Op zoek naar energiebesparende oplossingen voor hybride motoren

Geplaatst op 11 maart 2019 om 12:57 uur
Op zoek naar energiebesparende oplossingen voor hybride motoren
De druk wordt steeds groter om bij bouwmachines over te schakelen van fossiele brandstoffen op schonere en stillere alternatieven. Terwijl de technologie die het mogelijk maakt om uitsluitend batterijgevoede energie te leveren voor kleinere bouwmachines nu beschikbaar is en ook wordt toegepast, zijn diezelfde mogelijkheden voor grotere machines met hogere en meervoudige eisen nog niet op het gewenste niveau. Dat betekent dat er goede hybride oplossingen nodig zijn om de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen.

Er zijn al grote stappen gezet met kleinere machines, zoals vorkheftrucks die 100% elektrisch worden aangedreven. Wat ooit luidruchtige, vervuilende, brandstofverslindende voertuigen waren, zijn nu kleiner en werken met nul lokale emissies op fluisterstille decibelniveaus. Hun geringe uitstoot betekent ook dat ze zowel binnen als buiten veilig kunnen worden gebruikt.


Maar als we bij de zware machines aankomen, zijn er nog heel wat uitdagingen te overwinnen. Vanwege hun zware werkcycli kunnen deze machines niet worden aangedreven door uitsluitend elektriciteit. Dat betekent dat hybride oplossingen moeten worden onderzocht en toegepast.


Het goede nieuws is dat de accutechnologie zich begint te ontwikkelen met meer vermogen en een langere levensduur zonder dat dit van invloed is op de totale grootte en het gewicht; dit maakt het waarschijnlijker dat op termijn ook grotere machines volledig elektrisch kunnen worden aangedreven.
Sommige typen machines kunnen ook rechtstreeks vanuit het stopcontact worden gevoed. Deze ontwikkeling heeft betrekking op de hele industrie, te beginnen bij de machinebouwers en Original Equipment Manufacturers (OEM's).


Verder zijn er momenteel drie potentieel bruikbare hydraulische oplossingen die goed geschikt zijn voor elektromobiliteit.

 

Power-on demand met elektrohydraulische pompen (EHP) oftewel ePumps

De elektrohydraulische pomp (EHP) lijkt sterk op een traditioneel systeem, maar werkt zonder een intern verbrandingssysteem. In plaats daarvan wordt gebruik gemaakt van een elektromotor, die gekoppeld is aan een hydraulische pomp, bestuurd door een krachtige mobiele verharde aandrijving. De populairste EHP is ontworpen met een diesel-elektrische hybride en alle elektrische mobiele toepassingen in het achterhoofd, en slaat geen energie op. De EHP bespaart kosten door gebruik te maken van energie op aanvraag en werkt met variabele pomp-/motortoerentallen. In de meeste toepassingen zorgt dit ervoor dat de EHP het brandstofverbruik met 5%-20% kan verminderen in vergelijking met een standaard load sensing (LS) systeem. Bovendien reduceren EHP-systemen zowel de uitstoot als het geluidsniveau tijdens het gebruik. De grootste bijdrage aan de geluidsreductie is aangezien de power-on-demand functie waarmee de EHP kan worden uitgeschakeld wanneer deze niet in gebruik is.


Afhankelijk van de applicatie is het ook heel goed mogelijk om terugwinning in sommige EHP-systemen te integreren. Als het systeem zodanig is ontworpen dat de last de EHP kan terugdrijven en zowel als motor als ook als generator kan werken, dan kan de accu zelf opladen.

 

Energie besparen en recyclen met elektro-hydrostatische aandrijfsystemen (EHA)

Terwijl EHP kan worden gezien als de oplossing van vandaag, kunnen Elektro-Hydrostatische aandrijfsystemen (EHA) worden gezien als het antwoord voor morgen. Beslissen over het type toepassing en de gebruikscyclus zijn de grootste bepalende factoren bij de keuze voor het gebruik van een EHP- of EHA-systeem. Oorspronkelijk gebruikt in de luchtvaartindustrie, is elke EHA een onafhankelijk hydraulisch systeem dat een enkelvoudige cilinder, terugkoppelingssysteem, variabele snelheid, pomp, servomotor, elektrische aandrijving en besturingselektronica integreert in een compacte instelling die alleen een elektrische aansluiting nodig heeft om te werken.

erf 

Elektro-hydrostatische aandrijfsystemen (EHA)

 

Er zijn geen kleppen aanwezig in de EHA-systemen, wat betekent dat elke functie van de machine onafhankelijk is van de andere. Elke functie heeft zijn eigen pomp die als motor wordt gebruikt bij het terugwinnen van energie. Door het verwijderen van de gebruikelijke klepsturing neemt het energieverlies drastisch af, waardoor het systeem veel efficiënter wordt. Geschat wordt dat EHA het brandstofverbruik van een machine tot 50% kan verminderen.


Er is echter ook een keerzijde aan de EHA-technologie. De technologie kan niet achteraf worden ingebouwd in bestaande bouwmachines, maar kan alleen worden gebruikt bij het maken van nieuwe machines. In tegenstelling tot EHP, betekent EHA een enorme sprong voorwaarts in de technologie en een totale verandering ten opzichte van de manier waarop in de bouwsector al decennia lang gebouwd wordt. Dat betekent niet dat de technologie moet worden genegeerd, en naarmate de kosten van deze technologie dalen, zal EHA veel belangrijker worden met nieuw gebouwde machines die op de markt komen.

 

Het combineren van EHA en EHP

Veel toepassingen hebben verschillende functies. Met zoveel functies mogelijkheden binnen een bepaalde applicatie kan het gebruik van stroom aanzienlijk schommelen. Als het gaat om deze toepassingen, is de beste keuze meestal het creëren van een volledig op maat gemaakte oplossing die gebruik maakt van een combinatie van EHA en EHP. Zo kunnen bijvoorbeeld de functies die het meeste stroom verbruiken met energieterugwinning gebruik maken van EHA, terwijl een EHP-systeem de rest bedient. Er zijn ook tal van oplossingen waarbij cross-talk tussen EHA-kanalen kan worden gebruikt.

 

Dit artikel werd aangeleverd door Parker Hannifin

 
© Engineersonline.nl