Équipement lourd électrique et autonome :l'avenir de la construction et de l'exploitation minière

Avec l'électrification des voitures, des bus, des camions et des autres véhicules de transport, il est naturel que les équipements de construction soient enfin prêts à participer. Les objectifs de zéro émission, d'économies de carburant et de réduction du bruit, ainsi que d'une sensation et d'une maniabilité améliorées avec des power, ont conduit des entreprises comme GM à annoncer son désir ambitieux de passer au tout électrique d'ici 2035, en supprimant complètement les moteurs à essence et diesel.

Chez Volvo, nous nous engageons également à fournir des solutions durables. En fait, nous travaillons dur depuis des décennies pour concevoir des équipements de construction électriques qui peuvent non seulement transformer les chantiers actuels, mais aussi ouvrir des possibilités pour de toutes nouvelles applications pour les équipements lourds. Les solutions autonomes ouvrent encore plus ces possibilités.

Si vous cherchez à être à l'avant-garde de la possession et de l'exploitation d'un équipement électrique, nous prenons actuellement des précommandes pour nos modèles de pelle électrique compacte ECR25 et de chargeuse sur pneus électrique L25, qui devraient arriver sur le marché cet été - mais ces modèles compacts les modèles électriques ne sont qu'un début. Jetez un coup d'œil aux conceptions de nos concepts de pelle électrique de taille moyenne EX03 et de tombereau autonome TA15 pour voir où se dirige l'avenir des équipements de construction et d'exploitation minière. 

CONCEPT D'EXCAVATRICE DE TAILLE MOYENNE EX03 :LA SÉCURITÉ AU CŒUR

L'EX03 est un concept de pelle sur pneus électrique à batterie, la première de notre gamme de machines de taille moyenne. En tant que machine de laboratoire conceptuel, elle fait toujours partie d'un projet de recherche et n'est pas disponible dans le commerce pour le moment. Son objectif est de montrer comment une transmission électrique peut être utilisée pour alimenter des machines de taille moyenne avec une technologie de batterie efficace et robuste.

La transmission électrique de l'EX03 est conçue pour offrir les mêmes performances qu'une machine diesel de 14 tonnes, mais avec zéro émission, une efficacité supérieure, des niveaux de bruit inférieurs et un coût total de possession réduit. Le faible niveau sonore rend cette machine mieux adaptée aux projets tels que la construction de routes et la préparation de sites dans des zones urbaines densément peuplées ou la nuit.

Le moteur à combustion normalement utilisé dans les machines de cette taille a été remplacé par des batteries lithium-ion. Actuellement, l'EX03 est capable de fonctionner pendant une journée de travail complète (selon le cycle de travail de la machine) avec une charge rapide d'une heure pendant l'heure du déjeuner. Nous visons une journée complète de fonctionnement sans recharge rapide à l'avenir.

Comment le concept de pelle électrique EX03 met-il la sécurité au premier plan ?

Comme pour tout concept Volvo, la sécurité est au cœur de sa conception. Par exemple, une fonctionnalité optionnelle pour l'EX03 est un écran vidéo fixé à l'arrière de la machine. Il peut être configuré de trois manières :

• un flux vidéo en temps réel depuis l'avant de la machine pour permettre aux voitures qui roulent derrière de voir clairement devant, ce qui est idéal pour une utilisation sur la voie publique
• un écran de sécurité textuel pour alerter les travailleurs sur le site en cas de mouvement vers la gauche, la droite ou la marche arrière
• et un flux de communication en direct sur la sécurité où l'opérateur peut établir un contact visuel avec les piétons et les travailleurs afin de minimiser les malentendus (par exemple, le message texte de l'opérateur à l'écran pour les piétons peut indiquer :« J'arrête de travailler pour que vous puissiez traverser » la rue devant moi .")

La pelle EX03 de milieu de gamme peut s'adapter à toutes les conditions de chantier et possède la puissance et la durabilité nécessaires pour travailler sur une variété de chantiers. Grâce à ses émissions de gaz d'échappement nulles, c'est un partenaire idéal pour les travaux en centre-ville ou les zones où les réglementations sur les émissions imposent des restrictions à la construction. Il peut être équipé d'une variété d'accessoires différents pour une polyvalence d'application complète.

Nous sommes enthousiasmés par l'énorme potentiel du concept EXO3, car il représente l'avenir des chantiers de construction plus sûrs et plus respectueux de l'environnement à grande échelle.

CONCEPT DE TRANSPORTEUR AUTONOME TA15 :REPENSER LE FONCTIONNEMENT DES CARRIÈRES

Le TA15 est le résultat du développement continu des modèles conceptuels précédents. La machine fait désormais partie de la solution de transport autonome TARA, qui se compose de plusieurs composants - les véhicules de base (plusieurs TA15), ainsi que l'infrastructure requise telle que des bornes de recharge, une tour de contrôle, des solutions cloud connectées conçues pour répondre aux exigences d'exploitation des clients, de maintenance et l'assistance à la réparation et la configuration des opérations pratiques qui varient d'un site à l'autre.

L'utilisation prévue du TA15 est de transporter des matériaux en flux répétitifs dans des environnements confinés hors route comme les carrières. Le nombre de machines et de bornes de recharge respectives dépendra fortement des volumes de production/transport ciblés ainsi que du cycle de transport. Cela peut commencer par une petite flotte de 3-4 machines et aller jusqu'à de plus grandes flottes de 15-20 machines fonctionnant dans un effort coordonné sur un site. Le parc de machines TA15 interagira étroitement avec l'équipement de chargement respectif sur le site (par exemple, chargeuses sur pneus ou excavatrices) et sera supervisé et contrôlé à partir d'une salle de contrôle centrale sur site.

Les machines TA15 sont conçues pour une charge d'opportunité à haute puissance qui fait naturellement partie du cycle de transport. Cela signifie que les machines peuvent en principe être chargées à chaque cycle avec la quantité d'énergie dont elles ont besoin pour exécuter le cycle suivant. Le processus de charge est entièrement autonome, à l'aide d'un chargeur haute puissance de 150 kw qui se connecte via un pantographe au sol à un pick-up sur le côté inférieur du TA15. Le temps de charge varie d'environ une minute à trois minutes en fonction de la quantité d'énergie nécessaire.

Quels sont les avantages d'une solution de transport autonome ?

Les principaux avantages dont bénéficieront les clients incluent :

• efficacité énergétique accrue grâce à la transmission électrique et à la conception innovante de la machine de base
• émissions réduites (zéro émission locale) grâce à la transmission alimentée par batterie
• sécurité accrue
• une augmentation globale de la productivité des processus grâce à la combinaison de l'automatisation, de l'électrification et de la connectivité

Le concept TA15 s'est très bien comporté en tant que prototype lors du projet Electric Site, validant clairement ses avantages et son potentiel. Nos prochaines étapes consistent à améliorer la stabilité, la disponibilité et les performances globales du système pour atteindre les niveaux nécessaires pour faire passer le concept d'un prototype à une solution commercialement viable.

Et la sécurité, qui est et a toujours été l'une des valeurs fondamentales de Volvo, est également au premier plan de la solution TARA. Cela commence par avoir une zone clôturée/confinée pour le fonctionnement autonome. Il existe également un système d'arrêt d'urgence redondant qui peut garantir un arrêt sûr de l'ensemble du système à tout moment, ainsi qu'un système de gestion du trafic qui suit en permanence la position de toutes les machines pour garantir le bon flux de trafic. Enfin, un système de détection d'obstacles sur les machines TA15 consiste en une combinaison de capteurs LIDAR et RADAR qui aide la machine à détecter les obstacles sur la trajectoire de conduite prévue.

Que signifie le système TARA pour les machines conventionnelles à moteur diesel ?

Le plus grand changement entre les solutions de transport conventionnelles et le système TARA est l'approche systémique. Il ne s'agit pas simplement d'échanger l'équipement d'aujourd'hui contre quelque chose de nouveau ; il s'agit de changer la façon dont les sites fonctionnent pour tirer pleinement parti des avantages que vous pouvez tirer de l'électrification, de l'automatisation et de la connectivité.

Nous considérons la solution TARA comme une extension de l'offre actuelle de solutions de transport du groupe Volvo. Il contribuera à transformer l'industrie du transport vers des solutions plus durables. Cependant, le système peut ne pas s'adapter à tous les environnements et à tous les processus clients. Nous verrons donc également des camions diesel ou à carburant renouvelable en parallèle pendant un certain temps.

Nous prévoyons également certains changements dans la façon dont les sites de carrière et les autres applications des clients seront exploités à l'avenir. Cela nécessitera des emplois différents et de nouvelles compétences à l'avenir, et nous devrons travailler en étroite collaboration avec nos clients et partenaires impliqués pour aider à concrétiser ces changements.

En attendant, notre objectif et nos principales priorités sont de finaliser notre processus de développement, de vérification et de validation afin de garantir une introduction réussie sur le marché de la solution TARA pour les clients sélectionnés. Cela commencera dans la dernière partie de 2021, avec de fortes ambitions de faire évoluer la solution dans les années à venir. Alors que nous nous efforçons de mettre cette solution sur le marché, nous continuerons à travailler sur de nombreuses autres solutions autonomes passionnantes qui contribueront à rendre les futurs sites plus productifs, efficaces et sûrs. Restez à l'écoute - l'avenir promet d'être très excitant !

Vous pouvez en savoir plus sur notre volonté d'électromobilité et sur d'autres solutions autonomes Volvo pour voir ce qui nous attend d'autre pour l'avenir des machines électriques et autonomes.

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Hakyong Yang : Hakyong a rejoint l'équipe Volvo CE en 1998 en tant qu'ingénieur en contrôle des performances du moteur et en installation du système moteur. Il travaille actuellement en tant que directeur de la plate-forme de pelle moyenne du bureau de Changwon, en Corée.

Uwe Müller : Uwe a commencé sa carrière chez Volvo Construction Equipment (Volvo CE) en 2006, où il a dirigé plusieurs projets de recherche développant de nouvelles technologies, des machines conceptuelles et des systèmes de site, y compris l'étude révolutionnaire Electric Site. Il est actuellement responsable des ventes et du marketing pour les solutions tout-terrain chez Volvo Automated Solutions, spécialisé dans l'automatisation et l'électrification des équipements de construction.