Das ELMAR-Projekt zielt darauf ab, optimierte autonome und elektrische Transporte in den europäischen Bergbau zu bringen

Ziel des neuen ELMAR-Projekts, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) mit rund 11 Millionen Euro gefördert wird, ist die Integration und Demonstration des Einsatzes elektrischer Schwerlasttransportmaschinen in die europäische Rohstoffgewinnung Industrie.

In der Eröffnungserklärung heißt es weiter: „Keine Frage – eine sichere Versorgung mit mineralischen Rohstoffen ist elementar für die Wettbewerbsfähigkeit und den Wohlstand Deutschlands und Europas. Gleichzeitig ist die Rohstoffgewinnung ein erheblicher CO2-Emittent und muss sich daher wandeln.“ sich selbst und nachhaltiger zu werden, um zur Erreichung der Klimaziele beizutragen und wettbewerbsfähig und nachhaltig zu bleiben. Dazu gehört insbesondere die Dekarbonisierung von Unternehmen, die Rohstoffe gewinnen. In Deutschland betrifft dies rund 1.600 Unternehmen mit rund 2.700 Anlagen und Allein in der Kies-, Sand- und Natursteinproduktion sind rund 23.500 Mitarbeiter beschäftigt.“

Bisher wird in diesen Unternehmen ein erheblicher Teil der bei der Rohstoffgewinnung eingesetzten Energie für den innerbetrieblichen Transport, zumeist mobile dieselbetriebene (Schwerlast-)Fahrzeuge, genutzt. Die Umstellung auf (batterie-)elektrischen Transportbetrieb ist daher ein wichtiger Hebel zur Emissionsreduzierung. Dies gilt sowohl für die Umstellung bestehender Betriebe als auch für zukünftige Projekte.

Im neu gestarteten Projekt ELMAR untersucht ein Konsortium hochkarätiger Forschungs- und Industriepartner, wie die Dekarbonisierung der heimischen Rohstoffgewinnung ganzheitlich gedacht und umgesetzt werden kann. Das Projekt umfasst die Integration autonomer und elektrischer Schwerlasttransportmaschinen, die damit verbundene Anpassung der notwendigen Infrastruktur und die Neugestaltung betrieblicher Prozesse. „Darüber hinaus muss bei dieser Transformation die Kopplung und Optimierung zwischen der Energienachfrageseite und der Energieversorgungsseite in einem vernetzten, modellbasierten und intelligenten Betriebsplanungs- und Steuerungssystem umgesetzt werden.“

Foto mit freundlicher Genehmigung von Martin Braun

„ELMAR legt einen wichtigen Grundstein für die Integration elektrischer, automatisierter mobiler Schwerlasttransportmaschinen in die Rohstoffgewinnung“, sagt Dr. Tobias Hartmann vom Institut für Bergbautechnologien der RWTH Aachen. „Unter Wahrung der Prozesssicherheit in der Gewinnung und gleichzeitiger Sicherstellung der elektrischen Versorgungssicherheit sowie der Kopplung an erneuerbare Energiequellen wollen wir an repräsentativen Anwendungsfällen zeigen, dass elektrischer Transport in der heimischen Rohstoffgewinnung möglich ist.“ Der ganzheitliche Ansatz von Von der Produktion über den Energiebedarf bis hin zur Energieversorgungsseite werden wir in der Lage sein, bestehende und kommende Betriebskonzepte zu optimieren.“

Hartmann gab zusätzlichICH BIN einen Einblick in die Projekt-Roadmap im Interview. Er erklärt: „Die ersten Mittel werden für die Demonstration autonomer Elektrofahrzeuge ausgegeben, die in neu gestaltete, umstrukturierte und optimierte Bergbaubetriebe integriert und mit einem cloudbasierten, KI-gesteuerten Prozess- und Energieoptimierungssystem verbunden sind – das unterschiedliche Energiequellen nutzt.“ Nachfragemodelle sowie die Erfüllung der Produktionsanforderungen des Betreibers. Er sagt, dass die technischen Ziele auf CO2-Neutralität und Energie-/Prozesskopplung ausgerichtet sind und umfassen:

Er fügt hinzu: „Hier geht es darum, eine neue Art des Materialtransports zu entwickeln und einzuführen, unter anderem durch den Einsatz eines neuen Fahrzeugtyps, der kleiner und leichter ist und ein weitaus besseres Last-/Gewichtsverhältnis aufweist. Das tun wir.“ Dabei ist zunächst zu berücksichtigen, dass wir Material transportieren wollen, nicht Maschinen und keine Batterien, und dass wir ein neues Maß an Energieeffizienz und die integrierte Nutzung erneuerbarer Energien im Materialtransport anstreben. Es besteht ein enormer Änderungsbedarf im Bergbau, aber auch enormes Potenzial. Dies ist nur durch die Einführung neuer Pilotmaschinen möglich. Wir werden den Transportansatz bei Betrieben nachrüsten, die keine Batterien in bestehende Maschinen nachrüsten.“

Das Konsortium besteht aus Schlüsselinstituten, nämlich der RWTH Aachen, dem Institute for Advanced Mining Technologies (AMT) und dem Institute for Power Electronics and Electrical Drives (ISEA), sowie Vertretern von Industriepartnern. Von industrieller Seite sind als Baumaschinen- und Transportfahrzeughersteller sowie als Automatisierungsanbieter die Volvo Group Trucks Central Europe GmbH, die Volvo Construction Equipment Germany GmbH und die Volvo Autonomous Solutions AB (im Auftrag der VCE Germany GmbH) beteiligt.

Als Minenbetreiber sind die Mineral Baustoffe GmbH (Teil der STRABAG-Gruppe), die Knauf Gips KG, die Nivelsteiner Sandwerke & Sandsteinbrüche GmbH, als Anbieter von KI- und cloudbasierter Software die PSI Fuzzy Logik & Neuro Systeme GmbH und die PSI Software AG sowie TITUS Research beteiligt GmbH als Entwickler autonomer Überwachungssysteme.

Das Projekt ELMAR (FKZ 01MV22001) läuft vom 1. August 2022 bis 31. Juli 2025 und wird vom BMKW im Rahmen der Förderrichtlinie „Forschung und Entwicklung im Bereich Elektromobilität“ im 5. Förderaufruf „Wettbewerb für elektrifizierten Güter- und Personenverkehr“ gefördert „ mit rund 6 Millionen Euro bei einem Gesamtvolumen von rund 11 Millionen Euro.

Volvo Group, TARA und ELMAR

Als Teil des Projekts wird die Volvo Group nach eigenen Angaben eine Lösung implementieren, die elektrische Volvo-Lkw und Baumaschinen sowie TARA – ihre elektrische und autonome Transportlösung für den Transport – umfasst. „Mit ELMAR haben wir die Möglichkeit, das breite Lösungsportfolio der Volvo Group zu bündeln, um Bergbaustandorte zu elektrifizieren, zu automatisieren und nachhaltiger zu machen. Dies ist das erste bekannte Projekt in der Rohstoffgewinnung, das die Produktionsprozesse und die daraus resultierende Infrastruktur für eine Elektroflotte vereint.“ mit der lokalen Produktion und Speicherung erneuerbarer Energie. Die Umstellung auf elektrische Transportlösungen erfordert einen ganzheitlichen Ansatz und die Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Akteuren, die für Fahrzeuge, Infrastruktur, Energieversorgung und Betrieb verantwortlich sind. ELMAR bringt diese Interessengruppen zusammen und ermöglicht eine kommerziell realisierbare Co-Creation , nachhaltige Transportlösungen“, sagt Wolfgang Baur, Projektleiter, Volvo Group Trucks Technology.

„Die Bergbau- und Steinbruchindustrie eignet sich besonders für die Autonomie, da sich die Abläufe wiederholen, das Volumen des bewegten Materials hoch ist und die Umgebung relativ unkompliziert ist. Heute steht die Branche vor einer Reihe von Nachhaltigkeits- und Produktivitätsherausforderungen. Mit Automatisierung können wir diese bewältigen.“ durch Verkleinerung der Maschinen entsprechend den Produktionszielen, ohne die Arbeitskosten zu erhöhen. Indem die Maschinen kleiner und leichter gemacht werden, wird es auch möglich sein, sie zu elektrifizieren. Gepaart mit erneuerbaren Energiequellen stellen autonome und elektrische Transporte eine große Chance dar, den CO2-Fußabdruck der Branche zu reduzieren „, sagt Per-Johan Rosdahl, Leiter Off-Road Solutions, Volvo Autonomous Solutions.