50-тонный Volvo EC500 Electric сможет работать без длительных остановок на зарядку

Volvo Construction Equipment выводит электрификацию строительной техники в совершенно другую весовую категорию. Компания начала испытания нового Volvo EC500 Electric — гусеничного электрического экскаватора массой около 50 тонн, который должен обеспечить производительность, сопоставимую с традиционной дизельной машиной аналогичного класса.

Причем инженеры Volvo решили не ограничиваться испытательным полигоном. Первый предсерийный EC500 Electric уже отправлен к реальным клиентам в Норвегии, где машине приходится работать в карьерах, на дорожном строительстве и при прокладке тоннелей.

Главная особенность новинки заключается даже не в ее размерах или мощности. Volvo разработала гибридную в плане энергоснабжения концепцию: экскаватор способен работать как от собственной высоковольтной батареи, так и непосредственно от стационарной электросети. Благодаря этому тяжелая машина теоретически может работать полноценную смену практически без длительных остановок на зарядку.

Электрический экскаватор массой около 50 тонн

До недавнего времени большая часть электрической строительной техники относилась к сравнительно компактным классам. Для небольших экскаваторов или погрузчиков батарейная силовая установка уже не выглядит чем-то необычным. Однако с увеличением массы техники ситуация заметно усложняется.

Экскаватор весом около 50 тонн должен часами поднимать и перемещать огромные объемы грунта и камня, вращать тяжелую платформу, передвигаться по сложному рельефу и постоянно обеспечивать высокое давление в гидравлической системе. Все это требует огромного количества энергии.

Именно поэтому Volvo EC500 Electric представляет гораздо больший интерес, чем просто очередная батарейная строительная машина. Производитель поставил перед собой задачу добиться производительности, сопоставимой с обычным EC500, но полностью отказаться от дизельного двигателя непосредственно во время работы машины. Volvo официально позиционирует электрическую версию как экскаватор 50-тонного класса, рассчитанный на производительность уровня традиционного EC500.

До нескольких часов работы только от аккумулятора

Полностью зависеть от внешней электросети экскаватор не будет. В EC500 Electric предусмотрена собственная бортовая батарея. По данным, опубликованным во время норвежских испытаний, запас энергии позволяет машине работать без кабеля примерно два-три часа, хотя реальное время зависит от характера выполняемой задачи. Для 50-тонной техники это весьма серьезный показатель.

Однако Volvo не пытается превратить EC500 Electric в классический аккумуляторный экскаватор, который должен всю смену работать исключительно от огромной батареи. У инженеров другой подход: аккумулятор необходим прежде всего для обеспечения мобильности и компенсации ограничений электросети.

Без подключения к кабелю машина может самостоятельно перемещаться по площадке, загружаться и разгружаться при транспортировке, менять рабочую позицию перед взрывными работами или некоторое время продолжать выполнять основные операции. Это значительно упрощает эксплуатацию — оператору не нужно каждый раз подключать внешний источник питания только для того, чтобы переместить экскаватор на несколько десятков метров.

35-метровый кабель позволяет работать напрямую от сети

Для продолжительной работы основным источником энергии становится внешняя электросеть. На EC500 Electric установлена встроенная катушка с 35-метровым силовым кабелем. Подключившись к сети, экскаватор способен выполнять тяжелую работу без постоянного расходования накопленного в батарее запаса энергии.

Именно это решение фактически снимает одно из основных ограничений тяжелой электрической техники — необходимость регулярно останавливать машину для зарядки. В карьере, на строительстве крупной дороги или внутри тоннеля экскаватор зачастую длительное время работает в относительно ограниченной зоне, поэтому кабель здесь не становится критическим недостатком.

Машина может оставаться подключенной к источнику питания и выполнять одну и ту же операцию часами — например, загружать самосвалы, обслуживать дробильную установку или разрабатывать породу. Батарея при этом остается резервным и вспомогательным источником энергии. Получается своеобразная комбинация преимуществ кабельной и аккумуляторной техники.

Слабая электросеть тоже не должна останавливать машину

Однако обычного подключения кабеля недостаточно. 50-тонный экскаватор способен потреблять очень большую мощность, а строительная площадка далеко не всегда имеет соответствующую электрическую инфраструктуру. Особенно серьезной проблемой становятся кратковременные пики нагрузки.

Например, в определенный момент гидравлической системе требуется максимум мощности, однако доступное подключение к сети физически не может обеспечить необходимый ток. Volvo предусмотрела такую ситуацию: бортовая батарея EC500 Electric используется в том числе в качестве своеобразного энергетического буфера.

Если потребление экскаватора временно превышает возможности сети, недостающую энергию обеспечивает аккумулятор. Когда потребление машины уменьшается, батарея снова может восполнять запас. Таким образом сглаживаются пики нагрузки.

Volvo называет эту функцию peak shaving — снижение пикового энергопотребления. Для владельца техники это имеет очень практическое значение: ради одного экскаватора не всегда потребуется строить дорогостоящую высокомощную электрическую инфраструктуру.

Система рассчитана на разные условия электросети

Электрическая система EC500 Electric построена с учетом эксплуатации на площадках, где параметры питания могут заметно отличаться. Во время норвежских испытаний используется подключение на базе 400-вольтовой сети.

Интеллектуальная система управления энергией анализирует доступную мощность и регулирует взаимодействие между внешней сетью и аккумулятором. Поэтому экскаватор может продолжать работать даже в ситуации, когда источник питания не способен постоянно обеспечивать максимальную необходимую мощность.

Для строительной техники подобный подход особенно интересен. В отличие от электрического грузовика или легкового автомобиля, экскаватор большую часть рабочего времени находится в одной ограниченной зоне. Следовательно, необходимость подключения кабеля здесь является гораздо меньшей проблемой, чем на транспортном средстве. При правильной организации площадки это позволяет практически убрать длительные зарядные паузы из рабочего графика.

Мощность соответствует серьезному классу техники

Технические материалы Volvo для семейства EC500 Electric указывают на электродвигатель номинальной мощностью около 250 кВт, или 340 л.с.. Максимальный крутящий момент электродвигателя достигает 1591 Нм.

Однако сравнивать эти цифры напрямую с мощностью дизельного двигателя обычного экскаватора не совсем корректно. В электрической машине энергия передается иначе, а максимальный крутящий момент электромотора доступен в значительно более широком диапазоне оборотов. Кроме того, эффективность всей системы сильно зависит от работы гидравлики.

На EC500 применяется современная электрогидравлическая система с электронным управлением потоками рабочей жидкости. Ее задача — подавать необходимый объем масла именно туда и в тот момент, когда он требуется рабочему оборудованию. Таким образом инженеры стараются уменьшить бесполезные энергетические потери.

Главная цель Volvo — добиться того, чтобы оператор при переходе с дизельного EC500 на электрическую версию не ощущал заметного ухудшения скорости или силы выполнения рабочих операций.

Электрический экскаватор испытывают в жестких условиях Норвегии

Для доводки машины Volvo выбрала далеко не самые простые условия. Передсерийные экземпляры EC500 Electric проходят испытания у клиентов в Норвегии и используются сразу в нескольких типах работ: в карьерах и при добыче камня, на строительстве дорог, а также при реализации тоннельных проектов.

Это именно те условия, где техника регулярно работает под высокой нагрузкой. Для Volvo такой подход позволяет проверить не просто заявленную мощность электродвигателя, а всю машину как единый рабочий инструмент.

Инженеров интересует поведение экскаватора во время длительной нагрузки, работа батареи и кабельного подключения, взаимодействие с электросетью, удобство оператора и даже практические особенности размещения кабеля на реальной строительной площадке. Полученная информация напрямую передается разработчикам.

Зачем Volvo выпустила машину к клиентам еще до серийного производства

Для новой техники лабораторных испытаний недостаточно, особенно если речь идет о принципиально новом способе энергоснабжения такой крупной машины. На тестовом полигоне можно измерить мощность, температуру батареи или давление гидравлики, но значительно сложнее предсказать множество бытовых ситуаций, возникающих на настоящем объекте.

Например, где будет размещаться кабель и как часто экскаватору придется менять позицию? Достаточно ли 35 метров для реальной стройплощадки? Насколько удобно оператору подключать машину, как система поведет себя при нестабильной сети и как быстро будет расходоваться батарея при разных видах работ?

Именно поэтому Volvo передала предсерийные машины клиентам еще до полноценного запуска модели. Компания собирает информацию о производительности, поведении машины, зарядке, сетевом подключении, впечатлениях операторов и интеграции EC500 Electric в обычные рабочие процессы. До начала массовых поставок конструкцию и программное обеспечение еще можно скорректировать.

Кабель может оказаться преимуществом, а не недостатком

На первый взгляд наличие кабеля у современной электрической техники может показаться шагом назад. Однако для тяжелого экскаватора это вполне рациональное решение. Чтобы обеспечить 50-тонной машине полноценную рабочую смену исключительно от батареи, потребовался бы аккумулятор огромной емкости.

Он увеличил бы стоимость машины, ее массу и количество сырья, необходимого для производства. Причем большую часть времени этот дополнительный запас энергии может вообще не понадобиться, если экскаватор работает почти неподвижно.

Поэтому Volvo фактически разделила две задачи: для продолжительной тяжелой работы используется электросеть, а для передвижения и непродолжительной автономной работы — аккумулятор. Именно такая архитектура может оказаться наиболее практичной для крупных электрических экскаваторов.

Существенно меньше шума и никаких выхлопных газов на рабочем месте

Электрификация тяжелого экскаватора дает преимущества не только в вопросе расхода топлива. У EC500 Electric отсутствует дизельный двигатель, а значит во время работы непосредственно возле машины нет его выхлопных газов. Особенно важным это становится при строительстве тоннелей, где традиционная дизельная техника требует мощных систем вентиляции для постоянного удаления продуктов сгорания.

Электрическая машина позволяет существенно уменьшить эту проблему. Есть и еще одно преимущество — шум. Электродвигатель работает значительно тише крупного дизеля. Полностью бесшумным экскаватор, конечно, не становится: остается шум гидравлики, гусениц, рабочего оборудования и разрабатываемого материала. Но общий акустический фон снижается, что может заметно улучшить условия труда оператора и людей, работающих рядом с машиной.

Экономика будет зависеть от конкретного объекта

Основным вопросом остается стоимость. Тяжелый электрический экскаватор почти наверняка окажется дороже дизельного аналога при покупке, однако считать только цену машины в данном случае неправильно. На объектах с большим количеством рабочих часов экономия топлива может быть очень существенной.

Особенно интересными для EC500 Electric выглядят карьеры, предприятия по переработке камня, крупные инфраструктурные проекты и тоннельное строительство — места, где машина может годами использоваться на одной площадке. При наличии относительно дешевой электроэнергии высокая первоначальная стоимость потенциально может компенсироваться меньшими эксплуатационными расходами.

Дополнительным фактором станет техническое обслуживание. У электрической силовой установки значительно меньше механических элементов, чем у дизельного двигателя со сложной системой подачи топлива и очистки выхлопных газов. Но окончательную экономику можно будет оценить только после появления серийных машин и официальных цен.

Продажи Volvo EC500 Electric начнутся в 2027 году

Испытания в Норвегии являются одним из последних этапов разработки нового экскаватора. Согласно нынешнему плану Volvo Construction Equipment, EC500 Electric должен поступить в продажу весной 2027 года.

При этом начало полномасштабных серийных поставок ожидается позднее — к концу 2027 года. До этого времени конструкция машины еще может изменяться по результатам испытаний, поэтому нынешний EC500 Electric правильнее считать предсерийным образцом, а не полностью готовой серийной спецификацией.

Тем не менее общая концепция уже понятна. Volvo не пытается решить проблему тяжелой электрической техники исключительно за счет установки максимально большой батареи. Вместо этого компания объединяет аккумулятор и питание непосредственно от сети. 35-метровый кабель обеспечивает продолжительную работу, собственная батарея дает машине мобильность, а интеллектуальное управление распределяет нагрузку между двумя источниками энергии.

Если такая схема хорошо покажет себя в реальной эксплуатации, она может стать одним из наиболее практичных вариантов электрификации тяжелой карьерной и строительной техники. Для машин, которые большую часть смены работают на ограниченной территории, отсутствие необходимости регулярно отправляться к зарядной станции может оказаться куда важнее гигантского аккумулятора и впечатляющей цифры автономного пробега.