Érdekes statisztikához sikerült hozzájutni a tengerentúlról, amely összefoglalja dízel és biodízel, a hibrid hajtásláncú, valamint az alternatív meghajtású – csak elektromos, üzemanyagcellás és gázüzemű (köztük a hidrogénmotoros) – off-road alkalmazások piaci részarányának változásait. Ebben benne vannak a mezőgazdasági, építőipari, valamint erdészeti munkagépek is.

Történelmi átállás

Napjaink nemcsak a mezőgazdasági robotok és drónok térhódításáról szólnak, hanem egy ugyanolyan nagy átmenetről, mint amikor az igás állatokat kezdték felváltani a gőzgépek, majd a gőzgépeket az első belső égésű motoros traktorok.

Sokan kételkednek munkagépes szektor villamosításában rejlő lehetőségekben, sőt úgy vélik, hogy a nagyobb gépeknél nincs realitása a zéró emissziós hajtásláncnak. Kétségtelenül igaz, hogy számos gépkategória nullemisszióssá tétele óriási kihívás, mégis komoly érvek szólnak amellett, hogy ez lehetséges és a vártnál hamarabb meg is történhet. Erre a legjobb bizonyítékot az eddig elért eredmények jelentik.

Mindössze három évvel ezelőtt a legtöbb munkagépgyártónak nem volt egyetlen elektromos modellje sem. Ma már szinte mindegyiknek van legalább egy, főleg az építőipari ágazatban. A munkagépek üzemeltetőinek és gyártóiknak egyaránt tisztában kell lenniük az elektromos üzemmóddal kapcsolatos kilátásokkal, lehetőségekkel és akadályokkal. Azt is fontos tudni, hogy az akkumulátorok nem az egyetlen villamosítási lehetőséget jelentik, a hidrogén-üzemanyagcellás elektromos hajtásláncok erős alternatívát jelentenek.


Hol tart most a fejlődés?

Az akkumulátoros meghajtás az egyik legegyszerűbb módja a kibocsátásmentes hajtáslánc megvalósításának, mivel a technológia kereskedelmi forgalomban könnyen elérhető, de még mindig vannak komoly kihívások, mint például a távoli területeken történő feltöltés követelményei és a bizonyos esetekben nagyon nagy méretű akkumulátorok. Ezért a legtöbb gépgyártó számára a kompakt berendezések jelentik a logikus kiindulópontot, és eddig ebben a kategóriában történt a legnagyobb előrelépés.

Építőipari gépek

Az utóbbi idők villamosítási előrelépéseit tekintve a legfejlettebb szegmenst a kompakt építőipari gépek jelentik. Az Egyesült Államokban már számos elektromos építőipari gép kapható, a kotrógépektől kezdve az elektromos meghajtású csúszókormányzásúakig, ami azt jelenti, hogy elméletileg már most is lehetséges az építőipari gépek piacának nagy részét villamosítani.

A CALSTART kutatásai azt mutatják, hogy a fejlődés gyorsabb, mint azt gyakran feltételezik. Például a teljesen elektromos mini kotrógépek 2021-ben már a teljes amerikai minikotrópiac 5%-át jelentették, amely a számítások szerint 2029-re már 15% lesz.

Az építőipari gépek néhány más gépkategóriához képest erőteljes előrelépést értek el a villamosítás terén, mert valószínűleg ez a legkönnyebben villamosítható szegmens. Miért?

Az egyik ok az, hogy az építkezések nagy része már beépített, lakott területeken zajlik, ami azt jelenti, hogy a töltőinfrastruktúrát könnyebb kiépíteni. Sok más kisebb-nagyobb gépekhez, toronydarukhoz vagy térvilágításhoz eddig is szükség volt áramra, nem kevésre.

A másik ok, hogy az építőipari berendezések nagy része kompakt kialakítású. Általánosságban jóval alacsonyabb az üzemeltetési költségük, de az egyik legnagyobb előny, hogy nagyon csendesek, és nincs füst, vagyis belső térben jóformán csak elektromos gépek használhatók.

Mezőgazdasági gépek

Az építőipari gépek piacához hasonlóan szintén a kis és közepes mezőgazdasági gépek jelentik azt a területet, amelynek villamosítása könnyedén megvalósítható. Kalifornia példájaként, a szőlőültetvények és gyümölcsösök általában kisebb gépeket igényelnek, ami a mezőgazdasági gépek villamosítása terén kedvező helyi előrelépést eredményezett.

A piaci előrejelzéseket tekintve, az elektromos traktorok részaránya a szántóföldeken 2029-ig alacsony marad, de a növekedési ütem gyors lesz.

traktor

Az elektromos traktorok részaránya a szántóföldeken 2029-ig alacsony marad – illusztráció: www.kubota.com

Például az Egyesült Államokban 2029-re a szántóföldön lévő 272.624 kétkerék-meghajtású traktorból mindössze 2726 db (kb. 1%) lesz akkumulátoros elektromos, és ugyanebben az évben további 21.810 (8%) lesz hibrid (mild és full). De ha ezeket a számokat 2022-hez hasonlítjuk, akkor magas növekedési ütemet látunk. Az előrejelzések szerint 2022-ben mindössze 51 akkumulátoros elektromos, csak hátsókerék-meghajtású traktor volt az Egyesült Államokban, és csak 508 hibrid traktor.

A nagyméretű munkagépek villamosításának kihívásai

Könnyű azt mondani a nagy munkagépekre, hogy azok elektromos üzemmódra átállítása lehetetlen. Ez tévedés, mert lehetséges, és meg is fog történni. Bár a villamosítás jelenthet közvetlen akkumulátoros vagy hidrogén-üzemanyagcellás elektromos meghajtást, az akkumulátoros megoldás továbbra is a legegyszerűbb első lépés a munkagépek és járművek szén-dioxid-mentesítéséhez.

A Kaliforniai Levegőminőség-ellenőrző Intézettel (CARB) közösen elvégzett modellezés megmutatta, hogy az akkumulátorokban miért van több lehetőség, mint azt sokan feltételezik. Az elv egyszerű: a kisebb berendezések villamosításában elért előrelépések megvalósulnak a nagyobb gépeken. A közös alkatrészek és műszaki megoldások tovább csökkenthetik az alkatrészköltségeket, egyszerűsítik a javítást, és hatékonyabbá tehetik az ellátási láncokat a gyártósorok és pótalkatrész tekintetében.

traktor

Tévedés azt mondani a nagy munkagépekre, hogy azok elektromos üzemmódra átállítása lehetetlen – illusztráció: Shutterstock

Üzemanyagcella

Az akkumulátoros elektromos meghajtásnak vannak korlátai is, főleg az olyan ágazatokban, mint a mezőgazdaság, ahol bizonyos gépek alapvető mérete és súlya nagy. A funkciókból adódóan már nincs hova elhelyezni elegendő akkumulátort (például kombájn, permetezőgép), a helyszíni töltés sem igazán megoldható szántóföldeken, valamint a hosszú, folyamatos üzemmód és nagy teljesítményigény miatt irreálisan nagy és drága akkuegységre lenne szükség.

A hidrogén-üzemanyagcellás technológia létezése azonban egy lehetőséget adhat, függetlenül attól, hogy hol vannak a kizárólag akkumulátoros meghajtás határai, minden munkagép elektromos meghajtása lehetséges.

Az üzemanyagcella-technológia nagy előnye a nagy energiasűrűség, amely lehetővé teszi, hogy a nagy gépeket hosszabb időn keresztül is könnyedén lehessen vele működtetni, bár az üzemanyagcellák is drága infrastruktúrát igényelnek, és nagyon hasonló kihívásokkal kell szembenéznünk a távoli területeken működő csak akkumulátoros elektromos gépek esetében. Nagy különbség azonban, hogy az üzemanyagcellás rendszer a legnagyobb gépeket is képes meghajtani. Az akkumulátoroknak ezzel szemben még bizonyítaniuk kell.

Ugyanakkor probléma, hogy a hidrogén előállítása drága, de az üzemanyagcellák 60%-os hatásfokkal jóval felülmúlják a dízelmotorokat. Ellenben a lítium-ion akkumulátorok hatásfoka akár 99%-os is lehet. A fenti hátrányok ellenére a hidrogén-üzemanyagcellák alkalmasak arra, hogy ott kapjanak szerepet, ahol már az akkumulátorok nem képesek. Lehet, hogy egy kicsit többe kerülnek, de képesek ellátni a feladatot.

A CORE program

Ez egy 125 millió dolláros finanszírozási projekt, amely a Kaliforniában vásárolt zéró emissziójú munkagépekre érvényes, gépenként legfeljebb 500.000 dollár értékű kedvezményeket biztosít. Ez a program minden olyan felhasználó számára érdekes lehet, aki nullemissziós munkagépeket kíván beszerezni és üzemeltetni Kaliforniában, továbbá minden olyan globális munkagépgyártó számára, amely Kaliforniában is értékesít.

Forrás: www.oemoffhighway.com