Betriebsstoffverbrauch von Baumaschinen als Faktor einer ökoeffizienten Bauprozessoptimierung

Abstract

Baumaschinen steuern in nahezu allen Bausparten einen wesentlichen Beitrag zum Gelingen eines Bauvorhabens bei. Die Realisierung von Großprojekten im Hoch- sowie im Tiefbau, wären ohne entsprechenden Baumaschineneinsatz heutzutage nahezu unmöglich. Auswertungen zeigen, dass im Tiefbau bzw. insbesondere im Erdbau die Baumaschinenkosten einen wesentlichen Beitrag zu den Gesamtprojektkosten leisten. Die im Tiefbau eingesetzten Baumaschinen werden (fast) ausschließlich mittels Diesel-Verbrennungsmotoren betrieben. Ein nicht unwesentlicher Teil der angesprochenen Baumaschinenkosten entfällt auf die Betriebsstoffkosten (Kraftstoff, Schmierstoff etc.). Die Betriebsstoffkosten sind im Wesentlichen von den Einheits-kosten sowie vom Verbrauch abhängig. Durch Kostensteigerungen sowie zunehmendes Nachhaltigkeitsbewusstsein in der Bauindustrie in den vergangenen Jahren ist die Höhe des Betriebsstoffverbrauchs, insbesondere des Kraftstoffverbrauchs, vermehrt in den Fokus von Betrachtungen gelangt. In der Baukalkulation geht es vorwiegend darum, die Kosten für Bauleistungen vor der Leittungserbringung zu ermitteln. Beim Betriebsstoffverbrauch von Baumaschinen sind derzeit nur grobe Richtwerte in der baubetrieblichen Literatur bzw. in der Kalkulationspraxis zu finden. Diese Lücke an fehlenden Werten wird durch die vorliegende Dissertation für wesentliche Maschinenfamilien des Tiefbaus geschlossen. Unter Zuhilfenahme von Telematikdaten von Baumaschinen sowie der begleitenden Dokumentation der baubetrieblichen Verbrauchseinflüsse auf diverse Bauvorhaben konnten aktuelle Standardwerte für den Betriebsstoffverbrauch auf Basis deskriptiver und multivariater statistischer Methoden entwickelt werden. Für die Anwendung der aktuellen Betriebsstoffverbräuche in der Baukalkulation stehen nun Tabellen, Diagramme, Formeln sowie ein neu entwickeltes Berechnungstool zur Verfügung. Mit diesem Tool können über wenige Eingaben die jeweils benötigten Betriebsstoffverbräuche ermittelt werden. Die Telematiktechnologie bei Baumaschinen ist seit einigen Jahren im Einsatz. Sie ist jedoch bis heute im Baubetrieb nicht angekommen. Diese Dissertation gibt Anreize, den Bauablauf durch die Nutzung von Telematikdaten zu optimieren sowie die Dokumentation von Baumaschinendaten auf Baustellen zu digitalisieren. Auch die derzeitigen Hindernisse für eine flächendeckende Ausweitung der Telematiktechnologie werden angesprochen. Ein weiterer Teil dieser Dissertation befasst sich mit der ökoeffizienten Bau(maschinen)prozessoptimierung. Derzeit werden Baumaschinen in mehr als einem Drittel aller Motorbetriebszeiten im Motorleerlauf betrieben. Die dabei entstehenden unproduktiven Kosten sowie die erhöhten Emissionen können durch den Einsatz vordefinierter Maßnahmen vermindert werden. Durch die Verringerung von Motorleerlaufzeiten kommt es nicht nur zu einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs, sondern auch zu einer Verringerung der Wartungskosten sowie einer Verlangsamung der Wertminderung der betrachteten Baumaschine. Die Einsparungspotentiale werden anhand eines Berechnungsmodells erfasst und anschließend Maß-nahmen festgelegt, um diese Potentiale im Baumaschinenbetrieb generieren zu können. Anhand von Praxisbeispielen wird gezeigt, inwiefern sich diese Potentiale unter Zuhilfenahme der definierten Maßnahmen tatsächlich auf der Baustelle einstellen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Reduktion der Motorleerlaufprozesse um mehr als 50% durchaus realistisch erscheint.

In nearly all construction divisions, construction machinery is essential for the successful completion of building projects. Nowadays the realization of major projects, for example in building construction and civil engineering, would hardly be possible without corresponding operation of construction machinery. Analyses show that in civil engineering, in particular in earthworks, the costs of construction machinery have a significant influence on the total project costs. The construction machinery which is used in civil engineering is almost exclusively equipped with diesel engines. A sizeable part of the machinery costs mentioned above originates from operating materials (fuel, lubricants etc.). The costs for operating materials basically depend on the unit costs and on the consumption. Due to the increase in costs and rising awareness of sustainability in the past years, the amount of operating material consumption, in particular fuel consumption, has repeatedly become the center of attention. Building calculation mainly serves for determining the costs of construction before the execu-tion of works. Currently there are only rough guides for operating material consumption in construction operation literature and in calculation practice. This gap of missing data will be closed for essential machine families in civil engineering by the present dissertation. With the help of telematics data of construction machinery and the accompanying documentation of construction operations consumption influences on various construction projects, current default values for operating material consumption on the basis of descriptive and multivariate statistical methods could be developed. For the application of this up-to-date data for operating material consumption in building calculation, various tables, diagrams, formulas and a newly developed calculation tool are now available. This tool requires only a few entries to determine the requested operating material consumption. The telematics technology has been used for construction machinery for a few years now; however a common use has not yet found its way into construction operation. This dissertation gives some incentives for the use of telematics data to optimize the construction procedure and for digitalizing documentation of construction machinery data on construction sites. Also the current barriers for expanding the telematics technology are addressed in this paper. This dissertation also focuses on eco-efficient construction (machinery) process optimization. Currently the engines of construction machinery run idle in more than a third of the engine operating time. The thereby incurred unproductive costs and the increase in emissions can be reduced by predefined measures. Diminishing engine idling not only reduces fuel consumption, but also cuts down maintenance costs and slows down the depreciation of the construction machinery. The savings potential is registered by a calculation model, and subsequently measures are defined for generating these potentials during machine operation. Practical examples show in how far these potentials actually occur on the construction site when using the defined measures. The results indicate that a reduction of engine idling by more than 50% seems realistic.