Volvo CE er godt i gang med utvikling av et nytt hydraulisk hybridsystem til gravemaskiner. En «lagertank» tar vare på og gjenbruker hydraulisk energi. Sparer diesel og strøm på kommende gravere. Omtrent som systemet Cat lanserte i 2013. Hvordan gikk det med det, forresten…?
Volvo Construction Equipment er godt i gang med utviklingen av et hybrid hydraulikksystem som skal gjøre gravemaskiner mer energieffektive. Systemet har fått navnet «The novel Common Pressure Rail Hybrid system».
Nylig ble folkene bak systemet tildelt Volvo-konsernets interne teknologipris Volvo Technology Award 2021.
Hybrid-systemet tar i bruk nye løsninger for å redusere energitap i hydraulikken. Alle hydrauliske funksjoner i maskinen er knyttet til et hydraulisk energilager gjennom en felles trykk-krets. Eller «common pressure rail», som det kalles på nynorsk.
Lagrer hydraulisk energi i akkumulatorer
Energilageret består av hydrauliske akkumulatorer som tar imot bevegelsesenergi fra visse bevegelser i systemet. Denne energien kan siden avgis til andre bevegelser og topper i kraftbehov.
Energien kan gjenbrukes i både sylinderbevegelser og sving.
Dette er altså et lager som tar opp energi fra bevegelser i det hydrauliske systemet, og avgir energien til nye bevegelser i det samme systemet.
Cat Hybrid fra 2013
Grovt sett omtrent som hybridsystemet Caterpillar lanserte med Cat 336E i 2013. Der fikk Sten Arild Antonsen fra Norge og Fauske under brask og bram fikk overlevert verdens første maskin med systemet av selveste toppsjefen i Caterpillar på Bauma.
De to første, faktisk. (Ikke medregnet modellmaskinen på bildet under…)
Sten Arild Antonsen får ovverrakt den første Cat 336E Hybrid fra Cat-sjef Doug Oberhelman på Bauma 2013. (Foto: Jørn Søderholm)
Entreprenør Sten Arild Antonsen fra Fauske (t.v.) og daværende toppsjef Doug Oberhelman i Caterpillar. Her på Bauma i 2013. (Foto: Jørn Søderholm)
Lenger ned kan du lese om hvordan det gikk med det systemet.
Forsøk på å lagre og gjenbruke hydraulisk er også eldre enn som så.
– Dette systemet testet Brøyt allerede i 65-66-67-68. De fant ut at kost nytte var forliten. Dtte ble skrotet selv om diesel var svært billig på den tiden, sier Arnfinn Vølstad i en kommentar på Anleggsmaskinens Facebook-side.
Komatsu Hybrid
Komatsus velkjente hybridsystem er derimot basert på elektrisk energi, ikke hydraulisk.
Svingmotoren er elektrisk. Ved svingbrems lades elektrisk energi inn i en kondensator, og henter energien ut igjen ved oppstart av neste sving.
Hybridsystemet – uansett om det er hydraulisk eller elektrisk – gjør at en større andel av energien i systemet kan utnyttes, og en mindre andel forsvinner på veien.
Dermed kan en maskin greie seg med mindre motor, eller jobbe fortere med samme motor.
Dieselmaskinen får i teorien mer arbeid ut av hver dråpe diesel, mens en elektrisk maskin med hybridsystem får mer arbeid ut av hver kilowattime. Eller mer arbeid mellom ladingene, om du vil.
Mindre kraftkilde eller raskere lasting
– Takket være redusert energitap kan maskinen greie seg med en mindre kraftkilde og har mindre behov for kjøling. Med mer tilgjengelig kraft kan syklustider reduseres, for eksempel ved raskere lasting, sier Volvo CE i en pressemelding.
Selskapets fagfolk i Sverige og Sør-Korea har jobbet tett sammen med det finske selskapet Norrhydro i utvikling av den hybride hydraulikken.
Systemet er nå en operativ realitet, i pågående tester hos kunder i felt.
I pressemeldingen poengterer Volvo for det meste at hybrid-systemet gjør at en maskin kan greie seg med en mindre motor, og dermed tilby større energieffektivitet og lavere driftskostnader for eiere. For Volvo er det et viktig skritt på veien mot å kutte CO2-utslipp, med en nullutslippsambisjon innen 2040.
Elektrisk på større maskiner
Her ligger det også noen antydninger om at hybridteknologien vil fremskynde introduksjonen av elektrifisering – eller «e-mobility» – av større gravemaskiner.
– Vi venter at den nye teknologien vil være tilgjengelig på gravemaskinmarkedet i nær fremtid, sier Volvo CE i pressemeldingen.
Fagfolkene bak utviklingen av hybridsystemet sier seg i pressemeldingen svært så stolt av prisen de har fått.
– Vi er virkelig stolte av denne anerkjennelsen, som vi deler med våre samarbeidspartnere. Potensialet i denne innovasjonen har vært en sterk drivkraft i prosjektet. Det har vært en spennende reise å være del av. Vi gleder oss over de store fordelene teknologien vil tilby våre kunder, og hvordan det kan hjelpe til å bygge den verden vi ønsker å leve i.
Det sier Kim Heybroek, som er forskningsingeniør på framvoksende teknologier i Volvo CE, og medlem av utviklingsteamet som har fått Volvo Technology Award 2021 for hybridsystemet.
Slik gikk det med Cat Hybrid
Ps: Hvordan gikk det med hybridsystemet Caterpillar lanserte i 2013? Det er ikke i bruk på dagens Next Gen-maskiner.
Da Cat 336E Hybrid ble lansert med brask og bram kom den med både nevnte hybridsystem og et nytt elektronisk styringssystem på hydraulikken. Den nye maskinen brukte opptil 30 prosent mindre diesel enn forgjengeren.
Da produsenten regnet seg gjennom alle prosesser fant de ut at hybridsystemet kun utgjorde to prosent av den besparelsen. Resten kom fra det nye elektroniske styringssystemet, som i dag brukes på Next Gen-maskinene.
Det får vi opplyst fra Vilmundur «Villi» Theodorsson, som i en årrekke var produktsjef og gravemaskinspesialist hos Pon Equipment AS. I dag er han salgssjef hos den islandske Cat-importøren Klettur.
– Forbruk viktigere enn ordbruk
– Cats hybridsystem var enkelt og fungerte godt. Men det ga ikke den reduksjonen i drivstofforbruk man var ute etter. «Hybrid» er en populær miljøbetegnelse. CO2 utslipp handler om forbruk mer enn ordbruk. Det handler om hvor mye diesel du faktisk bruker for å flytte kubikkmeter masse. Selv om Cat ikke bruker hybrid-betegnelsen, så er de opptatt av det viktigste: Dieselforbruk pr tonn. Der er de sterke, understreker Theodorsson.
Cat 336E Hybrid ble lansert med to hydrauliske akkumulatorer. Senere kom 336F XE og 352F XE. Begge med én av disse akkumulatorene, uten at Cat brukte betegnelsen «Hybrid» på maskinene.
Da Next Gen ble lansert i 2018 var alt av akkumulatorer vekk, og maskinene kommer med et rent elektronisk styrt hydraulikksystem.