Med Sintef og en rekke aktører på laget har den norske Hitachi-leverandøren Nasta fått klarsignal fra hovedkontoret til den japanske giganten til et forskningsprosjekt med mål om å elektrifisere gravemaskiner. Prosjektet startet i 2015 og når det avsluttes tidlig neste år, skal resultatene spres til alle Hitachis leverandører rundt om i Europa. Prosjektet, kalt Zero Emission Digger, er gitt åtte millioner kroner i støtte fra Pilot-E programmet som Forskningsrådet, Enova og Innovasjon Norge står bak.
Prosjektleder og Sintef-forsker Marianne Rose Kjendseth Wiik forteller at ideen kom opp under en leverandørkonferanse i regi av Oslo kommune.
– Opprinnelig planla vi for å elektrifisere en 30 tonns maskin. Det har vi siden gått bort fra, og nå er en maskin på 17,5 tonn i bruk, sier Wiik.
Hun forteller det er to viktige årsaker til at det gikk bort fra det store alternativet. Det ene er at så store maskiner sjelden er i bruk på store byggeplasser. Entreprenørene ønsket en mindre maskin. En så stor maskin må ha brenselcelle og hydrogen, tilgangen til hydrogen viste seg å bli så vanskelig og så kostbar at prosjektet ble lagt bort.
Tar for stor plass
Forsker Jon Are Wold Suul hos Sintef Energi har hatt ansvaret for den elektrotekniske delen av prosjektet. Han sier at både ren batteridrift og hydrogen i kombinasjon med brenselcelle blir svært kostbart.
Maskinen som nå går uten å slippe ut avgasser og uten dieselstøy, har et batteri som gjør at den kan brukes opp til en time uten tilkobling, mens den under arbeid oftest er koplet til elforsyning med kabel.
Suul sier at å drive gravemaskinen med kabel ble enklere enn kun å benytte batteri.
– Et batteri ville tatt for stor plass om det skulle drive maskinen en hel arbeidsdag. Det kan være begrensninger på tilgjengelig effekt, da tar batteriet effekttoppene og vi kan dimensjonere kabelen for snitteffekt og ikke toppeffekt, i tillegg til at det gir en viss fleksibilitet for at maskinen også kan brukes uten kabel i korter perioder.
Maskinen er utstyrt med et nyutviklet system kalt PeakShaver+. Det er elektronikk som automatisk åpner for at batteriet leverer strøm ved effekttopper og at batteriet lades når maskinen ikke bruker full effekt. Denne løsningen fører til at det kan brukes kabler med noe mindre kapasitet og at det ikke er behov for like kraftig strømforsyning på byggeplass.
Elektrisk gjør comeback
Jan Ivar Ibsen leder Nastas avdeling for spesialprodukter. Han forteller at dersom den ombygde 17,5-tonns maskinen skulle gått helt uten batteri ville det krevd 137 ampere og 400 volt.
Ibsen forteller at elektriske gravemaskiner slett ikke er nytt. Tidligere var det ikke uvanlig, men så overtok diesel. Helelektriske gravemaskiner brukes ofte på skip, i tunneler og gruver.
Maskiner av typen som nå er bygd om brukes normalt 12.000–15.000 timer før de skiftes.
– Da har de ikke hatt grundig overhaling, kun enkel service. Siden elektriske maskiner er så kostbare, og motoren vil klare 30.000 driftstimer, vurderer vi nå om vi skal lage et mer omfattende vedlikeholdsprogram som gjør at kundene kan bruke maskinene lenger før de må skifte, sier Ibsen.
Ikke tatt på alvor
Han forteller at den største utfordringen Nasta møtte med ombyggingen var leverandørene av komponentene.
– Da vi startet var det vanskelig å bli tatt alvorlig. I vår bransje er vi vant til rask respons. Vi sendte forespørsel til fem leverandører av elmotor, kun en av dem svarte oss. Selve ombyggingen gjør vi på to måneder, men vi må fortsatt vente 20 uker på alle komponentene.
En annen utfordring er tilgang til strøm. Ibsen mener omfattende elektrifisering av byggeplasser krever at aktørene endrer tenkesett.
– Vi hadde maskinen på en byggeplass i Oslo der det skulle installeres hurtigladere for drosjer. Om den strømmen hadde blitt lagt dit tidlig kunne vi brukt den. Men det skulle skje sist, og entreprenøren måtte ordne midlertidig tilførsel på egen hånd.
Skal øke produksjonen etter hvert
Nasta har nå tre ferdig ombygde maskiner på 17,5 tonn, og ytterligere to under bygging.
– Vi får mange forespørsler, men vi holder litt igjen fordi vi ønsker mer driftserfaring før vi øker produksjonen.
Maskinen er ikke koblet direkte til strømuttak, men til en container som kan flyttes rundt på byggeplassen etter behov. I den sitter to tromler, den ene kabelen som går til maskinen er 30 meter lang, den andre som går til strømforsyningen er 150 meter lang. Tromlene strammer kablene automatisk, og kan også styres av maskinføreren.
Så langt har alt fungert som forutsatt – den første maskinen er nå inne hos Nasta for noen modifiseringer.
– Løsningene vi valgte har fungert godt. Men på den første var alle kablene sorte. Nå skifter vi de elektriske kablene til oransje, da blir det lettere å skille hydraulikk og el, det gir bedre sikkerhet, sier Ibsen.
