Sopar med el för mindre förluster

Kommer ni ihåg de allra första elektriska minigrävarna? Det var konceptmaskiner som verkligen var helt elektriska, de saknade hydraulsystem och använde sig av elektriska ställdon istället för hydraulcylindrar.

När nu serietillverkning av elektriska grävare har börjat visar det sig dock att hydraulsystemen faktiskt finns kvar. Det var ett för stort steg att helt skrota den mycket väl beprövade hydrauliska tekniken. 

Men hydraulik i all ära, visst är den rejält etablerad och en känd teknik, men den har en akilleshäl och det är energiåtgången. Verkningsgraden är inte fantastisk, en stor andel av energin går till spillo i form av värme.

Med dieseldrivna maskiner har detta inte varit något större problem, det finns effekt så det räcker att även täcka hydraulsystemets förluster. En annan femma är det med elmaskinerna. Batteriet räcker inte hur långt som helst, och om det sitter ett effektkrävande redskap på maskinen blir laddstoppen täta.

Ulf Österberg är utvecklingschef vid Holms Attachments AB i Motala, som tillverkar sopvalsar, borstar och snöplogar. Han berättar att tankarna på att ta fram ett eldrivet redskap, en sopvals, kom upp i samarbetet med Volvo CE och deras arbetsgrupp som arbetade med den nya eldrivna lastmaskinen Volvo L25. 

– Startskottet gick hösten 2019. Det var kanske ett ganska djärvt antagande att det fanns aptit på marknaden för ett helt elektriskt ekipage, men vi började i alla fall att initiera arbetet.

Att just en sopvals lämpar sig extra bra för elektrifiering handlar om just själva sopningen förklarar Ulf. Till skillnad från andra uppgifter som en arbetsmaskin gör så handlar det här om att överföra energi till helt stillaliggande gruskorn, tillräckligt med energi för att de faktiskt ska klara att flyga. Jämfört med att bara lyfta och flytta material går det åt betydligt mer energi. 

– Man kan faktiskt bli förvånad över hur stort konstant energiuttag det handlar om när man sopar, konstaterar han. Till detta kommer att effektförlusterna i en sopvals hydraulsystem kan vara så höga som 50 procent, och det trots att vi gör vårt bästa för att hålla nere dem.

Tillsammans gör alltså själva uppgiften kombinerat med förlusterna att sopning är rejält energikrävande och en tuff utmaning för batteriet på en elmaskin.

Efter några års funderingar i ämnet, med avbrott för pandemin, togs så 2021 ett beslut om att bygga en prototyp. Holms tog hjälp av mölndalsbaserade företaget Adigo Drives AB för att sätta samman en elektrisk drivlina och fortsatte ett tätt samarbete med Volvo CE.

Den första prototypen var redo för provkörning hösten 2021 och efter provkörning och datainsamling i samarbete med Volvo CE beslutades om att vidareutveckla tekniken och bygga en ny prototyp.

– Den nya prototypen kördes parallellt med en konventionell hydrauliskt driven borste och vi utvärderade skillnaderna. Det visade sig att driftstiden på en eldriven lastmaskin ökade med 25 procent med den eldrivna sopvalsen och det är en väsentlig vinst. 

Så långt komna stod det alltså klart att en elektrisk sopvals, med en elektrisk motor för drivning av valsen, en reduktionsväxellåda, samt elektriska linjära ställdon för lägesjusteringar, var en teknisk möjlighet. Men om den skulle monteras på en konventionell maskin, hur skulle den då drivas? Att plocka ut effekt i form av hydraulolja ur en maskin är inte svårt, det finns standardiserade ventiler att ansluta till. Med elanslutningar blir det mer besvärligt.

– De olika tillverkarna har olika gränssnitt på sina maskiner, kontakterna är olika och maskinerna arbetar med olika spänning. Så vi gick vidare och beslutade att utrusta vår sopvals med en egen energikälla, ett batteri. Nu är den helt oberoende av arbetsmaskinens energisystem, den går lika bra att köra på en dieseldriven maskin som på en eldriven. 

Ulf Österberg ser bara fördelar med att ge redskapet ett eget batteri. Dels ger det honom och hans utvecklingsavdelning större frihet. De kan designa och optimera på ett helt annat sätt men det gör också att redskapet får en större användarbas.

– Den elektriska sopvalsen med batteri går att använda på alla typer av bärare, oberoende av deras energisystem. Det innebär en möjlighet för maskiner med förbränningsmotorer att på så vis sänka sina emissioner.

Även för föraren kan en elektrisk sopvals ge fördelar. Det specialdesignade styrsystemet ger möjligheter till ökat förarstöd med möjlighet till förprogrammering av vissa typer av körningar. 

Ännu finns den nya sopvalsen endast som prototyp, ni som besökte Svenska Maskinveckan för ett par veckor sedan hade möjlighet att se den i Holms monter. Men enligt vd Carl Gindahl är företaget redo för att gå vidare. 

– I nuläget kanske man kan se det här som ”konceptuellt krattande”, men det har som syfte att positionera oss och ge oss möjlighet att accelerera in i elektrifiering om/när marknaden går den vägen. Vi har redan förstärkt vår kompetens på elsidan och kommer att fortsätta att göra det. Vi tar på oss ledartröjan för vi vill vara redo