Tapahtumat ja yritykset
Bauma 2019

Sähköinen voimansiirto maarakennuksessa

Konevalmistajien mukaan sähköinen voimansiirto etenee tasaisesti, mutta ei vallankumouksellisesti. Sähkön tekniset edut ovat suuria ja vähintään yhtä tärkeitä kuin ympäristöasiat – sähköllä päästään jopa 20 % polttoaineen säästöön. Komponenttien valmistajat tekevät siirtymisen hydrauliikasta sähköön helpoksi, koska uudet sähkömoottorit ja niiden vaihteistot sopivat suoraan hydraulimoottoreiden tilalle.
Uolevi Oristo
Perinteinen moottorivalmistaja Cummins investoi 500 miljoonaa dollaria sekä täyssähköisiin että hybriditekniikaan perustuviin voimansiirtoratkaisuihin. Baumassa Cummins esitteli 3,5 tonnia painavan täyssähköisen kaivukoneen (peruskoneena oli Hyundai), johon on asennettu sarjaan 8 kpl Cummins BM 4 e Li-Ion -akkuja. Yhteenlaskettu akkukapasiteetti on 35 kWh, mikä mahdollistaa yhden normaalin työvuoron työskentelyn. Lataus kestää 3 tuntia. Kone on suunniteltu modulaariseksi, minkä ansiosta samaa konseptia voidaan noudattaa eri kokoluokkien kaivureissa ja muissa työkoneissa. (UO)

Sähköistä voimansiirtoa on käytetty vuosikymmeniä laivoissa, junissa sekä järeissä kaivos- ja louhoskoneissa, joiden tarvitsema virta on joko otettu verkosta tai tuotettu dieselillä.

Sähkökäyttöisiä kaivukoneita ja -kuormauskoneita on käytetty myös purkutöissä ja erilaissa kuormaustehtävissä sekä taajamissa, joissa on haluttu välttää pakokaasuja.

Seuraava looginen käyttökohde ovat erilaiset kuormauslaitteet, jotka työskentelevät pitkiä aikoja paikoillaan. Näissä laitteissa diesel käy vain tuottaaksen hydrauliikkaöljyä nostopuomille tai esim. betonisäiliön pyöritykseen, kun auto odottaa tyhjennysvuoroaan työmaalla.

Sähkön käyttö etenee vaiheittain

Suomalainen Avant oli ensimmäisiä valmistajia, joka toi sähkökäyttön pienkuormainten markkinoille. Tällä hetkellä sähkökäyttöisten kuormaimien valmistajia on useita, ja koneiden koko kipuaa samalla ylöspäin.

Useimmat merkittävistä voimansiirto- ja hydraulikomponenttien valmistajista panostavat sähköisen voimansiirron kehitykseen. Valmistajien tavoitteena on tehdä siirtymävaiheesta mahdollisimman helppoa! Esimerkiksi monien sähkömoottorien ja niiden vaihteistojen koot ja kiinnitystavat vastaavat saman tehoisten hydraulimoottorien ja niiden alennusvaihteistojen mittoja – koko konetta ei tarvitse suunnitella uudestaan, kun siirrytään hydrauliikasta sähköön.

Sähköllä jopa 20 % energiansäästö

Ympäristöystävällisyys on yksi sähköisen voimansiirron merkittävimmistä eduista, mutta ei ainoa. Sähkökäyttöisen koneen ympäristöystävällisyys riippuukin pitkälti menetelmästä, jolla sähkö tuotetaan – hiilivoimalat ovat monen maan sähköntuotannon selkäranka.

Useimmat valmistajat nostivat sähkön tärkeimmäksi valtiksi jopa 20 % suuruisen energian säästön. Sähkömoottori kehittää suurimman momenttinsa liikkeellelähdössä, minkä vuoksi monimutkaista mekaanista tai hydraulista voimansiirtoa ei tarvita, mikä parantaa koko koneen hyötysuhdetta merkittävästi.

Sähköisen voimansiirron muita etuja ovat alhainen melutaso ja helppo säädettävyys. Isot sähkömoottorit tarvitsevat kuitenkin nestejäähdytystä, mikä lisää komponenttien määrää ja siten myös hintaa.

Virta ei lopu hybridistä

Akkujen paino ei ole maansiirtokoneissa niin suuri ongelma kuin maantieliikenteessä. Baumassa olleiden akkukäyttöisten koneiden työajaksi luvattiin jopa 5 tuntia, jolloin tehollinen työaika riittää monilla työmailla jo koko päiväksi.

Energian talteenoton merkitys hybridin akkujen latauksessa on työkonekäytössä pieni, koska kulutetusta energiasta saadaan vain vähäinen osa takaisin esim. jarruttamalla kaivukoneen ylävaunun kääntöä sähköisesti. Siksi akkuja pitää ladata, mutta latauspisteiden järjestäminen työmaille ei ole aina helppoa, minkä vuoksi hybriditekniikka koetaan varmaksi ratkaisuksi.

Työkoneiden hybridiratkaisut yleistyvät vauhdilla. Hybridien tavoitteena on kattaa kuormitushuippujen tehopiikit sähkömoottoreiden avulla, mutta muuten tarvittava teho tuotetaan perinteisellä dieselillä.

Mikäli tehopiikit katetaan sähköllä, voidaan koneeseen asentaa teholtaan ja kooltaan pienempi moottori, jonka edullisempi hankintahinta kompensoi osan hybriditekniikan kustannuksista.

Hybridikoneen polttoaineenkulutus laskee myös siksi, että dieselmoottorin kuormitusasteen vaihtelut pienenevät, jolloin moottori työskentelee parhaimman hyöty- suhteen alueella.

Lue myös Bauma 2019 -näyttelyyn liittyvät jutut Bauma-näyttely 8.–14.4.2019 (KV 7/2019) oli kaikkien aikojen suurin rakennusalan tapahtuma sekä Dieselmoottoria parjataan syyttä (KV 7/2019)!

Aiheeseen liittyvät artikkelit