Dacă lumea vrea să promoveze electrificarea în construcții, înseamnă electrificarea întregilor șantiere de muncă, spune directorul general al ZQuip, Chris LaFleur, într-o analiză publicată de Construction International.

O problemă

Există o problemă cu modul în care lumea avansează electrificarea, în special în construcții: Dacă obiectivele electrificării includ reducerea agresivă a emisiilor, reducerea cantității de energie necesară pentru producție și reducerea consumului de materii prime, atunci cumpărarea de mașini electrice de construcții pe rând și aruncarea lor pe șantier nu este nici productivă, nici eficientă.

Industria construcțiilor depune bani și efort în proiectarea și dezvoltarea soluțiilor electrice, dar întârzieri în adoptare.

În schimb, 41.320 de excavatoare cu motor diesel au fost achiziționate în America de Nord în 2022, potrivit analiștilor de la Off-Highway Research. Dacă achiziția de vehicule electrice off-highway a crescut peste noapte, care este o soluție durabilă pentru utilizarea a zeci de mii de vehicule diesel care ar putea dura zeci de ani?

Potrivit unui raport al firmei de consultanță Roland Berger, impulsul de a electrifica vehiculele de teren provine, parțial, din reglementările guvernamentale de reducere a emisiilor și zgomotului, precum și din dorința de eficiență a consumului de combustibil.

„Standardele de emisii din SUA, Europa, China și India devin din ce în ce mai stricte. Deși vehiculele grele încă nu sunt obligate să îndeplinească obiective specifice de CO2, acest lucru s-ar putea schimba încă din 2025...”, notează cercetarea lui Roland Berger. „Producători industriali de top, inclusiv Komatsu, CAT, Hitachi, John Deere și Volvo, se așteaptă la economii de 20-50% la costurile de combustibil pentru vehiculele electrificate de teren.”

Rolul utilajelor grele

Roland Berger continuă să prezică că vehiculele compacte și miniere vor conduce drumul către electrificare. Există deja inovații în ceea ce privește mașinile, cum ar fi mini-pașii electrice de la Bobcat și camioanele pentru minerit produse de Epiroc, împreună cu tehnologia de încărcare pentru a susține acest echipament.

Unii producători de echipamente miniere au creat servicii pentru schimbarea bateriilor pe vehiculele lor masive alimentate cu energie electrică pentru a crește timpul de funcționare și a imita modul în care proprietarii de unelte manuale fără fir schimbă bateriile pentru a continua să funcționeze.

Există încărcătoare cu sarcină utilă de 18 mt care lucrează acum pe site-urile miniere cu o capacitate de baterie utilizabilă de până la 450 kWh și baterii interschimbabile. Ideea bateriilor interschimbabile este grozavă, dar bateriile din vehiculul minier al unui OEM nu pot fi schimbate cu mașina altui producător.

Indiferent de mediu, profesioniștii în construcții își pun două lucruri: Care este cantitatea de muncă pe care o pot face într-o zi și care este costul acelei lucrări?

Locuri de muncă electrizante

În loc să se concentreze pe electrificarea anumitor mărci și modele de vehicule ca proiecte de sine stătătoare, lumea construcțiilor ar trebui să electrifice șantierele și parcurile întregi de vehicule.

Aceasta înseamnă separarea mașinii de baterie. Luați în considerare conceptul de modularitate, sub forma unui modul de baterie de înaltă tensiune, care ar propulsa adoptarea electrificării. Analizând ceea ce trebuie să se întâmple pe un șantier cu emisii zero pentru a finaliza o zi de muncă, managerii de proiect ar putea decide apoi de câtă capacitate bateriei au nevoie mașinile lor.

De exemplu, atunci când lucrătorii folosesc un burghiu, ei aleg dimensiunea corectă a bateriei pentru munca planificată sau se asigură că au suficiente baterii de rezervă la îndemână.

Pentru mașinile de construcții, asigurarea unui timp suficient de funcționare este esențială. Pentru a face acest lucru, OEM și clienții simt că ar trebui să-și echipeze mașina cu cea mai mare baterie posibilă (de exemplu, 800 kWh) pentru a face lucrurile și pentru a avea energie de rezervă. Maximizarea dimensiunii bateriei dvs. nu face decât să maximizeze prețul mașinii.

Provocarea nu este maximizarea, ci optimizarea. Dar chiar și bateria supradimensionată a unui excavator electric mai scump nu garantează eliminarea unui obstacol ridicat în calea adoptării: eliminarea anxietății de rază de acțiune și finalizarea treburilor indiferent de condiții.

Pentru a electrifica șantierele și a obține emisii zero, industria construcțiilor ar trebui să înceapă să transforme vehiculele de construcții diesel-electrice existente la puterea bateriei modulare.

Aceste mașini convertite pot funcționa pe module de baterie cu încărcare rapidă, care se potrivesc cu orice marcă și model de mașină. În plus, atunci când modulele nu sunt pe o mașină, ele pot servi ca grupuri electrogene: lumini, remorci de încălzire sau de răcire și multe altele.

Modularitatea în practică

Imaginați-vă că convertiți un excavator Caterpillar cu motor diesel într-un model electric în timp ce faceți același lucru cu un încărcător pe roți Komatsu și un încărcător pe șenile Bobcat și apoi puteți utiliza modul de baterie de aceeași dimensiune pe cele trei utilaje care funcționează pe șantier.

Excavatorul poate necesita trei sau patru module de baterie de înaltă tensiune, mini încărcătorul pe șenile un modul și încărcătorul pe roți doi. Combinația de module de baterie de pe fiecare mașină s-ar descărca secvențial, deși ar putea fi programate prin software pentru a furniza energie în paralel.

Această abordare oferă clienților mașini cu zero emisii, cu capacitatea exactă a bateriei pentru j ob de făcut. Să presupunem că excavatorul nu consumă energie. Încărcătorul pe pneuri poate să tragă în sus și să conecteze unul dintre modulele sale de baterie pentru a „încărca” modulul excavatorului sau chiar să împrumute unul dintre modulele de baterie cu ajutorul unui manipulator telescopic.

Cu un astfel de model, operatorii de mașini ar putea schimba bateriile între mașini, ar putea efectua încărcare de la mașină la alta cu un cablu de înaltă tensiune sau ar putea încărca rapid o mașină dintr-un modul independent sau un sistem de încărcare rapidă.

Un scenariu scump

Luați în considerare un șantier cu șase mașini care utilizează module de baterii interschimbabile; două au nevoie de 800 kWh de capacitate a bateriei, în timp ce patru necesită 400 kWh fiecare. Energia totală pentru ziua este egală cu 3,2 mWh sau douăzeci și trei de module de baterie de 140 kWh.

În schimb, vehiculele tradiționale complet electrice pe care le produc unii OEM sunt echipate cu, de exemplu, o baterie de 800 kWh pe fiecare dintre cele șase mașini menționate mai sus. În acest scenariu, proprietarul ar plăti cu 50% mai mult pentru capacitatea bateriei care rămâne nefolosită. Valoarea modularității este dublă.

În primul rând, toate aparatele au o sursă de alimentare cu încărcare rapidă care poate fi schimbată. În al doilea rând, capacitatea energetică se potrivește cu munca necesară. Cu alte cuvinte, șantierul are întotdeauna cantitatea potrivită de putere atunci când este nevoie. Proprietarii de echipamente și chiriașii nu ar trebui să plătească pentru energia de care nu au nevoie.

O parte din promisiunea electrificării este încorporarea software-ului care controlează și monitorizează funcționalitatea care nu este posibilă cu mașinile diesel-hidraulice vechi.

Conceptul unui modul de baterie interschimbabil pentru toate tipurile de mașini ar include un strat de software care permite unui motor electric, controler inteligent și kit termic să regleze temperatura modulului bateriei pentru a funcționa eficient în toate climatele.

Și ar trimite informații proprietarilor de echipamente, companiilor de închiriere și distribuitorilor, astfel încât aceștia să știe ce fel de muncă fac mașinile lor și câtă energie consumă. Știind cu mult înainte că un modul de baterie se descarcă, permite operatorului să schimbe un modul în mai puțin timp decât este necesar pentru a umple motorină.

Dacă o companie de închiriere deține mașina, software-ul modulului bateriei alertează firma să livreze unul sau mai multe module la șantier. Aparatul primește modulul de baterie proaspăt atunci când este convenabil pentru operator să întrerupă și să schimbe bateriile. Acest lucru elimină anxietatea de gamă și asigură că proprietarul echipamentului plătește doar pentru energia bateriei de care au nevoie pentru lucrul pe acel șantier, pentru ziua respectivă.

Efectuarea conversiei diesel-electrice

Conversia mașinilor diesel în electrice cu baterie folosind o abordare modulară abordează problemele care încetinesc adoptarea. Iată cum poate funcționa: procesul de conversie necesită îndepărtarea motorului diesel, a rezervorului de combustibil, a contragreutății și a furtunurilor.

Restul sistemului hidraulic rămâne la fel. De fapt, cu cablajul modulului bateriei montat în amprenta motorului, conversia electrică devine pur și simplu o modalitate curată de a învârti pompa hidraulică a mașinii. Unul sau mai multe module de baterie servesc drept contragreutate. Iar cu motorul scos, mecanicilor le va fi mult mai ușor să acceseze sistemul hidraulic pentru reparații și întreținere.

Cu fiecare mașină convertită, valoarea pentru proprietari, operatori, firme de închiriere și distribuitori crește, deoarece un modul standard de baterie alimentează orice mașină, oriunde în lume.

Dacă industria poate trece de la concentrarea pe vânzarea de mașini electrice la electrificarea locurilor de muncă și a flotelor întregi, industria va obține o amprentă scăzută de carbon în cel mai productiv mod economic. (Foto: Freepik)