Equipamentos pesados ​​elétricos e autônomos:o futuro da construção e mineração

Com a eletrificação de carros, ônibus, caminhões e outros veículos de transporte há anos, é natural que os equipamentos de construção estejam finalmente prontos para participar. power, levaram empresas como a GM a anunciar seu desejo ambicioso de se tornar totalmente elétrico até 2035, eliminando completamente os motores a gasolina e diesel.

Na Volvo, também estamos comprometidos em fornecer soluções sustentáveis ​​- na verdade, trabalhamos duro há décadas projetando equipamentos de construção elétricos que podem não apenas transformar os locais de trabalho atuais, mas também abrir possibilidades para aplicações totalmente novas para equipamentos pesados. As soluções autônomas abrem ainda mais essas possibilidades.

Se você deseja estar na vanguarda em possuir e operar um equipamento elétrico, estamos aceitando pré-encomendas para nossos modelos compactos de escavadeira elétrica ECR25 e carregadeira de rodas elétrica L25, programados para chegar ao mercado neste verão - mas esses modelos compactos modelos elétricos são apenas o começo. Dê uma olhada nos projetos da nossa escavadeira elétrica de médio porte EX03 e dos conceitos de caminhão autônomo TA15 para ver para onde está indo o futuro dos equipamentos de construção e mineração. 

EX03 CONCEITO DE ESCAVADORA DE TAMANHO MÉDIO:SEGURANÇA NO SEU NÚCLEO

A EX03 é uma escavadeira de rodas elétrica a bateria conceitual — a primeira em nossa linha de máquinas de médio porte. Como uma máquina de laboratório conceitual, ainda faz parte de um projeto de pesquisa e não está disponível comercialmente no momento. Seu objetivo é mostrar como um trem de força elétrico pode ser usado para alimentar máquinas de médio porte com tecnologia de bateria eficiente e robusta.

A transmissão elétrica da EX03 foi projetada para oferecer o mesmo desempenho de uma máquina a diesel de 14 toneladas, mas com zero emissões, maior eficiência, níveis de ruído mais baixos e custo total de propriedade reduzido. O menor ruído torna esta máquina mais adequada para projetos como construção de estradas e preparação de locais em áreas urbanas densamente povoadas ou à noite.

O motor de combustão normalmente utilizado em máquinas deste porte foi substituído por baterias de íon-lítio. Atualmente, o EX03 pode ser operado por um dia inteiro de trabalho (dependendo do ciclo de trabalho da máquina) com uma carga rápida de uma hora durante o almoço. Nosso objetivo é um dia inteiro de operação sem uma carga rápida no futuro.

Como o conceito de escavadeira elétrica EX03 coloca a segurança em primeiro lugar?

Como em todo conceito Volvo, a segurança está no centro de seu design. Por exemplo, um recurso opcional para o EX03 é uma tela de vídeo fixada na parte traseira da máquina. Ele pode ser configurado de três maneiras:

• um fluxo de vídeo em tempo real da frente da máquina para permitir que os carros que estão atrás vejam claramente à frente, o que é ideal para uso em vias públicas
• uma tela de segurança baseada em texto para alertar os trabalhadores no local sobre o movimento para a esquerda, direita ou ré
• e uma transmissão ao vivo de comunicação de segurança onde o operador pode fazer contato visual com pedestres e trabalhadores para minimizar mal-entendidos (por exemplo, a mensagem de texto do operador na tela para pedestres pode ser:“Vou parar de trabalhar para que você possa atravessar a rua na minha frente .”)

A escavadeira EX03 de médio porte pode se adaptar a qualquer condição do local e tem potência e durabilidade para trabalhar em uma variedade de locais de trabalho. Graças às suas emissões de escape zero, é um parceiro perfeito para trabalhos no centro da cidade ou áreas onde os regulamentos de emissões impõem restrições à construção. É capaz de ser equipado com uma variedade de acessórios diferentes para total versatilidade de aplicação.

Estamos empolgados com o enorme potencial do conceito EXO3, pois representa o futuro para locais de construção mais seguros e ambientalmente responsáveis ​​na escala maior.

CONCEITO DE TRANSPORTADOR AUTÔNOMO TA15:REPENSANDO COMO AS PEDRAS OPERAM

O TA15 é o resultado do desenvolvimento contínuo de modelos conceituais anteriores. A máquina agora faz parte da solução de transporte autônomo TARA, que consiste em vários componentes - os veículos básicos (vários TA15s), além da infraestrutura necessária, como estações de carregamento, torre de controle, soluções em nuvem conectadas projetadas para atender aos requisitos de operação do cliente, manutenção e suporte de reparo e a configuração prática de operações que varia de local para local.

O uso pretendido do TA15 é transportar material em fluxos repetitivos em ambientes off-road confinados, como pedreiras. O número de máquinas e respectivas estações de carregamento dependerá muito dos volumes de produção/transporte pretendidos, bem como do ciclo de transporte. Ele pode começar como uma pequena frota de 3 a 4 máquinas e ir até frotas maiores de 15 a 20 máquinas funcionando em um esforço coordenado em um local. A frota de máquinas TA15 interagirá de perto com os respectivos equipamentos de carregamento no local (por exemplo, carregadeiras de rodas ou escavadeiras) e será supervisionada e controlada a partir de uma sala de controle central no local.

As máquinas TA15 são projetadas para carregamento de oportunidade de alta potência, que é uma parte natural do ciclo de transporte. Isso significa que as máquinas podem, em princípio, ser carregadas a cada ciclo com a quantidade de energia necessária para executar o próximo ciclo. O processo de carregamento é totalmente autônomo, usando um carregador de alta potência de 150 kw que se conecta através de um pantógrafo no solo a uma pick-up na parte inferior do TA15. O tempo de carregamento varia de aproximadamente um minuto até três minutos, dependendo da quantidade de energia necessária.

Quais são os benefícios de uma solução de transporte autônomo?

Os principais benefícios que os clientes experimentarão incluem:

• aumento da eficiência energética devido à transmissão elétrica e ao design inovador da máquina base
• emissões mais baixas (zero emissões locais) devido ao sistema de transmissão alimentado por bateria
• aumento da segurança
• um aumento geral na produtividade do processo devido à combinação de automação, eletrificação e conectividade

O conceito TA15 teve um ótimo desempenho como protótipo durante o projeto Electric Site, validando claramente seus benefícios e potencial. Nossos próximos passos são melhorar a estabilidade, o tempo de atividade e o desempenho geral do sistema para atingir os níveis necessários para mover o conceito de um protótipo para uma solução comercialmente viável.

E a segurança, que é e sempre foi um dos valores centrais da Volvo, também está na vanguarda da solução TARA. Começa por ter uma área vedada/confinada para a operação autónoma. Há também um sistema de parada de emergência redundante que pode garantir uma parada segura de todo o sistema o tempo todo, além de um sistema de gerenciamento de tráfego que rastreia continuamente a posição de todas as máquinas para garantir o fluxo de tráfego correto. Por fim, um sistema de detecção de obstáculos nas máquinas TA15 consiste em uma combinação de sensores LIDAR e RADAR que ajudam a máquina a detectar obstáculos no caminho pretendido.

O que o sistema TARA significa para máquinas convencionais movidas a diesel?

A maior mudança das soluções de transporte convencionais para o sistema TARA é a abordagem do pensamento sistêmico. Não se trata apenas de trocar os equipamentos de hoje por algo novo - trata-se de mudar a maneira como os sites funcionam para aproveitar totalmente as vantagens que você pode obter da eletrificação, automação e conectividade.

Vemos a solução TARA como uma extensão da oferta atual de soluções de transporte do Grupo Volvo. Isso ajudará a transformar a indústria de transporte em direção a soluções mais sustentáveis. O sistema, no entanto, pode não se encaixar em todos os ambientes e processos do cliente, então também veremos caminhões movidos a diesel ou combustível renovável em paralelo por algum tempo.

Também prevemos algumas mudanças na forma como as pedreiras e outros aplicativos de clientes serão operados no futuro. Isso exigirá diferentes cargos e novas competências daqui para frente, e teremos que trabalhar em estreita colaboração com nossos clientes e parceiros envolvidos para ajudar a fazer essas mudanças acontecerem.

Enquanto isso, nosso foco e nossas principais prioridades são finalizar nosso processo de desenvolvimento, verificação e validação para garantir uma introdução bem-sucedida no mercado da solução TARA para clientes selecionados. Isso começará no final de 2021, com fortes ambições de escalar a solução nos próximos anos. Enquanto trabalhamos para trazer essa solução ao mercado, continuaremos trabalhando em muitas outras soluções autônomas interessantes que ajudarão a tornar os sites futuros mais produtivos, eficientes e seguros. Fique atento - o futuro promete ser muito emocionante!

Você pode ler mais sobre nosso impulso para a eletromobilidade e soluções autônomas Volvo adicionais para ver o que mais está reservado para o futuro das máquinas elétricas e autônomas.

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Hakyong Yang: Hakyong ingressou na equipe da Volvo CE em 1998 como engenheiro de controle de desempenho do motor e instalação do sistema do motor. Ele atualmente trabalha como diretor da plataforma de escavadeiras médias do escritório de Changwon, Coréia.

Uwe Müller: Uwe iniciou sua carreira na Volvo Construction Equipment (Volvo CE) em 2006, onde liderou vários projetos de pesquisa desenvolvendo novas tecnologias, máquinas conceituais e sistemas de site, incluindo o estudo inovador Electric Site. Atualmente, ele atua como chefe de vendas e marketing para soluções off-road na Volvo Automated Solutions, especializada em automação e eletrificação de equipamentos de construção.