Ce qu’il faudra pour électrifier les équipements de construction

Points de puissance

Cette astuce folle aidera à tout électrifier ! (Indice : c'est l'efficacité énergétique)

Par Sarah Golden

17 novembre 2022

Le secteur de la construction est un contributeur majeur au changement climatique, représentant 20 pour cent des émissions mondiales. Le problème est appelé à s’aggraver : la superficie en pieds carrés devrait augmenter de 20 % à l’échelle mondiale d’ici 2030. Pour avoir une chance d’atteindre les objectifs de zéro émission nette, l’intensité énergétique du secteur du bâtiment doit diminuer près de cinq fois plus rapidement au cours des 10 prochaines années qu’elle ne l’a fait auparavant. au cours des 10 dernières années, selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE).

La clé pour décarboner la construction : électrifier les véhicules de construction lourds.

Même si des véhicules de construction compacts 100% électriques existent déjà sur le marché (pensez à un chariot élévateur dans un entrepôt), plus les équipements sont gros (chargeuses sur pneus et pelles), plus il est difficile de les électrifier.

En août, j'ai visité le salon de la construction Danfoss au Danemark, où les ingénieurs tentent de résoudre le problème des machines de construction entièrement électriques. Pendant mon séjour, j'ai pu avoir un aperçu de certaines considérations auxquelles les ingénieurs se penchent lorsqu'ils électrifient des équipements.

L’électrification de ces machines pose de nombreux défis uniques. Au cœur de chaque défi : les batteries sont très différentes des moteurs à combustion interne (ICE).

Alimenter des véhicules de construction électriques nécessite beaucoup d’énergie. Cela signifie beaucoup de piles. Et cela peut coûter très cher.

Pour le contexte, une chargeuse sur pneus ICE que j'ai vue dans l'usine Danfoss coûtait au total environ 150 000 $. L'écran de batterie utilisé par l'équipe pour alimenter le prototype a coûté 90 000 $ supplémentaires. Cela représente un supplément de 60 pour cent au coût.

Une chargeuse sur pneus modernisée dans l'usine Danfoss avec le moteur ICE retiré et un affichage de batterie de 140 kilowattheures ajouté à l'arrière, soit environ deux fois la quantité d'une voiture électrique à longue autonomie standard.

De plus, le prototype ne peut pas fonctionner pendant le même nombre d'heures qu'un homologue ICE entre deux charges. En réalité, le véhicule pourrait fonctionner pendant quatre heures, selon l'équipe d'ingénieurs. Pour être prêt pour un chantier de construction, il lui faudrait garantir un minimum de huit heures de fonctionnement.

"Il ne s'agit pas simplement de retirer un moteur à combustion et d'installer, disons, un moteur électrique", a déclaré Casper Olesen, ingénieur système senior chez Danfoss Power Solutions. "C'est repenser toute la machine."

La voie la plus simple consiste à accroître l’efficacité énergétique. Même si les gains d’efficacité marginaux ont pu être difficiles à vendre pour les véhicules ICE, l’efficacité des équipements entièrement électriques se traduit par des économies directes.

"Les technologies deviennent en réalité plus attrayantes car désormais, l'efficacité ne fait plus la différence uniquement si vous utilisez 10 ou 15 litres de diesel par heure", a déclaré Olesen. « En fait, il s'agit de : Puis-je insérer suffisamment de piles dans la machine pour pouvoir l'utiliser pour mon travail ? »

Supprimer le système hydraulique conventionnel et passer à quelque chose de très efficace pourrait ajouter une heure ou deux à la durée de fonctionnement. Des technologies telles que les pompes à cylindrée variable et les pompes à vitesse variable peuvent réduire les pertes au ralenti, c'est-à-dire l'énergie consommée lorsque le véhicule ne fonctionne pas.

D'autres modifications de conception sont subtiles mais font une différence cumulative. Par exemple, l'équipe programme la pelle avant de la chargeuse sur pneus pour qu'elle soit par défaut à un angle spécifique lorsque la machine roule afin de réduire la résistance au vent.

Il y a de nombreux gains d’efficacité à gagner ici. La pelle ICE actuelle, par exemple, n'a qu'un rendement de 30 pour cent, ce qui signifie que 70 pour cent de l'énergie fournie par le moteur est gaspillée avant que le godet ne touche la terre, selon les calculs de Danfoss. La combinaison de l’électrification et de l’efficacité signifie que seulement 25 % de l’apport d’énergie est nécessaire pour déplacer la même quantité de terre.

Un exemple mettant en évidence le potentiel en matière d'efficacité énergétique et d'électrification d'une pelle conventionnelle de 16 tonnes, fourni par Danfoss

La transition vers des équipements de construction à zéro émission nécessite bien plus que des véhicules. Cela nécessite également l’infrastructure nécessaire pour recharger l’équipement.