建設機械の電動化には何が必要か

パワーポイント

このクレイジーなトリックは、あらゆるものを興奮させるのに役立ちます。 (ヒント: エネルギー効率です)

サラ・ゴールデン著

2022年11月17日

建設業界は気候変動の主な原因となっており、世界の排出量の 20% を占めています。 問題はさらに拡大する傾向にあります。面積は 2030 年までに世界全体で 20% 増加すると予想されています。ネットゼロ目標を達成するチャンスを得るためには、建築部門のエネルギー集約度は今後 10 年間でこれまでの 5 倍近くのペースで低下する必要があります。国際エネルギー機関（IEA）によると、過去10件。

建設の脱炭素化の鍵: 大型建設車両の電動化。

全電動の小型建設車両はすでに市場に出ていますが（倉庫のフォークリフトを思い浮かべてください）、設備（ホイールローダーや掘削機）が大きくなるほど、電動化は難しくなります。

8月、私はデンマークにあるダンフォスの建設ショーケースを訪れました。そこではエンジニアたちが全電動建設機械の根本を解明しようとしています。 そこで私は、機器を電動化する際にエンジニアが取り組んでいるいくつかの考慮事項を垣間見ることができました。

これらの機械を電動化すると、さまざまな特有の課題が生じます。 あらゆる課題の中心: バッテリーは内燃エンジン (ICE) とは大きく異なります。

電気工事車両の駆動には多くの電力が必要です。 つまり、バッテリーがたくさん必要になります。 そしてそれらは非常に高価になる可能性があります。

ちなみに、私がダンフォスの施設で見た ICE ホイールローダーの価格は、総額で約 15 万ドルでした。 チームがプロトタイプの電源として使用したバッテリーディスプレイには、さらに 90,000 ドルかかりました。 これはコストが 60% 増加することになります。

ダンフォスの施設で改装されたホイール ローダー。ICE が取り外され、後部に 140 キロワット時のバッテリー ディスプレイが追加されました。これは標準的な長距離電気自動車の約 2 倍です。

さらに、このプロトタイプは、充電の間に ICE の同等品と同じ時間動作することができません。 エンジニアチームによると、現実的には車両は4時間稼働できるという。 建設現場で稼働するには、少なくとも 8 時間の稼働を確保する必要があります。

ダンフォス・パワー・ソリューションズのシニア・システム・エンジニア、キャスパー・オレセン氏は、「単に燃焼エンジンを取り外して、たとえば電気モーターを取り付けるだけではない」と語る。 「マシン全体を再考しています。」

最も簡単な前進はエネルギー効率を高めることです。 ICE 車両にとってわずかな効率向上は難しいかもしれませんが、全電気機器の効率は直接的な節約につながります。

「技術は実際にますます魅力的になってきている。今では、1時間に10リットルか15リットルのディーゼルを使用する場合、効率が違いを生むだけではないからだ」とオレセン氏は語った。 「実際のところ、『仕事に使用できるほど十分なバッテリーをマシンに搭載できるか』ということです。」

従来の油圧システムを取り除き、高効率のものに変更すると、稼働時間が 1 ～ 2 時間増加する可能性があります。 可変容量型ポンプや可変速度ポンプなどの技術は、アイドル損失、つまり車両が動作していないときに消費されるエネルギーを削減できます。

その他の設計変更はわずかですが、累積的に変化をもたらします。 たとえば、チームはホイールローダーのフロントスクーパーが、風の抵抗を減らすために機械の走行中に特定の角度でデフォルトになるようにプログラムしています。

ここで得られる効率は数多くあります。 たとえば、ダンフォスの計算によると、今日の ICE 掘削機の効率はわずか 30% であり、これはエンジンから供給されるエネルギーの 70% がバケットが地球に衝突する前に無駄になることを意味します。 電化と効率を組み合わせると、同じ量の地球を移動させるのに必要なエネルギー入力はわずか 25% だけになります。

ダンフォス提供の 16 トン従来型掘削機におけるエネルギー効率と電動化の可能性を強調した例

ゼロエミッション建設機械への移行には、車両以上のものが必要です。 機器を充電するためのインフラも必要です。