Бъдещето на строителството

Пет ключови теми от изложението bauma 2022

След трудните времена на пандемия водещото световно строително изложение bauma осъществи с голям успех новото си, 33-то издание. То се проведе от 24 до 30 октомври 2022г. в Мюнхенския Изложбен Център „Messe München“ в Германия. Повече от 3 100 изложители от над 60 страни представиха своите експонати, иновации и тенденции върху рекордната площ от 614 000 квадратни метра, включваща изложбени зали и открити площи. Като известен център на ноу-хау за сектора на строителните машини, изложението представи темите и иновациите, които ще оформят бъдещето на индустрията.

Текст: списание Инфрабилд

Какво движи строителната индустрия напред? Години наред изложители и посетители намират отговори на този въпрос в bauma – емблематичното световно търговско изложение. bauma е глобална движеща сила за иновации и двигател за успешно развитие на пазарите. Това е единственото търговско изложение в света, което обединява индустрията за строителни машини в цялото ѝ разнообразие. Платформата представя най-високата концентрация на иновации.

Като всички световни търговски панаири на Messe München GmbH, bauma винаги предлага на своите клиенти поглед към бъдещето. Тази година изложението се фокусира върху дигитализацията и устойчивостта. Същите тенденции бяха отразени и в петте ключови теми на bauma 2022. Те бяха формулирани по следния начин: строителни методи и материали на бъдещето; пътят към автономните машини; добивна промишленост - устойчивост, ефективност, надеждност; дигитален строителен обект и пътят към нулеви емисии.

Строителни методи и материали на бъдещето

Над 290 изложители на bauma 2022 показаха продукти и иновации в обхвата на тази тема. Тя бе и обект на обсъждане на 24 октомври, в първия ден на bauma FORUM, като част от придружаващата програма на изложението. В рамките на форума, всеки един от петте последователни дни от 24 до 28 октомври беше посветен на една от темите. Целта на този формат беше индустрията, изследователите и общността на стартиращите компании да обсъдят чрез увлекателни дискусии проблемите, които движат индустрията и ще оформят бъдещето ѝ.

Строителната индустрия се подготвя за бъдещето, насочвайки се към устойчив добив на суровини. Изменението на климата, ограничените природни ресурси и липсата на специализиран персонал са днешните големи предизвикателства, пред които трябва да се изправи световната индустрия за строителни машини. Съвременните строителни процеси и материали могат да бъдат част от решението. bauma 2022 предостави цялостен преглед на най-новите технологии в тази област.

Снабдяването и обработката на строителни материали, самият строителен процес, поддръжката и разрушаването на сгради и други елементи от инфраструктурата водят до значителни емисии на въглероден диоксид. Производството на цимент, например, е отговорно за осем процента от глобалните емисии на CO₂. Според влиятелния британски аналитичен център Chatham House, циментовата промишленост би била третият по големина замърсител с CO₂ след Китай и САЩ, ако беше държава. Една трета от емисиите са резултат от изгаряне на изкопаеми горива като въглища или петролен кокс - най-голямата част се отделя, когато варовикът се разгражда в рамките на процеса на производство.

CCU и CCS технологии в циментовата промишленост

Експертът по строителни машини и системи за строителни материали към германската асоциация на машиностроителните компании (VDMA), Кристоф Данер сподели, че ако искаме да направим значителни подобрения, трябва да се извършат някои фундаментални технологични промени. Според него една възможност, която предлага голям потенциал, е да се улови CO₂ и след това да се използва (Carbon Capture and Utilization (CCU)) или да се съхранява безопасно и постоянно в дълбоки геоложки скални слоеве (Carbon Capture and Storage (CCS)). По този начин 95 процента от въглеродния диоксид, отделен по време на производството на цимент, може да бъде уловен. Първото съоръжение за улавяне на CO₂ при производство на цимент в Германия в момента се изгражда в Рордорф, Горна Бавария. Според плановете то ще улавя два тона CO₂ всеки ден, който след това ще може да се използва от местната химическа индустрия.

Запазване на ресурсите чрез рециклиране

В допълнение към мерките за опазване на климата, строителната индустрия е изправена пред призиви за пестене на суровини в бъдеще. През последните години пясъкът е във фокуса на общественото внимание. Това е най-широко използваният материал, но става все по-оскъден. Един от начините за запазване на ресурсите е добиваните суровини да се обработват на място, като се използват съвременни технологии за трошене и пресяване, така че материалите да могат да се използват повторно на същото място и след това, в нови строителни проекти. Това не само ще облекчи тежестта върху природните източници, но също ще помогне да се избегне транспортирането на материали и ще намали емисиите на парникови газове, шума и замърсяването на въздуха в гъсто населените градски райони. Идеята беше част от изказването на Александър Маркета, президент на Комитета за европейско строително оборудване (CECE, Брюксел).

Съвременните технологии правят строителните професии все по-привлекателни

Като допълнително предизвикателство глобалният строителен бум изисква повишаване на производителността. Имайки предвид липсата на специализиран персонал, този проблем вече не може да бъде решен просто чрез използване на повече хора. Такова изказване направи Тим-Оливър Мюлер, директор на Федерацията на германската строителна индустрия. Вместо това фокусът трябва да бъде върху дигиталните методи на работа, иновативните продукти и машини, както и възможностите за подпомагане с изкуствен интелект. Мюлер сподели, че това са „области, от които се интересуват младите хора и които биха увеличили не само производителността, но и привлекателността на сектора“. Според него важна роля играе и съвременната строителна техника. Вече има нарастващ брой начинаещи, които се учат да управляват строителни машини. Всичко това показва, че професията става все по-привлекателна. Това се дължи главно на факта, че шофьорските кабини стават все по-дигитални и по-удобни.

Пътят към автономните машини

Изложителите, представящи решения в тази ключова тема, бяха над 100. Освен това, темата беше център на дискусии на втория ден от форума на bauma 2022. Развитието на автономни машини за строителни обекти и минни операции прави огромен скок напред, въпреки че все още има дълъг път до достигане на пълна автоматизация. Автоматизирането и дигитализирането на строителните процеси и машини ще намали емисиите на парникови газове и ще осигури производителност във времена на недостиг на квалифицирани работници.

Според директора на Федерацията на германската строителна индустрия, в тази сфера има сложни технически и свързани с безопасността предизвикателства. На форума г-н Мюлер изрази мнение, че е много по-реалистично и постижимо за строителната индустрия да разработи и използва „интелигентни“ строителни машини с полуавтоматизирани, автоматизирани или поддържащи функции и да направи това за избрани строителни процеси, като например земни работи, пътно строителство или специално тежко строителство. Такива решения имат потенциал за забележително повишаване на ефективността и производителността. Те могат да освободят операторите на машини от повтарящи се и уморителни дейности.

Коботите намаляват продължителността на процесите

Ученият Максимилиан Шьоберл от Катедрата по обработка на материали към Техническия университет в Мюнхен сподели, че очаква след десет години различни коботи да бъдат използвани на строителните площадки. Терминът „кобот“ е комбинация от „сътрудничество“ и „робот“. Отнася се за роботи, предназначени за пряко сътрудничество с хората. Шьоберл и изследователският му екип показаха развитие в тази насока под формата на търговски жизнеспособен, радиоуправляем вибрационен компактор. Първоначално той беше в състояние „готов за автоматизация“ с подходящи сензори и контролни блокове. След това учените свързаха машината с багер на принципа на следване на водача: багерът създаде работна равнина, докато компакторът с вибрационна плоча непрекъснато го следваше самостоятелно, уплътнявайки насипния обем.

Роботи за инспекционни задачи

Могат ли роботите да помогнат за наблюдение на строителни проекти, като например дългия 3,6 км мост Кьолбранд в Хамбург? Това е един от въпросите, върху които работят изследователи от Института за цифрово и автономно строителство към Техническия университет в Хамбург. Те са използвали четириног мобилен робот, I-DOG. Машината е с размерите на пудел и е оборудвана със сензори за измерване, обработка и анализ на данни за строителни конструкции. Освен това е в състояние да записва и анализира вибрации, които могат да се използват за откриване на структурни повреди.

За прецизното си локализиране в пространството, едно от ключовите изисквания на автономните мобилни системи, това роботизирано „подушващо“ куче използва технологията за откриване и обхват на светлината (LiDAR), която позволява да се правят заключения за собственото му местоположение въз основа на лазерно сканиране.

Няколко роботи I-DOG ще се движат по моста Кьолбранд, въведен в експлоатация през 1974г. и обявен за паметник на културата. Те ще събират свои собствени данни и ще приемат данни, генерирани от интелигентни сензори, постоянно инсталирани на моста. Целта е да има група от роботи, които комуникират помежду си. Чрез комбиниране на данните от сензорите се създава цялостна картина на състоянието на моста със сравнително малко усилия. Всичко това се въвежда в дигитален модел за планиране на ремонта.

Минна промишленост - устойчивост, ефективност, надеждност

Това беше ключова тема в третия ден от форума на bauma 2022. Изложителите, представящи продукти по темата, бяха над 130. Всички те бяха обединени около идеята, че добивът на бъдещето трябва да бъде надежден, ефективен и устойчив. Защитата на климата изисква големи количества суровини да се получават от устойчив добив.

За постигане на тази цел проф. Клаузен, ръководител на Института за съвременни минни технологии към Рейнско-Вестфалския технически университет на Аахен, посочи едно от основните условия за минното дело на бъдещето. Според нея екологичната икономика е неизбежно свързана с добива на метални и минерални суровини. Тъй като рециклирането само по себе си няма как да покрие голямото търсене на материали в обозримо бъдеще, устойчивият и ефективен добив на суровини ще има ключова роля. Що се отнася до проектирането на мината на бъдещето, тя вижда три основни тенденции: автоматизация, дигитализация и електрификация.

Според нея те трябва да вървят ръка за ръка, за да разгърнат пълния си потенциал. В своята презентация, проф. Клаузен подчерта колко важно е тясното сътрудничество между науката и индустрията за разработването на необходимите иновации в тази насока. Като пример тя посочи европейския проект H2020 NexGen SIMS (Next Generation Carbon Neutral Pilots For Smart Intelligent Mining Systems). В този широкообхватен демонстрационен проект учени работят заедно с многобройни доставчици на оборудване и оператори върху въглеродно неутрални минни процеси.

Дигитален строителен обект

Над 100 изложители и четвъртият ден от форума на bauma 2022 бяха концентрирани върху тази ключова тема. Какво точно се разбира под дигитална строителна площадка? На първо място, това е управлението на всички строителни процеси чрез дигитални системи като софтуерни решения и приложения. Тяхното предимство е, че данните могат да се предават бързо и надеждно чрез лаптоп, смартфон и компютър. В същото време дигиталната строителна площадка изисква постоянен обмен на информация между всички участници. Точно тук започва предизвикателството - данните на машини от различни производители не са пряко сравними. За това са необходими единни стандарти.

По-специално, обсъждането по темата подчерта ключовата роля, която играят данните за машините в ефективните строителни практики – от предсказуема поддръжка до гладки транспортни и логистични операции и много други процеси на строителната площадка. Александър Мозер, ръководител на екипа за цифровизация на машини в голямата немска строителна компания LEONHARD WEISS, сподели някои от включените от тях технологии: „По отношение на емисиите на CO₂, телематиката може да ни предостави важна информация за разхода на гориво на всяка машина. Цифровата информация за позицията помага за намаляване на времето за търсене, а автоматично събраните работни часове са важен параметър, използван при планирането на поддръжката и фактурирането.“

Начин за преодоляване на препятствието с разликата в интерфейсите на различните производители, е да се разработи унифицирана, независима от различни производители и машини, комуникационна форма за целия строителен процес. Именно такова решение разработват 105 членове от седем държави в рамките на работна група Machines in Construction 4.0 (MiC 4.0). Новият интерфейс беше представен по време на bauma 2022 на щанда MiC 4.0 в залата за иновации LAB0.

Пътят към нулеви емисии

На 28 октомври, петия ден от форума, дискусиите се фокусираха върху пътя към нулеви емисии. Около 170 изложители показаха продукти и решения, свързани с тази тема. Свеждането на емисиите на парникови газове до нула в строителната индустрия е цел за всички. Шофирането и работата с хибридни и изцяло електрически превозни средства и строителни машини са два от начините с най-голям потенциал за намаляване на емисиите в строителния бизнес.

За да се намалят емисиите на парникови газове в съответствие с целите за опазване на климата, все повече строителни машини и превозни средства се разработват с електрически задвижвания. Други предимства също стимулират тази тенденция. Например, електрическите двигатели са тихи, което ги прави подходящи за използване в зони със завишени изисквания относно шума - например в близост до болници или на градски строителни обекти. Те също така предпазват операторите и околната среда от излагане на изгорели газове, което прави възможно много работни процеси да се извършват дори на места с лоша вентилация. Друго предимство е, че електрическите двигатели се считат за ефективни и лесни за поддръжка, което означава, че осигуряват ниски експлоатационни и енергийни разходи.

Уплътняване с нулеви емисии с е-тандемни валяци

В бъдеще електрически задвижваните тандемни валяци могат да бъдат отговорът навсякъде, където е необходимо уплътняване с нулеви емисии в по-голям мащаб. Hamm AG представи осем модела от серията HD CompactLine на световната им премиера на bauma. Те се захранват от необслужваема литиево-йонна батерия с капацитет около 23 kWh. В допълнение, енергията, освободена от тяговите и вибрационните двигатели по време на спиране, се използва за възстановяване. Батерията е с капацитет за цял работен ден. Електронното задвижване също значително намалява шумовите емисии, което прави е-тандемните валяци подходящи за всички области, които изискват особено тихо уплътняване.

Изцяло електрическа концепция за компактен верижен товарач

T7X, все още във фаза на разработване от Bobcat, е първият в света изцяло електрически компактен верижен товарач. Със своята литиево-йонна батерия от 62 kWh, T7X може да работи непрекъснато в продължение на четири часа. Неговият мобилен полезен товар е малко под 1400 кг. За разлика от всички други товарачи по света, той практически не изисква течности: Bobcat напълно заменя традиционната хидравлична система с електрическа задвижваща система, включваща електрически цилиндри и електрически задвижващи двигатели. Единствената течност в машината е около четири литра екологично чиста охлаждаща течност.