Что потребуется для электрификации строительной техники

Очки силы

Этот сумасшедший трюк поможет электрифицировать все! (Подсказка: это энергоэффективность)

Сара Голден

17 ноября 2022 г.

Строительная отрасль вносит основной вклад в изменение климата, на ее долю приходится 20 процентов мировых выбросов. Проблема будет расти: ожидается, что к 2030 году площадь квадратных метров вырастет на 20 процентов во всем мире. Чтобы иметь шанс на достижение чистых нулевых целей, энергоемкость строительного сектора должна снизиться почти в пять раз быстрее в течение следующих 10 лет, чем это произошло в предыдущие 10 лет. последние 10, по данным Международного энергетического агентства (МЭА).

Ключ к декарбонизации строительства: электрификация тяжелых строительных машин.

Хотя полностью электрические компактные строительные машины уже представлены на рынке (представьте себе вилочный погрузчик на складе), чем больше оборудование (колесные погрузчики и экскаваторы), тем сложнее его электрифицировать.

В августе я посетил строительную выставку Danfoss в Дании, где инженеры пытаются раскрутить гайку полностью электрической строительной машины. Находясь там, я смог взглянуть на некоторые соображения, которые учитывают инженеры при электрификации оборудования.

Электрификация этих машин ставит целый ряд уникальных задач. Центральное место в каждой задаче: аккумуляторы сильно отличаются от двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Для питания электростроительных машин требуется много энергии. Это означает много батарей. И они могут быть очень дорогими.

Для контекста: колесный погрузчик ICE, который я видел на заводе Danfoss, стоил в общей сложности около 150 000 долларов. Батарейный дисплей, который команда использовала для питания прототипа, стоил дополнительно 90 000 долларов. Это 60-процентная прибавка к стоимости.

Модернизированный колесный погрузчик на заводе Danfoss, с удаленным ДВС и добавленным сзади дисплеем аккумуляторной батареи на 140 киловатт-часов — примерно в два раза больше, чем у стандартного электромобиля с большим запасом хода.

Более того, прототип не может работать столько же часов, сколько аналог ICE между зарядками. По словам команды инженеров, в реальности машина могла бы проработать четыре часа. Чтобы строительная площадка была готова, ей необходимо обеспечить как минимум восемь часов работы.

«Это не просто вытащить двигатель внутреннего сгорания и установить, скажем, электродвигатель», — сказал Каспер Олесен, старший системный инженер Danfoss Power Solutions. «Это переосмысление всей машины».

Самый простой путь вперед – повышение энергоэффективности. Хотя незначительное повышение эффективности, возможно, было трудной задачей для автомобилей с ДВС, эффективность полностью электрического оборудования приводит к прямой экономии.

«Технологии на самом деле становятся более привлекательными, потому что теперь эффективность имеет значение не только в том случае, если вы используете 10 или 15 литров дизельного топлива в час», — сказал Олесен. «На самом деле это вопрос: «Могу ли я вставить в машину достаточно батарей, чтобы использовать ее в работе?»»

Отказ от традиционной гидравлической системы и замена ее на что-то высокоэффективное может увеличить время работы на час или два. Такие технологии, как насосы с регулируемой производительностью и насосы с регулируемой скоростью, могут снизить потери на холостом ходу — энергию, потребляемую, когда автомобиль не работает.

Другие изменения в дизайне незначительны, но имеют кумулятивный эффект. Например, команда программирует передний ковш колесного погрузчика на определенный угол по умолчанию во время движения машины, чтобы снизить сопротивление ветра.

Здесь можно получить много преимуществ. КПД современного экскаватора с ДВС, например, составляет всего 30 процентов, а это означает, что, согласно расчетам Danfoss, 70 процентов энергии, подаваемой двигателем, тратится впустую до того, как ковш упадет на землю. Сочетание электрификации и эффективности означает, что для перемещения такого же количества земли потребуется всего 25 процентов энергии.

Пример, демонстрирующий потенциал энергоэффективности и электрификации обычного 16-тонного экскаватора, предоставленный Danfoss.

Для перехода на строительную технику с нулевым уровнем выбросов требуется нечто большее, чем просто транспортные средства. Также требуется инфраструктура для зарядки оборудования.