Norske HMR Hydeq blant de første i verden med elektrifisert spesialkjøretøy
Husker du den lille norske elbilen Think? Det er helt andre dimensjoner over «elbilen» HMR Hydeq i Øvre Årdal nå har utviklet. e-Transporteren deres er verken egnet for passasjerer eller det norske veinettet, likevel kan den skrive et nytt kapittel i historien om norske elkjøretøy.
Med et batteri på 210 kWh og en totalvekt på 26 tonn er den bokstavelig talt en tungvekter på seks hjul.
Som nabo til Hydros aluminiumsverk i Øvre Årdal er det bare 200 meter fra HMR Hydeqs lokaler til nærmeste elektrolysehall. Denne nærheten gjør HMR Hydeq i stand til å forstå kundenes behov, og til hele tiden å ligge i forkant av utviklingen.
Det tette samarbeidet er en av grunnene til at den norske produsenten er blant de ledende i verden på sitt felt. HMR Hydeq har i mer enn 30 år laget mobilt og stasjonært utstyr for aluminiumsindustrien. Med bærekraft som drivkraft har tanken om å elektrifisere anodetransportere og tappevogner tatt form.
Fordelene ved elektrifisering er mange av de samme som med elbiler: renere og billigere energi, mindre støy, færre bevegelige deler og reduserte vedlikeholdskostnader. Men det er flere utfordringer knyttet til realiseringen enn det som går på batterikapasitet og ladehastighet.
Spesialkjøretøyene til HMR Hydeq er i bruk døgnet rundt, syv dager i uka, så driftssikkerhet og bruksmønster er avgjørende. De skal tåle omgivelsestemperaturer opp mot 60 grader og fungere i elektrolysehaller der de er omgitt av sterke magnetfelt.
Fire millioner fra Innovasjon Norge
HMR Hydeq har fått fire millioner i støtte fra Innovasjon Norge til å utvikle elektrifiserte spesialkjøretøy fra scratch. Den første modellen er en e-Transporter til å frakte anoder, et helt nytt produkt der HMR Hydeq og en nederlandsk produsent kjemper om å komme først på banen.
– Aller først måtte vi analysere arbeidsmønster og definere behovet ut fra ulike driftsparametre.Vi startet med et dieseldrevet kjøretøy der vi hektet på sensorikk for å logge driftsdata. Når kjøretøyet er i døgndrift må batterikapasitet og ladeintervaller passe med førernes arbeidssykluser og hviletider for at kabalen skal gå opp, sier daglig leder Endre Røyrvik.
e-Transporterens oppgave er å skifte kassettene med anoder som er avgjørende for elektrolyseprosessen. Den er en av hoveddelene i elektrolyseprosessen som genererer de høye temperaturene som trengs for å produsere aluminium.
En e-Transporter ligner en svær dumper med henger. Alt det mekaniske kom tidlig på plass, de største utfordringene ved prototypen har vært knyttet til elektrifiseringen. Både fremdrift og hydrauliske system er drevet av hver sine elektromotorer. Hovedbatteriet er på 210 kWh, og har 800 V arkitektur.
– Det er viktig å ivareta kjøling til batteri, invertere, motorer, DC/DC og ombordlader. Det er mye software knyttet til styresystemet. I tillegg til intern kommunikasjon mellom invertere, batteri og kjølesystem, må e-Transporteren også kunne kommunisere med ladestasjonen, sier Kjetil Høgheim i HMR Hydeq.
Den valgte leverandøren av batteri og kjølesystemer har erfaring fra tilsvarende prosjekter med anleggskjøretøy. Dermed er det leverandøren som har simulert og dimensjonert kjølesystemet i forhold til designkriterier for kjøretøyet.
Når både det mekaniske og det elektriske er installert og testet, kommer det mest avgjørende: Vil alt fungere under de ekstreme påkjenningene i en elektrolysehall?
– Det er ulik styrke på de sterke magnetfeltene, de er dessuten retningsbestemte. Det blir spennende å se om vi lykkes i å få alt til å fungere, eller om vi må jobbe videre med skjerming og endring av elektriske komponenter, sier Høgheim.
Investering i infrastruktur
Neste punkt blir å verifisere at simuleringene som er gjort av kapasitet og forbruk går opp.
– Vi har lagt opp til at batterikapasiteten som brukes ligger mellom 15 og 95 prosent. Dette klarer vi med tre ladepauser i løpet av 24 timer.
Regnestykket tar også høyde for at den totale batterikapasiteten forringes over tid.
Et annet viktig aspekt av produktutviklingen er en høyere grad av automatisering. Dersom alt går etter planen så kan den første fungerende prototypen være klar i løpet av senhøsten. Da har et titalls personer jobbet med prosjektet i et par år.
– Når disse kjøretøyene skal settes i drift, så krever det også en investering i infrastruktur. HMR Hydeq har blant annet satt opp en 180 kWh lader og en egen trafostasjon for 400 volt, forteller Røyrvik.
Et elektrisk kjøretøy vil være dyrere i innkjøp enn et tilsvarende dieseldrevet, men på sikt vil både miljøregnskapet og det totale regnestykket se fordelaktig ut.
Der en tradisjonell anodetransporter sluker unna 10 liter diesel i timen, vil e-Transporteren i mange tilfeller kunne drives av egenprodusert strøm. Med færre bevegelige deler vil dessuten vedlikeholdskostnadene kunne reduseres.
– For oss er dette bare første steg. HMR Hydeq produserer en rekke forskjellige spesialkjøretøy som kan elektrifiseres når etterspørselen er der, sier Røyrvik.
Utviklingen av stadig mer avansert utstyr gir et kontinuerlig behov for ekspertise.
– Særlig gjelder dette ingeniører, men vi trenger også dyktige fagarbeidere på ulike områder, understreker Røyrvik.
Selv om Øvre Årdal er et lite tettsted innerst i Sognefjorden, finnes det blant de ruvende fjellene et sterkt fagmiljø med mange høyt utdannede ingeniører. I tillegg til HMR Hydeq har Hydro sitt forskningssenter ved Hydro Aluminium Årdal.
Forespørsler på 12-15 kjøretøy
Det neste naturlige steget er å utvikle en helelektrisk tappevogn. Faktisk laget HMR Hydeq allerede på slutten av 70-tallet tappevogner med elektrisk drift. Disse hadde et konsept med utskiftbare batteri, og måtte ha tilført trykkluft for tapping/utblåsing av metall.
Siste generasjon av de enorme kjøretøyene er dieseldrevne og har en kapasitet på 7,5-10 tonn flytende aluminium.
HMR Hydeq har gradvis klart å øke kapasiteten ved å redusere vekten på tappevognene. Med et stort batteri vil vektfordelingen ha mye å si for å kunne opprettholde kapasiteten. Totalvekten på dagens tappevogner er 28-35 tonn.
– Flere steder er det begrensninger i hvor mye aksellast gulvene tåler, så dette må vi ta hensyn til når tappevognene skal elektrifiseres, sier Høgheim.
Men først gjelder det å ferdigstille e-Transporteren. Hvor mange slike HMR Hydeq kan selge, avhenger av hvordan de lykkes med å bygge et kjøretøy som kan driftes under samme forutsetninger som dagens kjøretøy.
– Hittil har vi fått forespørsler på 12-15 ulike kjøretøy fra minst fem forskjellige kunder, sier Røyrvik.
Nå ser han fram til å teste hvordan prototypen fungerer i elektrolysehallens sterke magnetfelt (500 Gauss). Går alt etter planen kan HMR Hydeq bli blant de første i verden med elektrifisering av spesialkjøretøy til aluminiumsindustrien.
