Az elektromos munkagépek jövője az építőiparban

A következő 10-20 évben lehetséges, hogy az összes kotrógép, buldózer, földgyalu és egyéb, az építkezéseken használt nehézgép-munkagép a dízelmotorokról a teljesen elektromos meghajtásúakra fog váltani (vagy inkább kénytelen lesz váltani). A környezetvédelmi ügynökségek évek óta szigorúbb kibocsátási előírásokat vezetnek be az építőiparban használt nem közúti dízelüzemű munkagépekre. Ez amellett hogy fenntarthatóbbá teszi az építkezéseket, (mert nem fosszilis üzemanyagot használnak a munkagépek üzemeltetéshez), sokkal egészségesebb munkakörnyezet is létesül a munkavállalók számára.

Az környezetvédelmi hatóságok, a kibocsátáscsökkentés fokozatos megközelítését alkalmazva az új dízelmotorok nitrogén-oxidok (NOx) és az egészségre káros részecskék (PM=particulate matter, szálló por) kibocsátását közel nulla szintre szeretné korlátozni. E jelentős kibocsátáscsökkentés elérése érdekében az építőipari berendezések gyártói már éveket töltöttek kutatással és technológiafejlesztéssel, hogy elérjék az előírt szinteket, miközben továbbra is ugyanazt a teljesítményt és hatékonyságot kell szem előtt tartani, amelyet az ügyfelek a korábbi modellektől elvártak.

Az Európai Unió (EU) már jóváhagyta az V. fázisú kibocsátási normákat, amelyek már idén, 2022-ben kezdenek hatályba lépni. Eddig a pontig az EU és az EPA (Amerikai Környezetvédelmi Ügynökség) egy ütemben haladt az új kibocsátási szintek/fokozatok bevezetésével.

A jövőbeni előírások előírhatják a nehéz építőipari berendezések zéró kibocsátását, ami előírná a gyártóknak, hogy leállítsák a dízelmotorok gyártását, és teljesen elektromos meghajtásúvá váljanak az építőipari munkagépeik és járműveik. Ez talán erőltetettnek tűnik, de vegyük figyelembe hogy mi folyik az autóiparban.

Az elmúlt néhány évben az autóipar egyre nagyobb lendületet vett az elektromos járművekre való átállásban. Az emberi tevékenység környezetre gyakorolt hatásának csökkentése és a szén-dioxid-kibocsátás csökkentése érdekében egyre több ország fogadta el a benzin és dízelüzemű járművek értékesítésének betiltására irányuló politikát. Írország, Norvégia, India és Hollandia azok közé az országok közé tartozik, amelyek 2030-ra betiltják az új gáz, és dízelüzemű járművek értékesítését. Számos más ország is bevezetett, vagy tervez hasonló tilalmakat bevezetni a következő két évtizedben.

A Teslához több tucatnyi startup cég csatlakozott, amelyek elektromos járműveket fejlesztenek és gyártanak, amik között lesz munkagép is. Az olyan autógyártók, mint a GM, a Volvo és a Jaguar Land Rover megfogadták, hogy a következő néhány évben teljesen elektromos meghajtásúvá válnak, vagy minden modelljüknek lesz elektromos változata.

Ezen túlmenően a világ szinte minden autógyártója jelenleg elektromos és hibrid járművek fejlesztésébe fektet be és fejleszt. Tehát érzékelhetjük hogy az elektromos hajtásra való teljes átállás már nem csak képzelgés, hanem már jócskán benne vagyunk az átállás folyamatában, amiből az építőipari munkagépek se fognak kimaradni.

Vajon a nehéz építőipari gépek gyártói is követni fogják a példát a jövőben a teljesen elektromos modellekkel ? Világszerte az építőipar a felelős az energiával kapcsolatos szén-dioxid-kibocsátás egy részéért, így nem ésszerűtlen azt gondolni, hogy az országok egy bizonyos ponton betiltják a dízelmotoros nehézgépek értékesítését, hasonlóan ahhoz, ahogyan most a személygépkocsik és teherautók esetében teszik. A teljesen elektromos nehézgépek előnyei közé tartozik a zajcsökkentés, a nulla károsanyag-kibocsátás, a rövidebb karbantartási idő és az alacsonyabb teljes birtoklási költség.

Amíg ez az idő el nem jön, valószínűleg sokkal több hibrid, valamint néhány tisztán elektromos hajtású modellt fogunk látni az elkövetkező években a gyártóktól a jelenlegi eszközkínálatból.

A vezető építőipari gépgyártók és beszállítók már felismerték, hogy a hajtáslánc villamosítása az építőipari gépek kulcsfontosságú, nulla károsanyag-kibocsátású technológiájává válik. A legnagyobb motorszállítók közül már jópáran befektetnek az elektromobilitás kutatásába, és több gyártó már kereskedelmi termékként piacra dobott akkumulátoros-elektromos építőipari gépeket, köztük a Volvo CE, a JCB és a Komatsu. 
 
A legtöbb gyártó számára a kiindulópontot a kisebb kompakt építőipari munkagépek jelentik, amelyeknek az üzemi ciklusra vonatkozó követelményei viszonylag alacsonyak, ami azt jelenti, hogy a napi munkaidő, energia és teljesítményigénye egy praktikus méretű li-ion akkumulátorral, és egy jól meghatározott töltési stratégiával kielégíthető. Valóban, felismerve az e szegmensben rejlő villamosítási lehetőségeket, a Volvo Construction Equipment már elkötelezte magát amellett, hogy a kompakt kerekes rakodók és kompakt kotrógépek teljes választékát elektromos hajtásláncra állítja át, teljesen leállítva az új dízelmodellek fejlesztését.
 
Mivel azonban a 10 tonna feletti kotrógépek felelősek az építőipari járművek teljes CO2-kibocsátásának mintegy 46%-áért, létfontosságú, hogy a nagy gépek számára is zéró kibocsátású megoldásokat dolgozzanak ki. Az ilyen nehézgépjárműveknek (a 15-20 tonnánál nagyobb tömegűeknek) több mint 300 kWh energiára van szükségük egy teljes 8 órás munkanap teljesítéséhez. A norvégiai és hollandiai projektek már vizsgálnak olyan megoldásokat, mint az akkumulátorok cseréje és az elektromos kábeles megoldás, hogy megfeleljenek az üzemi ciklusok követelményeinek. Kínában az XCMG, a LiuGong és a SINOMACH építőipari gépgyártók mind nagyméretű akkumulátor-rendszereket választottak hogy a kellő energiát biztosítani tudják, (ami akár 300 kW is lehet).

Az elektromos gépek elterjedése szempontjából döntő fontosságú lesz a teljes tulajdonlási költség. Az elektromos építőipari gépek drágábbak a dízelüzeműekkel szemben, ami elsősorban a nagyméretű akkumulátorok költségeivel függ össze. Viszont a kisebb elektromos munkagépek esetében, például a mini kotrógépek többletköltsége elég szerény lehet ahhoz, hogy a dízelüzemanyag-megtakarítás és a csökkentett karbantartás nagymértékben ellensúlyozza a többletköltséget.
 
Miközben az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentése kulcsfontosságú, a gépek villamosításának más fontos mozgatórugói is vannak, elsősorban a dízelmotorok építési területeken történő üzemeltetésével kapcsolatos egészségügyi és biztonsági kérdések. Az Egyesült Királyságban az építőiparban fordul elő évente a legtöbb munkahelyi rákos megbetegedés, és ezek mintegy 8 %-a közvetlenül a dízelmotorok kipufogógáz-kibocsátásával függ össze.

Az építőipar a zajjal kapcsolatos megbetegedések szempontjából is magas kockázatú iparág. Az elektromos gépek lényegesen csendesebbek, ami javíthatja a kommunikációt, a biztonságot és a termelékenységet a helyszínen, miközben csökkenti a zajszennyezéssel járó kellemetlenségeket a környéken. A mérgező kipufogógáz-kibocsátás kiküszöbölése javíthatja a levegő minőségét a munkaterületeken és a környéken, jelentősen javítva az építőipari dolgozók munkakörnyezetét.