Los equipos de construcción compactos toman la iniciativa eléctrica

Cuando se trata de equipos de construcción de propulsión alternativa, no hay duda de que las máquinas compactas eléctricas han ganado la mayor tracción.

"Los paquetes de baterías de 48 voltios y los ciclos de trabajo de las máquinas compactas coinciden", dijo Ray Gallant, vicepresidente de gestión de productos y productividad de Volvo Construction Equipment, que tiene cinco modelos eléctricos en producción o anunciados para el mercado norteamericano. .

“Desde un punto de vista tecnológico, los equipos compactos eléctricos fueron uno de los más fáciles de conseguir”, dijo Chris Lucas, gerente de producto para excavadoras de JCB Norteamérica, que presentó por primera vez su excavadora compacta eléctrica 19C-IE en 2019.

"Teniendo en cuenta que los equipos compactos pueden funcionar con un tamaño de batería más pequeño y un voltaje más bajo, planeamos hacer un cambio a excavadoras de tipo batería para 10 toneladas métricas o menos", dijo Thomas Jaejin Lee, director de gestión de productos de Doosan Infracore North. America. Actualmente, la empresa tiene planes de introducir aquí cuatro excavadoras compactas eléctricas hasta 2024.

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El uso de energía eléctrica en máquinas de construcción no es nuevo. Las máquinas eléctricas tienen una larga trayectoria en los segmentos de minería, demolición, elevación aérea y carretillas elevadoras industriales. Pero ahora están llegando a los lugares de trabajo en general.

Las máquinas de construcción eléctricas eran una curiosidad en las ferias hace apenas seis años. Ahora los fabricantes de equipos compactos esperan que se les pregunte si están trabajando en un modelo eléctrico.

Volvo Construction Equipment logró uno de los primeros avances en esta categoríacuando anunció en 2019 que dejaría de desarrollar nuevas excavadoras compactas y cargadoras de ruedas diésel. . Unos meses más tarde presentó en bauma un prototipo de excavadora compacta eléctrica y una cargadora de ruedas. Ambas máquinas, la ECR25 y la L25, se encuentran actualmente en producción, y Volvo CE está agregando tres modelos eléctricos más a su línea norteamericana. (La empresa continúa brindando soporte a las flotas diésel existentes).

Otros de los primeros adaptadores compactos eléctricos con unidades de producción fueron JCB, Takeuchi, Toro y Kato-CES.

Gran parte del trabajo con modelos eléctricos se ha centrado en la excavadora compacta, y los fabricantes utilizan capacidades de diseño interno o se asocian con empresas como Green Machine, Moog Construction y WhisperDrive para crear una versión eléctrica de una unidad diésel actual.

“Estamos realmente prestando atención a la infraestructura de carga. ¿Cómo llevamos energía a los lugares de trabajo y cómo deben evolucionar los lugares de trabajo?--Ray Gallant de Volvo CE

La mayoría de los modelos eléctricos actuales son eléctricos/hidráulicos, en los que una batería de iones de litio reemplaza al motor diésel y alimenta un motor eléctrico y un sistema hidráulico convencional.

Pero ahora también hay en el mercado una alternativa intrigante: la cargadora compacta de cadenas T7X de Doosan Bobcat no sólo reemplaza el motor con una batería y un motor eléctricos, sino que también elimina el sistema hidráulico, utilizando en su lugar un sistema de accionamiento eléctrico compuesto por cilindros eléctricos y motores de accionamiento. La empresa se asoció con Green Machine Equipment y Moog Construction para crear el T7X.

Doosan Bobcat comenzó a experimentar con máquinas eléctricas hace unos cinco años, dijo Joel Honeyman, vicepresidente de innovación global. "Queríamos tomar algunas tecnologías nuevas de otras industrias y hacer algunas cosas únicas con la plataforma", dijo.

"Con un sistema totalmente eléctrico, se obtiene energía según demanda, utilizando sólo la energía necesaria para la tarea en cuestión", afirmó Dave Grabau, director de cuentas clave de Moog Construction, socio de Doosan Bobcat en la T7X. “No estás acelerando a fondo ni vertiendo fluido hidráulico sobre una válvula de alivio y desperdiciando esa energía. El tren motriz no está limitado por niveles de emisiones, como 55 kW (74 caballos de fuerza).

Ahora se puede realizar más trabajo en una máquina de 5 a 6 toneladas que tiene un rango de potencia utilizable de 100 a 150 caballos de fuerza”, dijo Grabau.

Actualmente en producción, los primeros T7X se están agregando a la flota de Sunbelt Rentals.

Si bien hay contratistas que son los primeros en adoptarlas por naturaleza, la mayoría está preocupada por los aspectos prácticos, particularmente cuando se trata de las tres grandes barreras para las máquinas eléctricas: costo inicial, tiempo de funcionamiento por carga y tiempo de carga.

Principalmente debido al coste actual de las baterías, las máquinas eléctricas suelen costar entre dos y tres veces más que una máquina diésel comparable.

JCB, sin embargo, hizo un estudio de retorno de la inversión que mostró un retorno de la inversión del 50% en un plazo de tres a cinco años, dijo Lucas. "Con las máquinas eléctricas no hay costes de mantenimiento", añadió. "Lo único que hay que hacer es cargar la máquina y llenar los fluidos hidráulicos".

Los precios de las máquinas eléctricas bajarán a medida que el aumento del volumen respalde la reducción de los costos de los componentes, dijo Honeyman. "Por otro lado, el coste operativo de la T7X es una décima parte del de una máquina diésel-hidráulica comparable", afirmó.

La mayoría de los fabricantes de equipos originales ahora citan un rango de tiempo de funcionamiento de 4 a 8 horas para un uso “promedio” en equipos compactos y una carga nocturna de 8 horas.

Naturalmente, los clientes comparan los tiempos de funcionamiento de una máquina eléctrica completamente cargada con un tanque lleno en unidades diésel, pero eso no muestra el panorama completo, dicen nuestros expertos.

"Una máquina eléctrica se comporta de manera diferente a una máquina diésel", explicó Honeyman. “Cuando sueltas los joysticks de una máquina eléctrica, no hay inactividad. Un operador puede obtener un día o más de trabajo productivo porque normalmente no utiliza la máquina ocho horas seguidas al día”.

Honeyman añadió: "En comparación, los datos telemáticos de nuestras máquinas diésel nos dicen que se pasa mucho tiempo con la máquina simplemente en ralentí".

Esto nos lleva a la cuestión de cuál es la mejor manera de cargar las máquinas eléctricas.

Si el objetivo es cero emisiones, no tiene sentido cargar tu máquina eléctrica con un generador diésel.

"Realmente estamos prestando atención a la infraestructura de carga", dijo Gallant. “¿Cómo podemos llevar energía a los lugares de trabajo y cómo deben evolucionar los lugares de trabajo?”

Después de desarrollar su excavadora compacta eléctrica, JCB presentó un cargador rápido universal, diseñado para cargar la flota de máquinas E-Tech de la empresa. "Siempre tratamos de asegurarnos de incluir múltiples opciones de carga", dijo Rebecca Yates, gerente senior de producto para manejo de materiales de JCB Norteamérica.

Para que sea eficaz, la energía eléctrica temporal en el lugar de trabajo debe implementarse rápidamente sin permisos ni requisitos de preparación del sitio, sostiene Desmond Wheatley, director ejecutivo de Beam Global. La solución de su empresa es un cargador fuera de la red que funciona con energía solar, el EV ARC 2020, que presentó en el stand de Volvo CE en la Utility Expo del año pasado. Las dos empresas acaban de anunciar una asociación en la que los concesionarios norteamericanos de Volvo CE podrán combinar el sistema ARC con la compra de sus equipos eléctricos.

La carga eléctrica requiere un reinicio del pensamiento, dijo Wheatley. Si bien los cargadores rápidos parecen atractivos, su uso está impulsado por la experiencia en el surtidor de combustible. "Si una máquina tiene acceso a un cargador durante los tiempos de inactividad, puede recargarlo como lo hace con su teléfono celular", dijo. "Simplemente lo cargas cuando no lo estás usando y no esperas hasta que esté vacío".

Ayudará a este enfoque la llegada de la carga inalámbrica en el lugar de trabajo, dijo Wheatley. Con la adición de un receptor resistente en la parte inferior de una máquina, en lugar de estar enchufado, podría cargarse mientras está estacionado sobre una plataforma de carga. "El cableado ya está básicamente en su lugar, sólo hay que extenderlo hasta la parte inferior del vehículo", dijo.

Cualquiera que sea su forma final, los sistemas de carga eléctrica probablemente serán principalmente artículos de alquiler, dijo Wheatley.

La demolición interior y la manipulación de materiales son aplicaciones obvias para las máquinas eléctricas compactas, pero JCB también ha visto a sus clientes utilizarlas para limpiar alcantarillas subterráneas. “Pueden utilizar una excavadora compacta eléctrica sin tener que alquilar un sistema de extracción de gases de escape diésel de 300 dólares al día”, dijo Lucas. "Es más saludable para el operador".

Los mercados de alquiler también son un mercado natural para las máquinas eléctricas, ya que a muchos contratistas les gusta sumergirse en nuevos conceptos de máquinas mediante el alquiler. Como se mencionó, Sunbelt Rentals está realizando las primeras series de producción del T7X de Bobcat. Takeuchi también anunció a principios de este año que United Rentals agregará su nueva excavadora eléctrica TB20e UR a su flota.

"Entre el 60% y el 70% de nuestras excavadoras eléctricas han ido a parar a empresas de alquiler", afirmó Lucas de JCB.

Los fabricantes de equipos originales han notado algo curioso cuando hacen demostraciones de sus máquinas eléctricas: "Los clientes en realidad nos dicen que estas máquinas son más potentes", dijo Gallant.

"Ajustamos la potencia del T7X para que coincida con nuestra unidad diésel/hidráulica actual, el T76, pero todos los clientes que lo operan dijeron que tiene mucha más potencia", dijo Honeyman. “En una unidad diésel, debes acelerar a fondo y estar a máximas revoluciones para obtener el par máximo. Con la versión eléctrica, tienes el par máximo tan pronto como activas la propulsión”.

La falta de ruido, vibración y emisiones también fue notable para los primeros probadores, dijo Gallant. "Estos son factores importantes que influyen en la fatiga y la comodidad del operador", añadió.

“Una máquina eléctrica se comporta de manera diferente que una máquina diésel. Cuando sueltas los joysticks de una máquina eléctrica, no hay ralentí. Un operador puede obtener un día o más de trabajo productivo porque normalmente no utiliza la máquina ocho horas seguidas al día”.-- Joel Honeyman de Doosan Bobcat

Los fabricantes han hecho una avalancha de anuncios de máquinas compactas eléctricas en los últimos dos años, y muchos todavía esperan llegar a la producción. No todos se ofrecen actualmente en Norteamérica y la gran mayoría son anuncios de excavadoras compactas. Aquí hay una descripción general:

"La adopción generalizada de equipos eléctricos comienza cuando se vuelven económicamente viables", dijo Gallant. "Pero todo el mundo parece estar dispuesto a ver dónde se desarrolla, y eso es alentador".

La construcción puede ser un “seguidor rápido” de los avances en vehículos eléctricos realizados en el sector automotriz, dijo Grabau. Mientras tanto, Moog utiliza servomotores y cilindros eléctricos de alta eficiencia para brindar el mejor tiempo de funcionamiento y el menor costo de batería.

"Aunque vamos a producir equipos diésel durante mucho tiempo, hay clientes y aplicaciones que realmente quieren esta nueva tecnología de vehículos eléctricos", afirmó Honeyman.

Muchos estarían de acuerdo en que ya ha comenzado una transformación de la industria de la construcción. La tecnología está cambiando la forma en que se diseñan los edificios, el funcionamiento de los equipos y el funcionamiento de las organizaciones. Las energías renovables se aprovechan cada vez más y de más maneras. Ya está en marcha un relevo generacional en la fuerza laboral.

Los miembros del Equipo de Visión de AEM y del Consejo de Futuros pasaron innumerables horas discutiendo cómo estas influencias, entre muchas otras, podrían transformar la industria de la construcción en los próximos 10 años. Para más información sobreEl futuro de la construccióny otras tendencias que impactan la industria de fabricación de equipos y los clientes a los que sirve, visiteaem.org/insights.

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