Toekomstbestendig op volle kracht

Of je nu gedreven wordt door de wens een schoner milieu en onveranderd klimaat achter te laten of de hete adem van overheidsplannen en wetgeving in je nek voelt, het staat buiten kijf dat er een noodzaak is voor de bouwsector om de CO2 uitstoot van haar activiteiten te reduceren. De Nederlandse overheid zet met stimuleringsmaatregelen én wetgeving in op vergaande verduurzaming van de bouwsector in de komende jaren. Buiten Nederland waait dezelfde wind gezien de ambitieuze Clean Industrial Deal op Europees niveau. Emissiereductie in de bouwsector is noodzakelijk.

Het stelt producenten van machines voor de bouwsector voor grote uitdagingen. Bouwmachines zijn complex. De aandrijving, nu veelal gebaseerd op verbranding van diesel, vormt het hart van de machine. Emissiearm of emissievrij bouwen vereist dus een harttransplantatie die alle aspecten van de machine raakt.

Tegelijk liggen er grote kansen. Nu is ook de tijd om, eventueel met subsidie, te starten met innovatieve technieken en straks voorop te lopen. Maar waar te beginnen om de uitdagingen aan te gaan en de kansen te verzilveren? In deze Tech talk neem ik je mee in de technische uitdagingen en mogelijkheden.

De uitdaging

De uitdaging is simpel uit te leggen: een machine moet functioneel doen wat hij nu al doet, maar dan met minder uitstoot van CO2 en andere milieubelastende stoffen. 
De eerste keus die gemaakt moet worden is wat de duurzame energiedrager moet worden. Elektriciteit is een bekende oplossing, maar ook waterstof is een alternatief voor diesel. De keus voor de energiedrager is bepalend voor de keuzes die verder nog zullen volgen. De verschillende energiedragers hebben verschillende voor- en nadelen. Omdat elektriciteit op dit moment het meest wordt toegepast in de context van (kleinere) bouwmachines gaan we in het vervolg van dit artikel uit van een elektrische aandrijving. 

Integraal ontwerp

Na de keus voor de energiedrager komen er direct nieuwe vraagstukken om de hoek. Denk aan: hoeveel energie moet er worden opgeslagen om de productiedoelen van de machine te halen? Deze berekening omvat meer dan het bepalen van de hoeveelheid energie die in de vorm van diesel verbrand wordt in de huidige situatie. Belangrijke factoren die invloed hebben zijn o.a.: de efficiëntie van de huidige verbrandingsmotor, de verliezen die optreden in de (hydraulische) aandrijflijn en de duty cycle van de machine. 
Een ander hart in de machine vraagt ook een andere besturingsinfrastructuur, zowel in hard- als software. Niet alleen de brandstoftank verandert in een accu, er is ook een laadsysteem nodig dat gecontroleerd en aangestuurd moet worden. Een dynamo die origineel het elektrische gedeelte van de machine aandrijft, wordt vervangen door een DC/DC converter. Overbrengingen, sensoriek, het complete besturingssysteem wordt geraakt door de keus voor een elektrische aandrijving.  

En dit zijn alleen nog maar de uitdaging die gaan over het functioneren van de machine zelf. Ook de omgeving van de machine wordt geraakt door implementatie van een elektrische aandrijving. Een factor is het opladen van elektrische bouwmachines. Beperkingen en mogelijkheden in laadcapaciteit kunnen sterk sturend zijn voor de keuzes die in de machine zelf gemaakt worden. De operator heeft misschien andere informatie nodig om de machine goed te bedienen. Dit betekent aanpassingen in de boardcomputers en HMI’s. 

Elektrificatie of elektrisch ontwerp

Wanneer je als machinebouwer met een bestaand, fossiel aangedreven, productportfolio de eerste stappen wil zetten naar emissiearme of emissievrije machines kan een bestaand product goed als uitgangspunt dienen. We spreken dan van ‘elektrificatie’, of ‘retrofit’. Dit is een goede stap om ervaring op te doen met andere en nieuwe technieken waarbij je gebruik blijft maken van de bewezen concepten die al in de machine aanwezig zijn.

Maar, vasthouden aan een ontwerp gebaseerd op een andere aandrijving geeft ook beperkingen. Zo geven hydraulische overbrengingen doorgaans verlies. In een geheel elektrisch ontwerp kunnen andere keuzes gemaakt worden en kan er optimaal geprofiteerd worden van de mogelijkheden in een specifieke duurzame energiebron met zich mee brengt. Dit kan bijvoorbeeld een optimale plaatsing van actuatoren zijn waardoor er geen (verliesgevende) overbrengingen nodig zijn. Dergelijke keuzes werken vervolgens door in de hele machine. Met een geheel elektrisch ontwerp wordt het product portfolio duurzaam uitgebreid. 

Samen de uitdaging aangaan

Elektrificatie of elektrisch ontwerp zijn veelal nieuwe kennisgebieden voor de producent van bouwmachines. Eerst alle kennis ‘in house’ opbouwen duurt lang en geeft extra risico’s. RIWO kan ondersteunen en versnellen. Als systeemintegrator voor o.a. mobiele machines is het onze kracht om het systeem als geheel te beschouwen. Vanuit de systeembenadering zijn we in staat om verschillende systeemontwerpen binnen elektrificatie en elektrisch ontwerp op te stellen én af te wegen. Ook alternatieve energiedragers wegen we af. Een waterstofbrandstofcel kan voor zwaardere bouwmachines interessanter zijn dan een elektrische accu vanwege de kortere tijd om te herladen in combinatie met de noodzakelijke hoeveelheid opgeslagen energie.

Wij stellen onze kennis en kunde via onze RINEWABLE platformen beschikbaar aan (OEM)machinebouwers die aan de slag willen met verduurzaming van hun product portfolio.

Ons aanbod omvat allereerst een RIWOLUTION workshop waarin we een verduurzamings- of elektrificatievraagstuk in kaart brengen en onze experts advies uit kunnen brengen over een oplossingsrichting passend bij de machine. Aan bod komen onder andere: de specifieke machine, verschillende manieren van energieopslag en opties met betrekking tot in te zetten technologie. Resultaat van de workshop is een eerste schetsontwerp van een geëlektrificeerde of elektrisch ontworpen machine inclusief een advies over een vervolgtraject.

Durf jij de uitdaging met ons aan te gaan? Neem contact op, om in een RIWOLUTION workshop de eerste stap te zetten!