Elektrisch en autonoom zwaar materieel:de toekomst van de bouw en mijnbouw

Nu de elektrificatie van auto's, bussen, vrachtwagens en andere transportvoertuigen al jaren in de maak is, is het niet meer dan normaal dat bouwmachines eindelijk klaar zijn om mee te doen. power, hebben bedrijven als GM ertoe gebracht hun ambitieuze wens aan te kondigen om tegen 2035 volledig elektrisch te gaan, waarbij gas- en dieselmotoren volledig worden uitgefaseerd.

Bij Volvo zetten we ons ook in om duurzame oplossingen te bieden. Sterker nog, we zijn al tientallen jaren bezig met het ontwerpen van elektrische bouwmachines die niet alleen de huidige bouwplaatsen kunnen transformeren, maar ook mogelijkheden bieden voor geheel nieuwe toepassingen voor zwaar materieel. Autonome oplossingen openen die mogelijkheden nog verder.

Als u voorop wilt lopen in het bezitten en gebruiken van elektrische apparatuur, nemen we momenteel pre-orders aan voor onze compacte ECR25 elektrische graafmachine en L25 elektrische wielladermodellen, die deze zomer op de markt komen - maar deze compacte elektrische modellen zijn slechts het begin. Bekijk de ontwerpen van onze EX03 middelgrote elektrische graafmachine en TA15 autonome dumperconcepten om te zien waar de toekomst van bouw- en mijnbouwmaterieel naartoe gaat. 

EX03 MIDDELGROTE GRAAFMACHINECONCEPT:VEILIGHEID IN DE KERN

De EX03 is een concept-accu-elektrische mobiele graafmachine — de eerste in ons assortiment middelgrote machines. Als conceptlab-machine maakt het nog steeds deel uit van een onderzoeksproject en is het op dit moment niet commercieel verkrijgbaar. Het doel is om te laten zien hoe een elektrische aandrijflijn kan worden gebruikt om middelgrote machines aan te drijven met efficiënte, robuuste batterijtechnologie.

De elektrische aandrijflijn van de EX03 is ontworpen om dezelfde prestaties te leveren als een 14-tons dieselmachine, maar dan zonder uitstoot, hogere efficiëntie, lagere geluidsniveaus en lagere totale eigendomskosten. Dankzij het lagere geluidsniveau is deze machine beter geschikt voor projecten zoals wegenbouw en bouwvoorbereiding in dichtbevolkte stedelijke gebieden of 's nachts.

De verbrandingsmotor die normaal in machines van dit formaat wordt gebruikt, is vervangen door lithium-ionbatterijen. Momenteel kan de EX03 een volledige werkdag worden gebruikt (afhankelijk van de werkcyclus van de machine) met een snelle oplaadbeurt van een uur tijdens de lunch. We streven naar een volledige werkdag zonder snel opladen in de toekomst.

Hoe stelt het concept van de EX03 elektrische graafmachine veiligheid voorop?

Zoals bij elk Volvo-concept staat veiligheid centraal in het ontwerp. Een optionele functie voor de EX03 is bijvoorbeeld een videoscherm dat aan de achterkant van de machine is bevestigd. Het kan op drie manieren worden geconfigureerd:

• een realtime videostream vanaf de voorkant van de machine zodat achteroprijdende auto's duidelijk vooruit kunnen kijken, wat is ideaal voor gebruik op de openbare weg
• een op tekst gebaseerd veiligheidsscherm om werknemers ter plaatse te waarschuwen voor beweging naar links, rechts of achteruit
• en een livestream voor veiligheidscommunicatie waarbij de machinist oogcontact kan maken met voetgangers en werknemers om misverstanden te minimaliseren (bijv. het sms-bericht van de machinist op het scherm voor voetgangers kan lezen:"Ik stop met werken zodat u kunt oversteken de straat voor me .”)

De EX03-graafmachine uit het middensegment kan zich aanpassen aan alle omstandigheden op het terrein en heeft het vermogen en de duurzaamheid om op verschillende werkterreinen te werken. Dankzij de nul-uitstoot van uitlaatgassen is het een perfecte partner voor klussen in de binnenstad of gebieden waar emissieregelgeving beperkingen oplegt aan de bouw. Het kan worden uitgerust met een groot aantal verschillende hulpstukken voor volledige veelzijdigheid van toepassingen.

We zijn enthousiast over het enorme potentieel van het EXO3-concept, omdat het de toekomst vertegenwoordigt voor veiligere en milieuverantwoorde bouwplaatsen aan de grotere kant van de schaal.

TA15 AUTONOEM VERVOERCONCEPT:HEROVERDENKEN HOE STENEN WERKEN

De TA15 is het resultaat van de continue ontwikkeling van eerdere conceptmodellen. De machine maakt nu deel uit van de autonome transportoplossing van TARA, die uit verschillende componenten bestaat:de basisvoertuigen (meerdere TA15's), plus de vereiste infrastructuur zoals laadstations, een verkeerstoren, verbonden cloudoplossingen die zijn ontworpen om te voldoen aan de operationele vereisten van de klant, onderhoud en reparatieondersteuning en de praktische opzet van de operaties, die van site tot site verschilt.

Het beoogde gebruik van de TA15 is het transporteren van materiaal in zich herhalende stromen in beperkte offroad-omgevingen zoals steengroeven. Het aantal machines en respectievelijke laadstations zal sterk afhangen van de beoogde productie-/transportvolumes en de transportcyclus. Het kan beginnen als een kleine vloot van 3-4 machines en uitgroeien tot grotere vloten van 15-20 machines die in een gecoördineerde inspanning op een locatie draaien. De vloot van TA15-machines zal nauw samenwerken met de respectieve laadapparatuur op de locatie (bijv. wielladers of graafmachines) en worden gecontroleerd en bestuurd vanuit een centrale controlekamer op locatie.

De TA15-machines zijn ontworpen voor snelladen met hoog vermogen, wat een natuurlijk onderdeel is van de transportcyclus. Hierdoor kunnen de machines in principe elke cyclus worden opgeladen met de hoeveelheid energie die ze nodig hebben om de volgende cyclus te draaien. Het laadproces is volledig autonoom, met behulp van een 150 kw high-power lader die via een stroomafnemer op de grond wordt aangesloten op een pick-up aan de onderkant van de TA15. De oplaadtijd varieert van ongeveer één minuut tot drie minuten, afhankelijk van de benodigde hoeveelheid energie.

Wat zijn de voordelen van een autonome transportoplossing?

De belangrijkste voordelen die klanten zullen ervaren zijn:

• verhoogde energie-efficiëntie dankzij de elektrische aandrijflijn en het innovatieve ontwerp van de basismachine
• lagere emissies (nul lokale emissies) dankzij de batterijaangedreven aandrijflijn
• verhoogde veiligheid
• een algehele toename van de procesproductiviteit door de combinatie van automatisering, elektrificatie en connectiviteit

Het TA15-concept heeft zeer goed gepresteerd als prototype tijdens het Electric Site-project, wat de voordelen en het potentieel ervan duidelijk bevestigt. Onze volgende stappen zijn het verbeteren van de stabiliteit, uptime en algehele prestaties van het systeem om de benodigde niveaus te bereiken om het concept van een prototype naar een commercieel haalbare oplossing te brengen.

En veiligheid, wat altijd een van de kernwaarden van Volvo is en is geweest, staat ook op de voorgrond van de TARA-oplossing. Het begint met het hebben van een omheind/afgesloten gebied voor de autonome operatie. Er is ook een redundant noodstopsysteem dat te allen tijde een veilige stop van het volledige systeem kan garanderen, plus een verkeersbeheersysteem dat continu de positie van alle machines volgt om de juiste verkeersstroom te waarborgen. Ten slotte bestaat een obstakeldetectiesysteem op de TA15-machines uit een combinatie van LIDAR- en RADAR-sensoren die de machine helpen obstakels op het beoogde rijpad te detecteren.

Wat betekent het TARA-systeem voor conventionele, dieselaangedreven machines?

De grootste verandering die van conventionele transportoplossingen naar het TARA-systeem gaat, is de systeemdenkende benadering. Dit gaat niet alleen over het vervangen van de apparatuur van vandaag door iets nieuws — het gaat over het veranderen van de manier waarop sites werken om optimaal gebruik te maken van de voordelen die u kunt halen uit elektrificatie, automatisering en connectiviteit.

We zien de TARA-oplossing als een uitbreiding van het huidige aanbod van Volvo Group-transportoplossingen. Het zal de transportsector helpen transformeren naar duurzamere oplossingen. Het systeem past echter misschien niet in elke omgeving en elk klantproces, dus we zullen geruime tijd ook diesel- of hernieuwbare brandstofaangedreven vrachtwagens naast elkaar zien.

We voorzien ook enkele veranderingen in de manier waarop steengroeven en andere toepassingen van klanten in de toekomst zullen worden beheerd. Dit zal in de toekomst andere banen en nieuwe competenties vereisen, en we zullen nauw moeten samenwerken met onze klanten en betrokken partners om deze veranderingen mogelijk te maken.

In de tussentijd zijn onze focus en topprioriteiten om ons ontwikkelings-, verificatie- en validatieproces af te ronden om een ​​succesvolle marktintroductie van de TARA-oplossing voor geselecteerde klanten te verzekeren. Dit begint in de tweede helft van 2021, met sterke ambities om de oplossing de komende jaren op te schalen. Terwijl we werken aan het op de markt brengen van deze oplossing, zullen we blijven werken aan vele andere opwindende autonome oplossingen die toekomstige sites productiever, efficiënter en veiliger zullen maken. Blijf op de hoogte - de toekomst belooft heel spannend te worden!

U kunt meer lezen over ons streven naar elektromobiliteit en aanvullende Volvo Autonomous Solutions om te zien wat er nog meer in petto is voor de toekomst van elektrische en autonome machines.

Zes innovaties die de toekomst van bouwmachines beïnvloeden

De bouwsector beleeft een dynamisch tijdperk van snelle innovatie. In veel opzichten beginnen fabrikanten van bouwmachines ...
Lees meer

Volvo's drive to Electric - Uw vragen beantwoord

Volvo Construction Equipment is de eerste die zich ertoe verbindt volledig elektrisch te gaan op twee volledige reeksen compact materieel, met ...
Lees meer

Hakyong Yang: Hakyong kwam in 1998 bij het Volvo CE-team als ingenieur motorprestatiecontrole en motorsysteeminstallatie. Hij werkt momenteel als directeur van het middelgrote graafmachineplatform vanuit het kantoor in Changwon, Korea.

Uwe Müller: Uwe begon zijn carrière bij Volvo Construction Equipment (Volvo CE) in 2006, waar hij verschillende onderzoeksprojecten leidde voor de ontwikkeling van nieuwe technologieën, conceptmachines en bouwplaatssystemen, waaronder de baanbrekende studie Electric Site. Momenteel is hij hoofd verkoop en marketing voor offroad-oplossingen bij Volvo Automated Solutions, gespecialiseerd in automatisering en elektrificatie van bouwmachines.