Иновации, задвижвани с електричество

Тенденции от bauma 2022

Невероятно, но факт - много от дейностите, свързани със строителството, не са променяни от десетилетия, ала в нашия динамичен свят строителната индустрия не може да остане такава, каквато я познаваме. Търсенето на нови начини на функциониране на строителните машини е във възход. Един от наболелите проблеми на съвремието ни е глобалното затопляне. Създаването на машини, работещи с нулеви емисии, се очертава като една от основните тенденции в строителната индустрия, цел и предизвикателство и за учени, и за производители. Когато целта е дефинирана, пътят към нея става по-ясен, за трудностите се намират решения, а световни изложения, като bauma дават възможност за обсъждане на различни аспекти, идеи, концепции и показване на реални, немислими доскоро, иновации и достижения.

Текст: списание Инфрабилд

Идеята за нов подход при строителните машини, така че с работата си те да не вредят на климата, е базирана на съвременните научно-технически достижения. Все повече строителни машини се разработват с електрическо задвижване. Да, основната полза е намаляването на парниковите газове, посочвани от учените като основната причина за глобалното затопляне, но се оказва, че има и други значими последствия при използване на електричество за работата на строителните машини.

Веднага се откроява предимството на тихия двигател. Електрическият двигател е толкова тих по време на работа, че машина с такъв двигател може да се използва в градска среда, дори в близост до детски градини, училища или болници. Няма и изгорели газове - факт, който обуславя възможностите за извършване на строителни дейности дори в затворени пространства, в места с лоша и дори липсваща вентилация. Предпазва се не само околната среда, предпазват се операторите на строителните машини.

А разходите? Знае се, че електрическите двигатели са лесни за поддръжка, като същевременно са много ефективни. Разходите, експлоатационни и енергийни, са ниски, но търсенията и иновациите продължават. Един пример - на тазгодишното изложение bauma една от ключовите теми се оказа именно темата за нулевите въглеродни емисии. (Ще отбележим, че Европейският парламент и Съветът на ЕС постигнаха временно споразумение за нулеви емисии при новите автомобили и лекотоварни коли до 2035г. На дневен ред излизат тежките строителни машини и превозни средства.) Какво реално е постигнато и би могло да бъде показано на едно световно изложение?

Насоките за иновации

Основната цел е да се премине плавно към устойчиви източници на енергия. Вече е реален факт съществуването на електрическото задвижване, но усъвършенстването и разнопосочните места за внедряване са истинското предизвикателство. Естествено, че едно ново решение за електрическо задвижване, обявено на голям международен технически форум, поставя авторите си в обществото на “откривателите”!

Ако тръгнем от колесните и верижните багери, вече има разработена (от Limach за Volvo CE) уникална технология за литиево-йонни батерии, които ще доведат до постигане на устойчиви решения, а клиентите ще разполагат с по-широк асортимент електрически машини. Предвижда се замяна на дизеловите двигатели на голяма част от машините на Volvo. Увеличеното производство на електрически багери неминуемо ще доведе до нови достижения в разработването на строителни машини с електрическо задвижване.

Един уред, много полезен в строителните работи, е виброплочата. Незаменима е при уплътняване на почвата, трамбоване, ремонтни работи по пътища и железопътни насипи, подготовка на основата за малки сгради. Досега използваните бензинови или дизелови, които не са обвързани със захранваща точка, могат да работят в автономен режим, но са тежки, шумни и отделящи изгорели газове. За работа на закрито се използват виброплочи с мрежово захранване. Те са леки, с ниско ниво на шум и не отделят вредните за човека газове от отработено гориво, но дължината на захранващия електрически кабел ограничава движението им. И тук идва реверсивната виброплоча с батерия! Виброплочата APU3050e на Wacker Neuson е технологичен крайъгълен камък! Това е реверсивна вибрационна плоча с директно задвижване, без V-ремък, и така осигурява висока ефективност по време на уплътняване. За промяната на посоката се използва хидравлична система като при конвенционалните модели.

Работната ширина е 50cm, центробежната сила е 30kN, височината е 1188mm и плочата се оказва идеална за използване в тесни канали, изкопи и места с лоша вентилация, без да зависи от точка на захранване. Виброплочите с батерия осигуряват същите резултати като захранваните с гориво или ел.ток, но не се нуждаят от захранващ кабел, не генерират вредни емисии, нивото на шум е много ниско, пускането им в действие става с натискане на един бутон и изискват минимална поддръжка. Едно зареждане на батерията е достатъчно за всички работни операции в продължение на един нормален работен ден, като производителността е същата, като на захранваните с бензин.

Ще погледнем и към тандемните валяци. Възможно ли е уплътняване с валяк с нулеви емисии? Отговорът е съвсем положителен, защото вече има разработени тандемни валяци с електрическо задвижване. Ако си представим едно обширно строително поле, ще оценим колко е важно уплътняването да става без въглеродни емисии. Специализираните в производството на валяци за пътно строителство и земни работи Hamm AG разработват няколко модела от серията HD Compact Line, захранвани от необслужваема литиево-йонна батерия, за представяне пред потребители. Батерията е с капацитет около 23kWh, достатъчен за цял работен ден, а енергията, освободена от тяговите и вибрационните двигатели при спиране, се използва за възстановяване. И при валяците ел.задвижването намалява значително нивата на шум. Това ги прави особено подходящи за зони, в които се налага по-тихо уплътняване. В случай, че е необходимо ниско вибрационно натоварване, въвежда се електрически комбиниран валяк с осцилация в допълнение към е-вибрацията и осцилиращите валяци.

И още електрически иновации

Компактните верижни товарачи май ще се окажат първенци в състезанието за преминаване към изцяло електрическо захранване. Bobcat използват изложението bauma за представяне на своя, първи в света, изцяло електрически компактен верижен товарач Т7Х, макар и все още в проучвателна и изпитателна фаза. Може да се каже, че моделът отваря прозорец към бъдещето. Всяко такова представяне дава възможност за обсъждане и въпроси от бъдещи клиенти, за които тази машина е изключително необходима. Батерията е литиево-йонна, 62kWh, позволява непрекъсната работа в продължение на четири часа и цял работен ден при периодична употреба, а възможният мобилен полезен товар е малко под 1400kg. Иновацията е почти немислима - на практика T7X е конструиран с около половината части и компоненти, необходими за традиционен товарач с дизелов двигател, намалявайки разходите до нива, които не са достигани досега.

Необходим е само един литър екологична охлаждаща течност в сравнение с почти 230 литра течности, необходими в неговия аналог с дизелово и хидравлично задвижване. Традиционната хидравлична система за пренос на мощност към работната група е заменена с електрическа задвижваща система, състояща се от електрически двигатели и задвижващи механизми със сферичен винт. Акумулаторната инсталация и електрическото задвижване заедно генерират невероятни характеристики на производителност, с моментален въртящ момент, който е три пъти по-голям от традиционните товарачи. Уникалният подход към проектирането на изцяло електрически компактен верижен товарач дава и нови възможности за интегриране на авангарден софтуер, който прави T7X интелигентна продуктивна работна машина от ново поколение, която помага на операторите да вършат работата си по-бързо, по-ефективно и по-удобно. С по-малко части, компоненти и течности, редовните разходи за поддръжка и ремонт са значително намалени, както и загубата на работно време за поддръжка и ремонти. И пак ще подчертаем, че електрическото задвижване осигурява нулеви въглеродни емисии, ниски нива на шум и вибрации.

Putzmeister поглеждат към транспортирането на бетон с бетонобъркачка. Поглеждат и постигат изцяло електрически транспорт на бетона, благодарение на е-миксера iONTРОН. От една страна, автомобилът е с батерия с капацитет 350kWh и едно зареждане е достатъчно за няколко пътувания в градски район, а това си е един работен ден. При нужда от повече пътувания превозното средство просто се презарежда. От друга страна, миксерът също е електрифициран. Миксерът може да се презарежда през нощта в DC зарядна станция. И при тази строителна машина ниските нива на шум позволяват извършване на дейности дори при много строги изисквания, а това е голямо предимство при работа в градски райони. Не е за пренебрегване и фактът, че цените на изкопаемите горива нарастват и електрическото задвижване става желаната икономична алтернатива.

Не очаквате никой да не е помислил за крановете, нали? Готова за представяне е електрохидравличната система E-Pack на Tadano. E-Pack се захранва през мрежата чрез 400V/63A връзка. Наличен е и режим, който прави възможна работата на крана с 400V/32A връзка с намалена мощност на крана. Потенциалните приложения за E-Pack включват работа с кранове в халета и сгради – с други думи, при условия, при които компанията, управляваща крана, може да се наложи да се изправи пред по-строги изисквания, свързани с емисиите, които правят невъзможна конвенционалната работа на кран с нормален дизелов двигател.

Интегрираният 32kW електродвигател осигурява безшумна работа на крана, без въглеродни емисии, а това го прави много подходящ за работа в градски райони, през нощта и дори на закрито. Първият брой, пак видял бял свят на световен търговски панаир, вече е спомен. Понастоящем се показват пет разработки, които могат да бъдат поръчани с E-Pack, а за предварителен преглед (на изложението bauma) е предложен първият в света изцяло електрически кран за неравен терен, който да използва само енергия от собствените си батерии.

Списъкът на иновации започна да става много дълъг! Накратко ще споменем разработения от Kramer-Werke GmbH електрически челен товарач със задвижване на всички колела, който е усъвършенстван наследник на представения още на bauma 2016 първи електрически челен товарач. Новото рентабилно електрическо задвижване без емисии позволява работа в сгради и зони, чувствителни към шум. Моделът се отличава с компактен дизайн и изключителна маневреност, благодарение на управлението на всички колела. В задвижващата система е вграден електрически мотор, който осигурява голяма производителност и теглителна сила. Втори електромотор управлява работната хидравлика. Правилната производителност се осигурява от двигателя в зависимост от изискванията към колесния товарач и неговата област на приложение. Напълно електрическият челен товарач може да бъде със същите параметри на работа като аналогичната машина с дизелово гориво. В зависимост от употребата, батериите могат да издържат до 5 часа. Зареждането отнема шест до седем часа с опция за периодично допълване. Увеличените първоначални инвестиционни разходи ще бъдат компенсирани от значителните спестявания, направени от намалените разходи за експлоатация и поддръжка в сравнение с дизелово превозно средство.

Kramer няма да спрат дотук. Мотото им “Запознайте се със зеленото” ги движи към нови разработки на машини с нулеви емисии. Вече се чува за електрически телескопичен товарач.

Вибраторът за затворени пространства на Wacker Neuson, захранван с батерии, без кабели и без течни горива, представлява безжична вибраторна система за раница, захранвана от батерии, и осигурява гъвкава, тиха работа без емисии. Раницата е удобна, с вграден конвертор и акумулаторна батерия. Батерията може лесно да се постави в устройството и да се използва с други леки уреди на Wacker Neuson с нулеви емисии.

Работи се усилено и за внедряване на електрически багери, без емисии и многофункционални. Захранваните с батерии електрически багери са отлично решение за зони, чувствителни към шум и изгорели газове, като нощни строителни площадки в центъра на града. Има мини-багери с двойна мощност, които може да бъдат превключени на дизелов режим, ако е необходимо, но вече могат да бъдат използвани и напълно електрически мини-багери. Разработките засягат и функционалността им, има модели с нулева опашка в ограничени зони, благодарение на минимизираната задна проекция.

Това е бъдещето

Водещите представители на строителната индустрия са обединени около идеята, че е много по-практично и постижимо да се работи поетапно, стъпка по стъпка. Като начало би трябвало научната мисъл и водещите производители да дефинират като поле за иновативните търсения няколко избрани строителни процеса - например земните работи, пътното строителство, повдигането на товари, транспорт на бетон и др. Пътят към нулеви емисии е пътуване, което трябва да се извърви в различни стъпки, някои от които могат да бъдат направени само от определени институции и организации. Много е важно, че големите строителни изложения първи дават възможност за достъп до иновациите и обръщат внимание на партньорството между доставчици на машини, компании за отдаване под наем и строителни предприемачи.

Не по-малко важно е да се включи разработването на политики в “зелената” област. Въглеродните емисии и шумът са постоянно нарастващи проблеми, които вече не се толерират, особено в големите градове. От индустрията се очаква да предостави устойчиви решения, които могат да помогнат за намаляване на тези проблеми. Това подтиква големите производители да търсят и предлагат екологични решения на тези проблеми. Именно политиката и регулацията играят решаваща роля при определянето на дългосрочни цели и създават най-добрите условия за дълготрайни инвестиции и иновации, които са необходими по пътя към нулеви емисии.

Най-хубавото е, че всяка нова технология ни кара да се питаме как можем да я усъвършенстваме и да направим следващата крачка напред! Целта е ясна - там някъде, в недалечно бъдеще, ни чакат устойчивите екологични решения за строителните машини!