Unul dintre polii inovației mondiale în domeniul utilajelor de construcții este situat în vestul Angliei, mai precis la Rocester. Aici se găsește sediul central al producătorului internațional de utilaje JCB dar și unul dintre cele mai mari centre de cercetare și dezvoltare a utilajelor și tehnologiilor care vor pune în mișcare șantierele de mâine.
Luna mai a acestui an a marcat un eveniment important pentru JCB și pentru industria construcțiilor în general, și anume prezentarea noilor motoare alimentare cu hidrogen, precum și a unor utilaje care în viitor vor funcționa cu un nivel de poluare zero. Specialiștii JCB nu s-au limitat la o prezentare de tehnologii, ci au intrat și în detaliile de logistică, acoperind minuțios absolut toate aspectele unei activități de șantier, inclusiv modul de aprovizionare și alimentare cu hidrogen sub presiune.
JCB: (off)Road to zero
Drumul spre șantierele fără poluare se pare că este mai dificil decât s-a estimat. În anul 2019 JCB invita la sediul său central specialiști din întreaga lume pentru a le prezenta noile sale game de utilaje cu acționare integral electrică. Acestea lucrează în prezent pe șantiere de pe întreg mapamondul, oferind aceleași performanțe precum utilajele cu motor termic, acoperind însă numai gamele compacte de utilaje, datorită limitărilor de putere oferite de tehnologia actuală a bateriilor de stocare.
De ce nu sunt eficiente bateriile pentru utilajele din gamele medii și grele? Un utilaj de 20 tone ar trebui să transporte baterii cu o masă de aproape 10 tone pentru a lucra eficient, costul său fiind de 4,3 ori mai mare decât al variantei clasice, cu motor diesel. Pentru Tim Burnhope, șeful departamentului de inovație și dezvoltare al JCB, probleme actuale legate de densitatea de putere redusă a bateriilor electrice nu vor putea fi rezolvate prea curând, ceea ce înseamnă că utilajele din clada medie și grea trebuie să găsească altă cale spre a atinge ținta de poluare zero.
Reducerea gradului de poluare al motoarelor utilajelor reprezintă o preocupare de lungă durată pentru JCB. Astfel, comparativ cu motoarele de acum 25 de ani, noile generații de motoare JCB ce îndeplinesc normele de poluare Euro Stage V elimină cu 97% mai puține noxe și cu 98% mai puțin dioxid de carbon. În plus, consumul mediu de combustibil este mai mic cu 50%, comparativ cu cel măsurat la motoarele de acum 10 ani.
Pentru utilajele compacte, precum manipulatorul telescopic 525-60E Loadall și mini-excavatorul 19C-1E, primul mini-excavator electric din lume lansat în producția de serie de către JCB, soluția cu baterie electrică aleasă de JCB s-a dovedit câștigătoare, iar acum a venit rândul utilajelor de mare capacitate să meargă pe drumul spre zero emisii…
Estimările pentru următorii ani, până în anul 2030, arată că, cel puțin din punctul de vedere al JCB, utilajele vor înregistra reduceri importante ale nivelului de noxe, prin introducerea a noi sisteme telematice de control, creșterea eficienței sistemelor electronice de comandă și control a utilajelor și îmbunătățirea proceselor de ardere din interiorul motoarelor.
Dar… până la ținta de zero emisii la nivelul anului 2050, prevăzută pentru toate utilajele, este clar că tehnologia motoarelor va trebui să se schimbe.
La fel de eficient ca și un motor clasic
150 de ingineri implicați în cercetarea și dezvoltarea a noi tehnologii și peste 100 milioane de lire sterline investite, așa arată efortul JCB de a lansa o nouă tehnologie pentru motoare,care are la bază hidrogenul ca și combustibil. După 2 ani de eforturi financiare și umane, rezultatele sunt mai mult decât încurajatoare: 50 de motoare cu aprindere, similare cu cele diesel, ce au ca și combustibil de bază hidrogenul, fiind deja produse și testate în condiții reale de lucru. Președintele JCB, Lord Bamford, a prezentat cu mândrie aceste realizări deosebite, spunând că: „Echipa de ingineri JCB a făcut o treabă fantastică pentru a dezvolta un motor cu hidrogen nou-nouț. S-au întors la primele principii pentru a reproiecta complet procesul de ardere … Făcând acest lucru, au realizat asigurat locul JCB în istorie ca prima companie de echipamente de construcții care a dezvoltat un motor cu combustie complet funcțional alimentat cu hidrogen„.
JCB este un producător important de motoare pentru industria construcțiilor, experiența sa în domeniu spunându-și cuvântul atunci când a început dezvoltarea noilor motoare alimentate cu hidrogen. De fapt, acestea trebuie să îndeplinească, și acum se poate spune cu siguranță că și îndeplinesc, câteva criterii de bază: un gabarit similar cu cel al motorului diesel, să ofere aceeași putere și cuplu motor și să fie cel puțin la fel de eficiente. Mai mult, viitoarea generație de motoare pe hidrogen se construiește pe arhitectura motoarelor actuale, iar tehnologia de ardere a amestecului aer/hidrogen din camera de aprindere are la bază aceleași principii. Numai că rezultatul final al arderii nu vor fi noxele, ci apa.
Noile motoare pe hidrogen se dovedesc a fi fiabile, puternice, robuste și mai ales rentabile. Din prezentarea făcută de către specialiștii centrului de cercetare-dezvoltare de la Rocester pe un motor de 76 CP complet funcțional, se pare că acestea vor fi chiar mai fiabile decât cele clasice, din prezent, deoarece temperatura necesară aprinderii amestecului din camera de detonare a cilindrilor motorului este mult mai scăzută decât în cazul combustibilului diesel. În plus, este necesar numai un volum mai mare de aer.
Secretul ce se ascunde în spatele șantierelor viitorului
Tehnologiile avansează repede, iar noile motoare, și implicit utilaje, fie că sunt acționate electric sau cu hidrogen, vor fi gata de a fi lansate pe piață în următorii ani. Problema actuală a utilajelor electrice rămâne însă încărcarea de la o sursă de curent disponibilă în șantier. Iar această problemă, a alimentării, poate deveni chiar mai acută în cazul utilajelor cu motoare alimentate cu hidrogen.
Dacă în prezent rețelele de curent electric sunt cvasi- universale, nu putem spune același lucru despre hidrogen. Acesta este motivul pentru care specialiștii JCB au luat în calcul nu numai realizarea unor utilaje pe hidrogen, dar și proiectarea echipamentelor necesare alimentării lor.
Pilele de combustie cu hidrogen, compacte și ușor de transportat, au reprezentat primul element luat în calcul de inginerii de la JCB, care le-au testat în anul 2020 pe un excavator model 220X de 20 tone, acesta fiind primul de acest gen testat în domeniul construcțiilor. JCB a ajuns, atunci, la concluzia că pilele de combustie sunt prea scumpe, prea complicate și insuficient de robuste pentru utilaje de construcții și agricole.
Echipa însărcinată cu dezvoltarea noilor tehnologii având la bază hidrogenul a trebuit să gândească diferit, din acel moment, modul de alimentare al viitoarelor utilaje.
Și astfel a apărut noul recipient de alimentare cu hidrogen ce poate fi încărcat pe un camion cisternă, în cazul șantierelor, sau pe un tractor Fastrac modificat, dacă se utilizează în agricultură. Acesta transportă hidrogen sub presiune la 160 bar, cu care încarcă rezervorul unui utilaj care se funcționează la o presiune mai scăzută. Astfel, un singur recipient de alimentare cu hidrogen permite umplerea a 16 rezervoare de buldo-excavator.
Există însă și alte avantaje, deoarece alimentarea se face cu un furtun la fel ca și la pompa diesel, în câteva minute, direct pe șantier.
Am participat la prezentarea viitorului
Am putut vedea la lucru pe terenul de teste de la Rocester un încărcător telescopic, un excavator de 22 t și un buldo-excavator JCB 3CX și am rămas cu acel sentiment unic că am participat la o lansare mondială, dar nu a unor utilaje, ci a unei tehnologii care va schimba cu siguranță viitorul șantierelor și implicit al nostru.
Demonstrația a fost cu atât mai relevantă despre potențialul motoarelor alimentate cu hidrogen deoarece am văzut că utilajele actuale, fără a suferi modificări importante, pot lucra la fel de bine cu poluare zero, dar și cu un nivel de zgomot și vibrații foarte redus.
Dacă alimentarea utilajelor pe șantier se pare că se poate face simplu, producția de hidrogen în cantități industriale rămâne marea provocare a viitorului. Dar, conform cifrelor avansate de către JCB, soluțiile tehnice există, putând fi produse 2 tipuri de hidrogen, în funcție de modul de obținere: Grey-hidrogen, rezultat din gazul metan, și Green-hidrogen, rezultat din exploatarea resurselor regenerative, precum aerul sau soarele, sau din energia nucleară.
Oricum, nu trebuie uitat că un litru de hidrogen oferă aceeași putere de lucru cât trei litri de motorină.
Și dacă vreți și o dată limită, este posibil ca anul 2030 să devină anul zero al noii ere fără poluare în construcții.
