technischer Direktor bei Dumarey Green Power, einem in Großbritannien ansässigen Energiespeicherunternehmen, das sich auf die effizientere Stromversorgung von Turmdrehkränen, Baustellen und anderen Anlagen spezialisiert hat, verbringt Deakin einen Großteil seiner Zeit damit, Alternativen zum Status Quo zu prüfen – und die Kompromisse, die Käufer von Mietwohnungen eingehen müssen.

Ganz oben auf seiner Liste der Ineffizienzen stehen die großen Dieselgeneratoren, die bei den meisten Bauprojekten immer noch zum Einsatz kommen.

„Wir brauchen nicht so viel Energie, um einen Kran anzutreiben“, sagte Deakin. „Das sollte uns besser gelingen.“

Stark übermächtig

Sein zentrales Argument besteht darin, dass Turmdrehkräne zwar für den Hochbau unverzichtbar sind, die meisten jedoch viel zu leistungsstark sind – und dass eine Fehlausrichtung für Bauunternehmer und Vermietungsfirmen hohe Kosten in Form von Dieselverbrauch und CO₂-Emissionen verursacht.

Bei seiner Rede auf der International Tower Cranes (ITC)-Konferenz 2025 in Rom präsentierte Deakin Betriebsdaten von einer Live-Site in London, wo sein Unternehmen mit Select Plant an der Stromversorgung von Terex CTL 1600-Wippauslegerkranen arbeitete.

Mit einer Nennleistung von 250 bis 300 Kilowatt scheinen diese großen Turmdrehkräne ständig zu laufen. Doch bei näherer Betrachtung zeigt sich ein anderes Bild: „Betrachtet man die durchschnittliche Leistung über den ganzen Tag, so liegt sie trotz 300-Kilowatt-Kran bei etwa 11 Kilowatt“, sagt er. „So viel Energie brauchen wir für den Kranantrieb gar nicht. Wir bräuchten für den ganzen Tag etwa 110 Kilowattstunden.“

Trotz der moderaten Durchschnittslast werden an vielen Standorten standardmäßig 650-kVA-Dieselgeneratoren eingesetzt, um kurzzeitige Spannungsspitzen und -transienten zu bewältigen.

„Das entspricht im Durchschnitt etwa 2,1 Prozent der Spitzenleistung“, sagt Deakin. „Diese Generatoren sind massiv überdimensioniert, müssen aber mit den Spitzen und hohen Transienten klarkommen.“

Deakin erklärt den Energiefluss in einem Sankey-Diagramm für die Effizienz eines Dieselmotors in einem Generator mit 40 Prozent Wirkungsgrad. Foto: Joe Mather/KHL

Das Ergebnis sind Brennstoffrechnungen, die in keinem Verhältnis zum tatsächlichen Energiebedarf stehen. „Wir schalten einen riesigen Generator ein, um eine sehr geringe Durchschnittsleistung liefern zu können“, sagt Deakin.

Dies ist nicht nur eine technische Ineffizienz. Für Mietfirmen, die die Treibstoffrechnung bezahlen, steigen die Kosten schnell an. „Ein 500-kVA-Generator gemäß EU-Stufe III A, der einen großen Turmdrehkran antreibt, verbraucht durchschnittlich 15 Liter Diesel pro Stunde bei 60 Stunden pro Woche. Das sind 45.000 Liter Diesel pro Jahr oder 67.500 € [77.406 US-Dollar] bei 1,50 € [1,72 US-Dollar] pro Liter und 120 Tonnen CO₂.“

Doch die Menge der erzeugten Nutzenergie ist verschwindend gering. Von den Treibstoffkosten werden lediglich 4.500 Euro (5.160 US-Dollar) in Energie für den Kranantrieb umgewandelt. Der Rest, sage und schreibe 63.000 Euro (72.235 US-Dollar), geht in Form von Wärme verloren.

Selbst Dieselmotoren, die unter optimalen Bedingungen – mit einem Wirkungsgrad von 40 % – laufen, verlieren einen erheblichen Teil ihrer Energie durch Wärme und mechanische Verluste. Bei geringer Belastung, wie sie auf Kranbaustellen typisch ist, sinkt die Leistung jedoch drastisch. „Wenn wir uns jedoch die durchschnittliche Last eines Turmdrehkrans ansehen, liegen wir bei nur 2,5 %. Das bedeutet, dass wir mit einem Wirkungsgrad von etwa 5 bis 10 % laufen. Das ist ziemlich schlecht. Die Frage ist, was wir dagegen tun können.“

Verschlimmerung des Problems

Strengere Emissionsstandards im Rahmen der Stufe V können das Problem noch verschärfen. „Wir liegen bei 3 % Wirkungsgrad und 97 % der Energie im Kraftstoff werden einfach in Abwärme umgewandelt. Fazit: Mit der EU-Stufe 5 können wir den Wirkungsgrad deutlich verschlechtern.“

Deakin ist sich darüber im Klaren, dass Netzstrom, sofern verfügbar, sowohl die geringsten Emissionen als auch die attraktivsten wirtschaftlichen Vorteile bietet.

„Wir verbrennen dann keinen Diesel und es sollte am wenigsten CO₂ ausgestoßen werden.“ Die Netzemissionen variieren von Land zu Land – von nahezu null in Frankreich bis zu 662 Gramm CO₂ pro Kilowattstunde in Polen –, aber alle übertreffen die Dieselemissionen.

„Das bedeutet, wenn wir einen großen Turmdrehkran mit einem durchschnittlichen Stromverbrauch von etwa 10 Kilowatt betrachten, werden beim Betrieb dieses Krans zwischen null und sechs Kilogramm CO₂ pro Stunde freigesetzt, wenn er an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist“, rechnet er vor.

An Standorten mit eingeschränkter Netzkapazität können Energiespeichertechnologien diese Lücke schließen.

„Wir könnten die 500 kVA durch ein 200-kVA-Generatoraggregat mit Schwungrad ersetzen. Das reduziert unseren Kraftstoffverbrauch auf etwa sieben Liter pro Stunde. Unsere Bremsleistung beträgt zwar weiterhin 10 Kilowatt, aber wir haben die Effizienzkurve auf 15 % gesteigert.“

Dr. Andrew Deakin gibt Einblicke in die verschiedenen Technologien und Herausforderungen für einen effizienteren Antrieb von Turmdrehkranen. Foto: Joe Mather/KHL

Noch besser sei es, einen kleinen Generator mit einer vollwertigen Batterie oder einem Schwungrad zu kombinieren, sagt Deakin. Dadurch ließen sich weitere Vorteile erzielen.

„Wenn wir zu einem Gerät mit voller Leistung übergehen, zum Beispiel einem Batterie-Energiespeichersystem oder einem sehr großen Schwungrad, bei dem das System grundsätzlich mit hoher Effizienz vom Generator aufgeladen wird, dann könnten wir das beispielsweise auf einen 25-kVA-Generator und eine Batterie reduzieren, die weniger als drei Liter Diesel pro Stunde verbrauchen.“

Diese Hybridsysteme bieten zudem hohe Ausfallsicherheit. „Einer davon ist die Reaktionsgeschwindigkeit der Batterie, da diese das Netz vor Spannungsspitzen schützen muss. Wir können nicht für kurze Zeit die volle Leistung ins Netz einspeisen, da sonst der Netzschalter auslöst“, erklärt er.

Für alle, die über Diesel hinausblicken, bieten sich eine Reihe kohlenstoffarmer Alternativen an – darunter hydriertes Pflanzenöl (HVO), Wasserstoff-Brennstoffzellen, Wasserstoff-Verbrennungsmotoren (IC) und synthetische Kraftstoffe. Deakin weist darauf hin, dass Dumareys Kollegen in Italien bereits mit TecnoGen an der Entwicklung eines Wasserstoff-IC-Generators mit integriertem Durchfluss arbeiten.

Doch derzeit sind diese Optionen noch begrenzt. „Heute sind rund 99 Prozent des Wasserstoffs noch grau, das hilft nicht weiter“, so Deakin. „Wenn man HVO verbrennt, sind Dinge wie Palmöl darin enthalten, die weniger umweltfreundlich sind, als man vielleicht denkt.“ Auch die Kosten, fügt er hinzu, dürften auf absehbare Zeit hoch bleiben.

Der logistische Fußabdruck von Wasserstoff stellt zusätzliche Herausforderungen dar. „Vielleicht wird einmal pro Woche ein Lkw mit Diesel an Ihre Baustelle geliefert, aber um die Turmdrehkräne mit Strom zu versorgen, sind möglicherweise zehn Lkw-Ladungen Wasserstoff pro Woche nötig.“