Révolutionner la construction et l'exploitation minière : équipements lourds électriques et autonomes

Avec l'électrification des voitures, bus, camions et autres véhicules de transport en cours depuis des années, il était naturel que les équipements de construction finissent par s'y mettre. Les objectifs de zéro émission, d'économie de carburant et de réduction du bruit, ainsi qu'une meilleure sensation et maniabilité avec une puissance comparable, ont conduit des entreprises comme GM à annoncer leur ambition d'aller au tout électrique d'ici 2035, en éliminant progressivement les moteurs essence et diesel.

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

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

CONCEPT DE PELLE DE TAILLE MOYENNE EX03 : LA SÉCURITÉ AU CŒUR

L'EX03 est une pelle sur pneus électrique à batterie concept — la première dans notre gamme de machines de taille moyenne. En tant que machine concept de laboratoire, elle fait encore partie d'un projet de recherche et n'est pas commercialement disponible pour l'instant. Son but est de montrer comment une transmission électrique peut 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, un niveau sonore réduit et un coût total de possession moindre. Le bruit réduit rend cette machine mieux adaptée aux projets comme la construction routière et la préparation de sites en zones urbaines denses ou de nuit.

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

Comment le concept de pelle électrique EX03 place-t-il la sécurité en priorité ?

Comme pour chaque 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 façons :

• un flux vidéo en temps réel depuis l'avant de la machine pour permettre aux voitures suivant de voir clairement devant, idéal pour l'utilisation sur routes publiques
• un écran de sécurité textuel pour alerter les travailleurs sur site des mouvements gauche, droite ou marche arrière
• et un flux de communication de sécurité en direct où l'opérateur peut établir un contact visuel avec piétons et travailleurs pour minimiser les malentendus (ex : le message texte de l'opérateur sur l'écran pour les piétons pourrait lire : « J'arrête de travailler pour que vous puissiez traverser la rue devant moi ».)

La pelle de gamme moyenne EX03 s'adapte à toutes les conditions de site et possède la puissance et la durabilité pour travailler sur une variété de chantiers. Grâce à ses zéro émissions d'échappement, c'est un partenaire parfait pour les travaux en centre-ville ou zones où les réglementations d'émissions restreignent la construction. Elle peut être équipée de divers accessoires pour une polyvalence d'application complète.

Nous sommes enthousiastes quant au potentiel énorme du concept EX03, car il représente l'avenir pour des chantiers de construction plus sûrs et plus respectueux de l'environnement à plus grande échelle.

CONCEPT DE TOMBEREAU AUTONOME TA15 : REPENSER LE FONCTIONNEMENT DES CARRIÈRES

Le TA15 est le fruit du développement continu de modèles concept précédents. La fait maintenant partie de la solution de transport autonome TARA, qui comprend plusieurs composants — les véhicules de base (plusieurs TA15), l'infrastructure requise comme les stations de recharge, une tour de contrôle, des solutions cloud connectées conçues pour répondre aux exigences opérationnelles du client, le support maintenance et réparation, et la mise en place opérationnelle pratique qui varie selon les sites.

L'utilisation prévue du TA15 est le transport de matériaux en flux répétitifs dans des environnements hors route confinés comme les carrières. Le nombre de machines et de stations de recharge dépendra fortement des volumes de production/transport cibles ainsi que du cycle de transport. Cela peut commencer par une petite flotte de 3-4 machines et aller jusqu'à des flottes plus importantes de 15-20 machines opérant de manière coordonnée sur un site. La flotte de machines TA15 interagira étroitement avec les équipements de chargement respectifs sur le site (ex : chargeuses sur pneus ou pelles) et sera supervisée et contrôlée depuis une salle de contrôle centrale sur site.

Les machines TA15 sont conçues pour la recharge par opportunité à haute puissance, qui est une partie naturelle du cycle de transport. Cela signifie que les machines peuvent en principe être rechargées à chaque cycle avec la quantité d'énergie nécessaire pour le cycle suivant. Le processus de recharge est entièrement autonome, utilisant un chargeur haute puissance de 150 kW qui se connecte via un pantographe au sol à un connecteur sous le TA15. Le temps de charge variera d'environ une à trois minutes selon l'énergie nécessaire.

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

Les principaux avantages que les clients expérimenteront incluent :

• une efficacité énergétique accrue grâce à la transmission électrique et au design innovant de la machine de base
• réduction des émissions (zéro émission locale) grâce à la transmission par batterie
• sécurité accrue
• une augmentation globale de la productivité du processus grâce à la combinaison de l'automatisation, l'électrification et 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 sont d'améliorer la stabilité, la disponibilité et la performance globale du système pour atteindre les niveaux nécessaires pour passer du prototype à une solution commercialement viable.

Et la sécurité, qui est et a toujours été l'une des valeurs fondamentales de Volvo, est au premier plan de la solution TARA également. Cela commence par une zone clôturée/confiée pour l'opération autonome. Il y a aussi un système d'arrêt d'urgence redondant qui peut assurer un arrêt sûr du système complet à tout moment, plus un système de gestion du trafic qui suit en continu la position de toutes les machines pour sécuriser le bon flux de circulation. Enfin, un système de détection d'obstacles sur les machines TA15 combine des capteurs LIDAR et RADAR pour aider la machine à détecter les obstacles sur sa trajectoire.

Que signifie le système TARA pour les machines conventionnelles diesel ?

Le plus grand changement en passant des solutions de transport conventionnelles au système TARA est l'approche par la pensée 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 exploiter pleinement les avantages de l'électrification, de l'automatisation et de la connectivité.

Nous voyons la solution TARA comme une extension de l'offre de solutions de transport du groupe Volvo aujourd'hui. Elle aidera à transformer l'industrie du transport vers des solutions plus durables. Le système pourrait cependant ne pas convenir à tous les environnements et processus clients, donc nous verrons aussi des camions diesel ou à carburants renouvelables en parallèle pendant un certain temps.

Nous prévoyons également des changements dans la façon dont les sites de carrières et autres applications clients seront opérés à l'avenir. Cela nécessitera différents emplois et nouvelles compétences, et nous devrons travailler étroitement avec nos clients et partenaires pour faire avancer ces changements.

En attendant, notre focus et nos priorités absolues sont de finaliser notre processus de développement, vérification et validation pour assurer une introduction réussie sur le marché de la solution TARA pour des clients sélectionnés. Cela commencera dans la seconde moitié de 2021, avec de fortes ambitions pour étendre la solution dans les années à venir. Alors que nous travaillons à amener cette solution sur le marché, nous continuerons à travailler sur de nombreuses autres solutions autonomes passionnantes qui aideront à rendre les futurs sites plus productifs, efficaces et sûrs. Restez à l'écoute — l'avenir promet d'être très excitant !

Vous pouvez en lire plus sur notre transition vers l'électromobilité et les solutions autonomes Volvo supplémentaires pour voir ce qui nous attend pour l'avenir des machines électriques et autonomes.

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Hakyong Yang : Hakyong a rejoint l'équipe Volvo CE en 1998 comme ingénieur contrôle performance moteur et installation système moteur. Il travaille actuellement comme directeur de la plateforme pelle moyenne depuis le bureau de Changwon, 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 nouvelles technologies, machines concept et systèmes de site, dont l'étude révolutionnaire Electric Site. Il occupe actuellement le poste de responsable Ventes et Marketing pour solutions hors route chez Volvo Automated Solutions, spécialisé dans l'automatisation et l'électrification des équipements de construction.