Sicherheitsroboter Akku: Laufzeit und 24/7-Verfügbarkeit

Werkleiter, die einen Sicherheitsroboter Akku bewerten, lesen zuerst das Datenblatt. Dort steht eine Zahl in kWh oder eine Spitzenlaufzeit unter Idealbedingungen. Diese Zahl ist für den Betrieb irrelevant. Operativ zählt, wie viele Kilometer Perimeter pro 24 Stunden tatsächlich gefahren werden, bei welcher Sensorlast, bei welcher Außentemperatur und mit welcher Pufferreserve für Alarm-Anfahrten. Dieser Beitrag rechnet die Zahlen für den QR-2 durch und benennt die Voraussetzung für lückenlose 24/7-Abdeckung.

Sicherheitsroboter Akku: Was Laufzeit operativ bedeutet

Laufzeit ist keine Funktion der Akkukapazität in kWh. Laufzeit ist Streckenleistung pro Ladezyklus unter realer Last. Reale Last bedeutet: Thermal-Stream aktiv, LiDAR-Scan kontinuierlich, Mobilfunk- und LTE-Backhaul im Sendebetrieb, Antrieb bei 4 km/h Durchschnitt über Schotter, Asphalt und leichten Steigungen.

Der QR-2 fährt unter diesen Bedingungen 6 bis 8 Stunden aktive Patrouille pro Ladung. Die Spannweite ergibt sich aus Topografie und Wetterlage. Auf einem ebenen Industrieparkgelände mit Asphaltwegen liegt der Wert am oberen Rand. In hügeligem Werksgelände mit Schotterabschnitten am unteren.

Die relevante Kennzahl für die Beschaffungsentscheidung ist nicht diese Spitzenlaufzeit, sondern Verfügbarkeit pro 24 Stunden. Ein Ladevorgang ist kein Stillstand, sondern ein geplanter Teil des Patrouillenplans. Werkleiter müssen Laufzeit gegen das tatsächliche Wegnetz und die geforderte Patrouillenfrequenz rechnen, nicht gegen abstrakte Stunden. Ein 12-Kilometer-Perimeter mit Frequenz alle 30 Minuten in der Hochrisiko-Zone hat ein anderes Energiebudget als ein 4-Kilometer-Perimeter mit Frequenz alle 2 Stunden.

Der Rahmen für autonome mobile Maschinen ist in der EU-Maschinenverordnung 2023/1230 geregelt, einschließlich der Anforderungen an Energie- und Ladesysteme. Sicherheitsanforderungen für mobile Plattformen folgen EN ISO 13482.

Nächster Schritt: technische Eckdaten in der QR-2 Spezifikation prüfen.

Ladezyklus und autonome Docking-Station

Der QR-2 dockt selbständig an die Ladestation an, sobald die Restkapazität 20 Prozent erreicht. Die Vollladung von 20 auf 95 Prozent dauert 90 Minuten bei 3,5 kW Ladeleistung. Die Station lädt nicht auf 100 Prozent, weil die letzten 5 Prozent die Zelllebensdauer überproportional belasten und keinen relevanten Reichweitengewinn liefern.

Die Docking-Station benötigt 1,5 m² überdachten Standort mit 230 V/16 A Anschluss. Frostfreiheit ist nicht zwingend erforderlich, weil die integrierte Akkuheizung unter 5 Grad anspringt. Bei Aufstellung im Freien muss ein Schutzdach gegen direkten Niederschlag vorhanden sein.

Während der 90 Minuten Ladezeit übernimmt im Tandem-Betrieb der zweite Roboter die kritischen Sektoren. Im Solo-Betrieb ist diese Zeit eine geplante Patrouillenpause. Der Ladevorgang erzeugt keine Geräuschemissionen über 45 dB(A), gemessen in 3 Meter Abstand, und ist für Nachtbetrieb in Wohngebietsnähe geeignet.

Die Station selbst ist Teil des Robotics-as-a-Service Modell und wird ohne separate CapEx geliefert.

24/7-Verfügbarkeit: Ein Roboter oder Tandem

Ein einzelner QR-2 erreicht in 24 Stunden 16 bis 18 Stunden aktive Patrouille bei 6 bis 8 Stunden Ladezeit, verteilt auf zwei bis drei Ladezyklen. Das ist eine Verfügbarkeit von 66 bis 75 Prozent, gemessen an der Patrouillenzeit pro Tag.

Für lückenlose 24/7-Abdeckung ohne jede Patrouillenpause sind zwei Roboter in versetztem Ladezyklus erforderlich. Während Roboter A patrouilliert, lädt Roboter B. Nach 6 Stunden tauschen die Rollen. Die Patrouillenfrequenz im Perimeter bleibt konstant.

Die Tandem-Konfiguration kostet 7.000 Euro monatlich im RaaS-Modell. Sie ersetzt drei Wachschichten mit Personalkosten zwischen 15.000 und 25.000 Euro, abhängig von Tarif und Standort (Quelle: BDSW-Branchenstatistik). Die Datengrundlage zu Stundensätzen und Verfügbarkeitsquoten im stationären Wachschutz liefert die BDSW-Branchenstatistik.

Werkleiter wählen die Konfiguration nach Risikoklasse. Tandem für KRITIS-relevante Sektoren mit Anforderungen aus dem KRITIS-Dachgesetz und Vorgaben des BBK an physische Sicherung. Solo für sekundäre Perimeter mit geringerer Frequenzanforderung. Der Patrouillenplan wird im Quarero-Leitstand zentral parametriert. Die Abstimmung mit den Schichtwechseln der Werksfeuerwehr stellt sicher, dass Übergaben dokumentiert sind.

Vergleichszahlen finden sich unter Wachschutz-Kosten im Vergleich.

Temperatur, Wetter und Akkudegradation

Bei minus 15 Grad reduziert sich die Laufzeit um 18 bis 22 Prozent gegenüber 20 Grad Umgebung [interne Meßdaten Quarero Robotics, verfügbar auf Anfrage]. Der Effekt ist auf die verringerte Ionenmobilität in der Zelle zurückzuführen, nicht auf den Antrieb. Die Akkuheizung aktiviert sich automatisch unter 5 Grad und ist im monatlichen RaaS-Preis enthalten, ohne Aufpreis für Standorte in Süddeutschland, Norddeutschland oder Hochlagen.

Die verwendeten Lithium-Eisenphosphat-Zellen (LFP) zeigen nach 3.000 Vollzyklen noch 80 Prozent ihrer Ausgangskapazität (vgl. NREL Battery Lifetime Analysis). Bei zwei Ladezyklen pro Tag entspricht das einer kalendarischen Lebensdauer von rund vier Jahren bis zur Degradationsgrenze. Quarero tauscht das Akkupack im RaaS-Modell präventiv nach 24 Monaten, ohne Mehrkosten für den Betreiber. Der Tausch erfolgt während der quartalsweisen Wartung und verursacht keine zusätzliche Stillstandszeit.

Bei Starkregen, Sturm und Schneefall bleibt die Laufzeit innerhalb der spezifizierten Toleranz von 5 Prozent. Der Antrieb reduziert bei nasser Fahrbahn die Maximalgeschwindigkeit auf 3 km/h, was den Energieverbrauch pro Kilometer leicht senkt und den Wettereinfluss kompensiert. LFP-Zellen sind gegenüber thermischen Ereignissen deutlich robuster als NMC-Zellen, was im Kontext einer Sicherheitsanwendung neben der Lebensdauer ein operatives Argument ist.

Patrouillenplan und Energiebudget

Der Energieverbrauch pro Kilometer liegt bei 180 bis 220 Wh, abhängig von Steigung und Untergrund. Asphalt eben: 180 Wh/km. Schotter mit 3 Prozent Steigung: 220 Wh/km. Thermal-Stream und LiDAR addieren konstant 90 W zur Antriebsleistung, unabhängig von der Geschwindigkeit. Bei Stillstand für Verifikation einer Wärmesignatur verbraucht der Roboter weiterhin diese 90 W plus 30 W für Funk und Rechenlast.

Werkleiter definieren die Patrouillenfrequenz pro Sektor. Hochkritische Bereiche wie Trafostation, Tanklager oder Serverraum-Außenwand erhalten Frequenz alle 30 Minuten. Sekundäre Bereiche wie Mitarbeiterparkplatz oder Lagerhof alle 2 Stunden. Der Algorithmus priorisiert nach Risiko-Score und passt die Route bei sinkender Restkapazität dynamisch an. Sekundäre Sektoren werden gestreckt, kritische Sektoren bleiben in der vollen Frequenz.

Eine Reserve von 15 Prozent Akku ist immer für ungeplante Alarm-Anfahrten reserviert. Meldet das Werkschutz-Leitsystem einen Bewegungsalarm an einem entfernten Zaunabschnitt, fährt der Roboter aus dieser Reserve direkt zum Punkt. Die geplante Route muss dafür nicht abgebrochen werden. Die Vorfallsdaten der letzten 90 Tage gehen in die wöchentliche Patrouillenplan-Optimierung ein. Sektoren mit wiederkehrenden Ereignissen erhalten höhere Frequenz, ereignisarme Sektoren werden entlastet.

Methodische Details zur Streckenkalkulation stehen unter Perimeterschutz für Industrieparks.

Verfügbarkeit im Vergleich zum stationären Wachschutz

Ein Wachposten kostet 15.000 bis 25.000 Euro monatlich für 24/7-Abdeckung an einem einzigen Punkt. Die Spanne resultiert aus Tarifbindung nach Manteltarifvertrag, Region und Qualifikationsstufe nach §34a GewO. Ein QR-2 deckt bei 4 km/h und 16 Stunden aktiver Patrouille bis zu 64 km Perimeter pro Tag ab. Bei einem typischen Industrieparkperimeter von 8 km entspricht das acht Umläufen pro Tag. Im Tandem-Betrieb liegt die mittlere Frequenz deutlich darunter.

Menschliche Verfügbarkeit liegt aufgrund von Krankheitsausfall, Urlaub, Pausen und Schichtübergaben bei etwa 75 Prozent der bezahlten Stunden (Quelle: BDSW-Branchenstatistik). Das ist kein Vorwurf an den Wachschutz, sondern eine Folge arbeitsrechtlicher Realität. Das Sicherheitsroboter-Akku-System erreicht eine dokumentierte Verfügbarkeit von 96 Prozent über 12 Monate [interne Betriebsdaten Quarero Robotics, verfügbar auf Anfrage]. Die Ausfallzeit für Wartung beträgt 4 Stunden pro Quartal, planbar außerhalb kritischer Schichten.

Der Vergleich ist nicht "Roboter ersetzt Mensch". Der Vergleich ist: Roboter übernimmt die wiederholende Patrouillenleistung, der menschliche Posten konzentriert sich auf Zugangskontrolle, Sachkundeprüfung-relevante Eingriffe und Interventionen, die nur ein Mensch leisten kann. Die hybride Kalkulation für einen typischen Industriepark ist in der hybride TCO-Analyse Industriepark durchgerechnet.

RaaS-Modell: Akku-Risiko liegt nicht beim Betreiber

Im Robotics-as-a-Service-Vertrag trägt Quarero das gesamte Hardware-Risiko. Akkudegradation, Zelltausch nach 24 Monaten, Defekt eines Antriebsmotors, Ausfall der Ladestation: alle diese Ereignisse sind für den Betreiber kostenneutral. Der monatliche Festpreis von 3.500 Euro für einen QR-2 enthält den Akkutausch, die quartalsweise Wartung und das Ersatzgerät bei Defekt mit Lieferung innerhalb 48 Stunden.

Der Betreiber zahlt keine CapEx. Es gibt keine Anschaffungskosten für den Roboter, keine Investition in die Ladestation, keine versteckten Kosten für die Akkupack-Erneuerung im dritten Betriebsjahr. Die Vertragslaufzeit beträgt 24 Monate, danach monatlich kündbar mit 30 Tagen Frist. Lieferung und Inbetriebnahme erfolgen innerhalb 48 Stunden nach Vertragsunterschrift.

Diese Struktur verschiebt das CapEx-Risiko vom Werkleiter zum Hersteller. Für die interne Genehmigung im Werkscontrolling ist das ein OpEx-Posten in der gleichen Größenordnung wie ein bestehender Wachvertrag. Technische Veraltung liegt dabei beim Lieferanten, nicht beim Betreiber. Die Preisstaffel ist im Drei-Stufen-Preismodell dokumentiert.

Operative Checkliste für den Werkleiter

Vor der Beschaffungsentscheidung sind sechs Schritte abzuarbeiten.

Erstens: Perimeterlänge in Kilometern messen. Nicht den Zaunverlauf, sondern den tatsächlichen Patrouillenweg, der von Toranlagen, Sackgassen und sektoraler Frequenz abhängt. Den Wert mit der gewünschten Patrouillenfrequenz multiplizieren, um die Tageskilometer zu ermitteln. Daraus folgt die Konfigurationsfrage Solo oder Tandem.

Zweitens: Standort für die Ladestation festlegen. Überdacht, 230 V/16 A, frostfrei oder mit Akkuheizung. Die Station sollte zentral zum Patrouillennetz liegen, damit Leerfahrten zum Docking minimiert werden. Eine Station pro Roboter, im Tandem-Betrieb zwei räumlich getrennte Stationen für Redundanz.

Drittens: Risikoklasse pro Sektor definieren und den Patrouillenplan im Leitstand parametrieren. Diese Klassifizierung folgt der internen Schutzbedarfsanalyse, bei KRITIS-Betreibern den Vorgaben aus dem KRITIS-Dachgesetz (Bundestag-Drucksache 20/9262).

Viertens: Tandem-Betrieb prüfen, wenn lückenlose 24/7-Abdeckung ohne 90-Minuten-Pause gefordert ist. Ein einzelner Roboter liefert keine ununterbrochene Patrouille, sondern Patrouille mit geplanten Ladefenstern.

Fünftens: Schnittstelle zur Werksfeuerwehr und zur Leitstelle vor Inbetriebnahme dokumentieren. Wer empfängt Alarme, wer quittiert, wer eskaliert? Die Antwort gehört in das Betriebshandbuch, nicht in eine spätere Improvisation.

Sechstens: Pilotbetrieb über 30 Tage nutzen, um reale Laufzeit gegen Datenblatt zu validieren. Die Zahlen in diesem Beitrag sind aus realen Einsätzen abgeleitet, aber jedes Werksgelände hat individuelle Topografie, individuelles Wegnetz und individuelle Wetterlage. Der Pilot liefert die belastbare Grundlage für die Skalierungsentscheidung.

Der nächste konkrete Schritt ist die technische Vorvalidierung am eigenen Standort. Die QR-2 Spezifikation enthält die Eckdaten zum Abgleich mit dem Werksgelände. Für den 30-Tage-Pilotbetrieb mit dokumentierter Laufzeitmessung: Pilotbetrieb anfragen.