Aktuální vydání

Číslo 8-9/2020 vyšlo tiskem 3. 9. 2020. V elektronické verzi na webu ihned. 

Téma: Elektrotechnika v průmyslu; Průmyslové automatizační prvky

Trh, obchod, podnikání
Digitální transformace

Číslo 4-5/2020 vyšlo tiskem 18. 9. 2020. V elektronické verzi na webu ihned.

Účinky a užití optického záření
Rostliny a světlo v biofilním interiéru Část 12
Rostliny a světlo ve veřejných prostorách
Melanopická denná osvetlenosť v budovách

Veletrhy a výstavy
FOR INTERIOR 2020: Inspirace pro bydlení a trendy světa nábytku a interiérů

Elektrický dumper Komatsu E-Dumper

17. 8. 2020 | Ing. Vladimír Křivka, Ph.D. | placeholder

Dumper (sklápěč) je velký nákladní automobil konstruovaný pro provoz v povrchových lomech. Jednou z možností ekologizace nákladní dopravy jsou elektromobily s nulovými emisemi oxidu uhličitého.

Dumper (sklápěč) je velký nákladní automobil konstruovaný pro provoz v povrchových lomech. Jednou z možností ekologizace nákladní dopravy jsou elektromobily s nulovými emisemi oxidu uhličitého. V dopravě vzniká téměř 30 procent všech emisí oxidu uhličitého v EU, přičemž ta silniční se na nich podílí ze 72 procent. Unie si proto nastavila cíl omezit produkci CO2 v dopravě do roku 2050 o 60 procent (vůči úrovni emisí v roce 1990). Je to důležitá součást snahy snížit emise skleníkových plynů.

První čistě elektrický dumper je speciálně vyvinuté nákladní vozidlo pro cementářskou společnost Ciments Viger, Švýcarsko. Jde o výrobek firem Kuhn Schweiz AG a Lithium Storage GmbH. Samotný stroj váží 45 tun, uveze však 65 tun nákladu. Jedná se o největší elektrický dumper na světě. Je postaven na podvozku dumperu japonské značky Komatsu model HD605-7. Elektrická verze má novou převodovku a elektrický motor o výkonu 590 kW s točivým momentem 9 500 Nm. Místo nádrže byl osazen pětitunovou lithiovou baterií. Kapacita baterie je 700 kWh. Většina systémů včetně brzd a náklopné korby je poháněna hydraulicky pomocí elektrického čerpadla. Dumper dosahuje maximální rychlosti až 40 km/h. Odhaduje se, že za rok provozu tento dumper ušetří 50 000 litrů nafty a sníží emisní zatížení životního prostředí o 130 tun CO2. Stroj má také menší náklady na údržbu, protože obsahuje méně pohyblivých částí.

Vozidlo pracuje v podmínkách, kdy je těžební lokalita umístěna ve významně vyšší nadmořské výšce, než cementárna. Vytěžená surovina (náklad) předává cestou dolů svou polohovou energii do točivé energie rotoru generátoru a rekuperuje elektrickou energii do lithiových akumulátorů. Při návrhu stroje konstruktéři počítali s tím, že energie, která vznikne při jízdě vozidla dolů, bude převyšovat energii potřebnou při jízdě do vrchu, tj. zpět do těžební lokality.

Ve švýcarském dole firmy Ciments Viger výše zmíněný dumper při plném vytížení zvládne denně 20 jízd nahoru (bez nákladu) a dolů (s nákladem). To by bylo přibližně 20× 45 tun nahoru a 20× 110 tun dolů. Čistý náklad 65 t představuje polohovou energii 0,177 kWh na každý metr převýšení, který je nutno ještě ponížit o valivý odpor a ztrátový faktor při konverzi na elektřinu a uskladnění do akumulátorů. Konstruktéři předpokládali, že rekuperace kinetické energie vygeneruje během každého sjezdu kolem 40 kWh, což za jeden den dělá 800 kWh; Společnost Lithium Storage GmbH počítala s tím, že denní přebytek elektrické energie bude kolem 200 kWh. To by znamenalo, že by mohl dumper elektrickou energii dodávat do sítě v době, kdy nebude v provozu.

Vozidlo je v provozu již rok a půl. Během této doby byla sbírána užitečná data o provozu. Tato data přinášejí určité srovnání s dieselovými dumpery a údaje o tom, jak odpovídají praktické zkušenosti z provozu předpokladům a plánu vytvoření energeticky soběstačného dumperu. Při srovnání s ostatními stejně těžkými dieselovými dumpery má e-dumper větší krouticí moment, lepší akceleraci a je produktivnější. Pozitivní jsou i menší provozní náklady a jednodušší požadavky na servis a údržbu. Na druhé straně e-dumper má obecně vyšší pořizovací náklady. Celková ekonomická výhodnost zatím není známá, čeká se na skutečnou životnost akumulátorů. Zatím se ukázalo, že tento dumper, který je nasazený na konkrétní trase a s místními podmínkami, soběstačný energeticky vždy není. Závisí to zejména na počasí. Pokud je na cestě rozbředlý sníh nebo bláto, zvyšuje se valivý odpor kol a dumper se musí nabíjet max. jednou za 3 dny.

Hlavní problém vozidel poháněných elektrickou energií je, že se nevyrábí dostatek elektrické energie k pohonu všech automobilů (v případě globálního přechodu na elektromobily) a není vybudována dostatečná napájecí infrastruktura. Další otázkou je, zda je elektrická energie ekologická. To záleží na energetickém mixu. Elektrický dumper provozovaný v povrchových lomech je aplikačně unikátní v tom, že potřebuje pouze minimum externí elektrické energie. Podle zkušeností a technických dat z prvního elektrického dumperu by bylo možné navrhnout i pouze rekuperační dumper.

Literatura
[1] První elektrický dumper, [online] [cit. 2020- 02-26]. Dostupné z: www.magazin.autobox.cz/2018/05/prvni-elektricky-dumper
[2] The Works largem electric vehicle, [online] [cit. 2020-02-26]. Dostupné z: https://www. purrfectautooftustin.com/auto-news/this-self-charging-mining-truck-is-the-worlds-largest-electric-vehicle
[3] Největší elektrický drtič na světě, [online] [cit. 2020-01-20]. Dostupné z: https://smartnovinky.cz/2019/07/nejvetsi-elektricky-dric-na-svete-elektro-dumper/
[4] Zpravodajství Evropského parlamentu, Emise CO2 z aut: fakta a čísla (infografika), [online] [cit. 2020-02-26]. Dostupné z: https://www.europarl.europa.eu/news/cs/headlines/society /20190313STO31218/emise-co2-z-aut-fakta-a-cisla-infografika