Ska minska energiförluster i hydraulsystemet
Danfoss har tagit fram ett nytt hydraulsystem som heter Dextreme Max. Idén är enkel: istället för att låta energi gå förlorad som värme när maskinen rör sig, ska systemet fånga upp den energin och använda den igen. Traditionella hydraulikpumpar styr flödet med ventiler som hela tiden släpper igenom lite för mycket vätska, och den överflödiga vätskan blir värme. Det är som att köra en cykel med bromsen lätt indragen – du förlorar kraft utan att få någon nytta av det.
Dextreme Max använder en digital hydraulikarkitektur. Kärnan är en pumpmotor som kan styras i många små steg, precis som en dimmer för en lampa. Varje utgång kan slås på eller av individuellt, och när exempelvis grävarmens bom sänks kan den rörelsen generera elektricitet som lagras i batteriet. På så sätt blir hydrauliken inte bara en förbrukare av energi, utan också en källa som kan återvinna den. Danfoss tror att tekniken på sikt kan skära ner energiförbrukningen i grävmaskiner med upp till 50 procent jämfört med dagens lösningar.
Testades i ombyggd elgrävmaskin
För att se om idén fungerar i verkligheten byggde forskarna om en vanlig dieseldriven grävmaskin till eldrift. Maskinen som användes är en Develon DX300LC‑7 på 30 ton. Den ursprungliga dieselmotorn plockades bort och ersattes av en elektrisk drivlina som består av:
- En permanentmagnetmotor från Danfoss som driver hjulen eller banden.
- Tre batteripaket som tillsammans lagrar 420 kWh elektricitet – ungefär lika mycket som ett medelstort hus förbrukar på en dag.
- Ett styrsystem som koordinerar motor, hydraulik och hjälpsystem i realtid.
Efter att den elektriska drivlinan var på plats ersatte Danfoss de gamla hydraulpumparna med sitt nya digitala pumpsystem och skrev ny programvara som hela tiden balanserar kraften mellan drivning, lyft och andra funktioner. Målet var att se hur mycket energi som kunde sparas utan att maskinen blev långsammare eller svårare att styra.
Betydande energibesparingar i tester
Testerna genomfördes med flera standardiserade moment som efterliknar ett typiskt arbetsdag på en byggplats. Först körde man luftschaktning – det vill säga att flytta jord utan att faktiskt gräva ner något. Här minskade energiförbrukningen med hela 49 procent jämfört med den gamla hydrauliken. Sedan testade man grävning och tippning, där maskinen faktiskt gräver upp material och lägger det i en lastbil. I det momentet blev besparingen 31 procent.
När forskarna vägde ihop resultaten utifrån ett vanligt arbetsschema som innehåller både schaktning och grävning blev den genomsnittliga energibesparingen 35 procent. Viktigt är att arbetstakten bara påverkades marginellt – maskinen kunde fortfarande utföra samma mängd jobb på ungefär samma tid, men med betydligt mindre energiåtgång. Detta visar att det går att bli mer energieffektiv utan att offra produktiviteten.
Kan minska behovet av stora batteripaket
En av de största hindren för att göra stora entreprenadmaskiner helt elektriska är batterierna. De måste vara stora nog att räcka en hel arbetsdag, vilket gör dem tunga, dyra och svåra att hantera. Med en 35 procent lägre energiförbrukning kan samma batteripaket räcka längre. Danfoss räknar ut att en maskin med dagens 420 kWh batterier skulle kunna arbeta över 50 procent längre än en vanlig elgrävmaskin innan den behöver laddas igen.
Alternativt kan man välja att använda färre batteripaket och ändå nå samma drifttid som idag. Till exempel skulle två batteripaket på 210 kWh var kunna räcka ungefär lika länge som tre paket gör idag, men då blir maskinen lättare och billigare att bygga. Detta gör elektriska entreprenadmaskiner mer attraktiva både för företag som vill spara pengar på bränsle och för samhället som vill minska utsläpp och buller på byggplatser.
Elektrifieringen av tunga maskiner går långsamt
Trots framsteg som Dextreme Max visar, går elektrifieringen av stora entreprenadmaskiner fortfarande långsammare än till exempel personbilar. Anledningarna är flera:
- Högt energibehov – En grävmaskin behöver mycket kraft för att lyfta tunga laster och röra sig över ojämn terräng.
- Stora batterikrav – För att klara en hel dag utan laddning behövs batterier som väger flera ton och kostar mycket pengar.
- Långa arbetsdagar – Entreprenadmaskiner arbetar ofta tio till tolv timmar i sträck, vilket ställer höga krav på både batterikapacitet och snabb laddning.
Danfoss menar att digital hydraulik kan vara en viktig del av lösningen eftersom den direkt attackerar energiförlusten i hydrauliken, som står för en stor del av maskinens totala förbrukning. Genom att minska den förlusten blir batterierna effektivare, vilket i sin tur gör att man kan nöja sig med mindre batteripack eller få längre drifttid utan att behöva kompromissa med prestanda.
Källa
Informationen kommer från Danfoss Power Solutions, som har offentliggjort testresultaten för Dextreme Max i ett pressmeddelande och i tekniska rapporter som beskriver projektet som delvis finansierats av den brittiska staten med ett stöd på omkring 4,3 miljoner pund.
Fakta
Hydraulsystem står för en stor del av energiförlusterna i grävmaskiner och andra tunga maskiner. I ett traditionellt system
