Elektrifiering mycket mer än en elmotor
Fredrik Kjellgren, Affärsområdeschef för New Technology, berättar i en artikel i Fluid Scandinavia nr 3/2023, om betydelsen av att ha en helhetssyn vid elektrifiering av drivlinan. Han understryker även att nya aktörer gör entré på marknaden och att det finns ett ökat behov av kompetens inom maskinkonstruktion i samband med elektrifieringen.
Viktigt att se till helheten
På HYDAC får man många frågor om att ersätta nuvarande drivlina med en elektrifierad lösning.
Dock är att enbart ersätta drivlinan en bra början men enbart en liten del i att elektrifiera en maskin.
Det behövs att man ser över och säkerställer att hydrauliska funktioner är energieffektiva, ser över sitt
styrsystem och dess kapacitet när fler subsystem kopplas in, dimensionerar drivlinan och batteri efter
operatörernas verkliga behov. Även ny teknologi som termisk hantering blir av yttersta vikt.
Det förklarar Fredrik Kjellgren, Affärsområdeschef New Technology HYDAC Sverige, som är en av de som har uppgiften att hjälpa kunderna med elektrifiering, något som tagit fart rejält de senaste åren.
– Vi har jobbat med elektrifiering länge inom hela koncernen och hjälpt kunder med att uppnå sina mål med sin elektrifiering, men det senaste två åren har det skett en drastisk ökning av förfrågningar kring elektrifiering, förklarar han. Han tror det till stor del beror på nya lagkrav som att kraftigt begränsa tillåtna utsläpp från en dieselmotor.
– Ska man kunna möta lagkraven måste man strypa dieselmotorn för att sänka utsläppen tillräckligt. Maskinbyggarna har då börjat inse att det nu är dags för nästa generation maskiner som antingen drivs av en hybridlösning mellan en dieselmotor och elmotor eller en helt elektrisk drivlina.
Erfarenhet av elektrifiering en bristvara
I det större perspektivet drivs elektrifieringen av fordon av våra stora tillverkare som exempelvis Volvo och Scania, men deras fokus är främst onroad-fordon. När det gäller offroadfordon är det bland annat Volvo CE som utvecklar lösningar som inkluderar elektrifiering.
– Det är naturligtvis bra för Sverige att vi har två stora spelare som driver utvecklingen framåt. Samtidigt kan det vara till nackdel för övriga företag eftersom de stora företagen attraherar en stor del av kompetensen på marknaden. Vi märker hos oss att en av de saker våra kunder efterfrågar mest, utöver en helhetslösning med hårdvara, är erfarenhet och kompetens som de ofta kan ha svårt att knyta till sig på egen hand, konstaterar Fredrik Kjellgren. HYDAC Sverige tillhör HYDAC International, ett bolag som grundades för 60 år sedan i Tyskland och som under många år satsat mycket på elektrifiering och byggt upp en bred kompetens kring det.
– De senaste bolagen som HYDAC investerat i är rena elektrifieringsbolag. Här i Norden ligger våra kunder långt fram, med Sverige som spjutspets med många företag som ligger
i framkant.
Måste ta ett helhetsgrepp
Att elektrifiera mobil hydraulik innehåller flera delar och ju mer komplex en maskin blir desto mer hydraulik finns det oftast och desto större vinning får man om man tar ett helhetsgrepp och ser över sina funktioner.
– Första steget i elektrifieringen är att ha rätt mindset och approach. Att enbart ersätta nuvarande drivlina med en elektrisk drivlina drar ofta med sig kostnader och komplikationer
sent i projekten. För att dra fördelar, minimera riskerna och kostnadsoptimera är det viktigt att man ser över sin maskin från chassit och upp. Har man gjort sina analyser grundligt och har rätt approach behöver inte projektet skena i kostnader och samtidigt får man en maskin som inte bara uppfyller lag och marknadskrav utan även är uppdaterad och som är något mer än en tidig prototyp.
Fredrik Kjellgren förklarar att man inte kan luta sig mot hur man alltid har gjort, det gäller att försöka få nya perspektiv och fundera igenom vad man egentligen behöver få utfört och sedan konstruera efter det.
– Det kan även vara så att man ska byta ut hydrauliken helt och ersätta delar av den med elektriska funktioner. Man måste se över var behoven av energioptimering finns och vår erfarenhet är att det sker bäst i ett djupt partnerskap mellan kunden som kan sin maskin och ett företag som HYDAC som har erfarenheter och kunskaper kring hur man gör i praktiken.
HYDACs elektrifieringslösningar
Måste välja nivå på elektrifiering
Man har länge talat om energieffektivisering av hydrauliksystem, men det är först nu när elektrifieringen tar fart som utvecklingen börjar drivas framåt på allvar.
– Många börjar inse vilka kostnader en elektrifiering kan föra med sig. Vi har sett exempel på lösningar där man valde att byta ut all hydraulik mot eldrift och när deras kunder sedan såg prislappen fick de hicka. Det gäller att göra en gedigen marknadsanalys innan man väljer väg inom elektrifiering, att ta reda på vad ens kunder är beredda att betala är en del i analysen, förklarar Fredrik Kjellgren.
Nya företag tar plats
En tydlig trend som de ser är att det startas en mängd nya företag i spåren av den ökade elektrifieringen.
– Vi ser det bland annat inom jordbruksbranschen där helt nya koncept som förarlösa lösningar introduceras.
De utvecklas av företag som inte tyngs av en historia som säger hur en arbetsmaskin borde se ut och operera.
De bygger sina maskiner på helt nya idéer och får också EU-bidrag och liknande stöd för att utveckla sina företag. Hydraulikbranschen kan ibland vara en konservativ bransch och det är inte alltid man tittar utanför sin sfär när det kommer till innovation och konkurrens.
– Vi i ser en klar trend i att det är allt fler nya företag som dyker upp inom olika branscher där de har helt andra lösningar än vad det har funnits historiskt. Något eller några av dessa företag kommer säkerligen att ta stora marknadsandelar i sitt segment. Graden av elektrifiering styrs även av yttre faktorer som påverkas av vilken väg det kringliggande samhället tar.
– Det handlar både om laddinfrastruktur och frågan om elen kommer räcka till för alla som vill elektrifiera. Hur ska exempelvis skogsmaskiner kunna laddas djupt inne i skogarna? Detta är större politiska frågor som drivs av marknaden mot politikerna.
Behöver aktiv kylning av batterierna
Ett område som många fortfarande inte har riktig koll på är att då man börjar driva hydrauliksystem med elmotor istället för diesel motor så följer ett batteripack med, och för att batterierna ska fungera optimalt behöver de jobba inom ett visst temperaturintervall, så kallad TMS (Thermal Management System).
– Det innebär att vid elektrifiering måste man även ta med utveckling av en aktiv termisk hantering, beroende på omgivingsmiljö (värme/kyla) eller tidpunkt på året maskinen nyttjas. Min upplevelse är att marknaden har ännu mindre erfarenhet om termisk hantering än av elektrifiering. Med en effektiv termisk hantering hålls en optimal temperatur hos batterierna och drivlinan för att säkerställa så låga energiförluster som möjligt samtidigt som man kan hålla nere storlek och kostnad på sitt batteripack. För att veta vilken typ av TMS man behöver utveckla för att passa den maskin man ska elektrifiera så krävs en grundlig utredning av vad som behöver hanteras.
– En fråga är om man bara behöver kyla motorbatterierna eller om hela drivlinan och även hydrauliksystemet behöver kylas. Det behövs ett individuellt system som hanterar TMS, Thermal Management System, och det behövs också utbildning ute hos kunder om hur man hanterar ett sådant system, förklarar Fredrik Kjellgren. Fredrik förklarar vidare att det kan vara både komplicerat och kostsamt att koppla på ett sådant system i efterhand, därför bör det utvecklas samtidigt med ombyggnaden av maskin till eldrift.
Ny kompetens behövs
Parallellt med elektrifieringen blir maskinkonstruktioner alltmer komplexa med fler intelligenta sub-system inkopplade för övervakning och drift.
– Det innebär att företagen måste skaffa sig nya kompetenser inom mjukvaruutveckling och programmering, eller i alla fall ha så mycket kompetens att de kan beställa sådana tjänster av ett specialistföretag. En del av komplexiteten är att alla individuella system kopplas till maskinens ECU vilket innebär att alla delar av maskinen blir uppkopplad, även hydrauliken. Man behöver därför även mer moderna styrsystem som är både snabbare och har mer kapacitet än tidigare. De nya mobila maskiner som utvecklas nu innehåller sådana, men även äldre maskiner kommer behöva uppdateras, avslutar Fredrik Kjellgren.
Text från Fluid Scandinavia NR 3/2023
