Tekniksprång väntar stenindustrin
50 procents bränslebesparing, upp till 95 procents minskade utsläpp av koldioxid och en total kostnadsbesparing på ungefär 25 procent. Det är det scenario Volvo ser framför sig när företaget nu visar upp prototyperna till eldrivna maskiner som kan svara för last och transport av massor i exempelvis en grustäkt.
3
Bilder
Eldrivna parhästar som inte bara utlovas minska miljöpåverkan utan också öka produktiviteten och sänka kostnaderna.
Den riktigt stora snackisen på Conexpo i Las Vegas 2008 var en hjullastare i Volvos monter. L220F med tillägget Hybrid var en prototyp som bland annat innehöll en elmotor som utvecklade hela 700 Nm från stillastående och skulle bistå med kraft vid de tillfällen när dieselmotorn behövde den extra energin som bäst. I princip strax innan turbotrycket nått sin optimala nivå och motorn kommit upp i rätt varvtal, vid starter eller när maskinen är på väg in i material.
Tanken var att maskinen skulle serieproduceras inom ett par år, men företaget konstaterade snabbt att det fanns andra vägar att gå som gav betydligt större fördelar för miljö och ekonomi så projektet avbröts – eller ändå inte. Härom veckan visade Volvo att utvecklingsarbetet fortskridit och att det hunnit en bra bit längre än vad de flesta kunnat ana. Dessutom har ytterligare en dimension lagts till forskningsarbetet – självkörande maskiner.
Volvo har utgått från en täkt ovan jord och funderat över hur den skulle kunna göras praktiskt taget fossilfri vid lastning och transport. Resultatet har blivit 20-tonslastaren LX1 i kombination med den lilla självkörande dumpern HX1 med kapacitet att lasta ungefär tio ton – båda maskinerna huvudsakligen eldrivna. Med någonstans i bilden finns förstås också en likaledes eldriven grävmaskin, men om Volvo jobbar med en hybridgrävare är fortfarande höljt i dunkel. I varje fall än så länge är den bild som ges en maskin som ansluts till en fast strömkälla.
De maskiner som nu visats fram är fortfarande i prototypstadiet och informationen knapphändig. Mycket lär också hinna ändras på vägen mot serieproduktion. Men helt klart är att exempelvis hjullastaren i sin uppbyggnad inte liknar någonting annat i företagets produktportfölj. Bland annat betonas att 98 procent av komponenterna är nya.
Varje hjul drivs av en egen elmotor, vilket innebär att inga axlar krävs samtidigt som bland annat backtagningsförmågan ska bli bättre än i standardmaskinerna. Givetvis finns också system för återvinning och lagring av energi med batterier som driver elmotorerna. Den förhållandevis lilla dieselmotorn kan exempelvis användas då batterierna behöver laddas.
Resultatet beskrivs som lyckat så här långt. Då handlar det inte bara om en avsevärt minskad bränsleförbrukning utan också om att maskinen, enligt Volvo, visat sig klara lika mycket jobb som en standardlastare i närmast större maskinklass.
Sammantaget räknar Volvo med att utsläppen av koldioxid med den här tekniken skulle minska med ungefär 95 procent samtidigt som kostnaderna för arbetet skulle minska med upp till en fjärdedel.
– Det här forskningsprojektet är ett steg mot en närmast total omdaning av stenindustrin. Genom att ersätta diesel med elektricitet för att driva entreprenadmaskinerna får vi potential att märkbart minska bränsleförbrukning, koldioxidutsläpp, miljöpåverkan och kostnaden per ton. Genom att elektrifiera entreprenadmaskinerna blir de renare, tystare och mer effektiva. Det här representerar framtiden för vår industri, säger Johan Sjöberg, teknisk specialist med tonvikt på effektiva arbetsplatser.
Martin Weissburg, vd i Volvo Construction Equipment, betonar att miljömedvetandet är stort i företaget och av avgörande betydelse för utvecklingen i framtiden.
– Volvo CE befinner sig i framkant vad gäller teknisk utveckling. Varje år investerar Volvo-gruppen miljarder svenska kronor i forskning och utveckling för att kunna ta fram nya innovationer. Våra framtida produkter och tjänster kommer att spela viktiga roller i byggandet av ett långsiktigt hållbart samhälle, säger Martin Weissburg.
– De framsteg våra ingenjörer uppnår är verkligen spännande och vi vill verkligen dela våra projekt med omvärlden. Det kan dröja flera år innan den här teknologin blir verklighet – om ens någonsin – men den kommer tveklöst att prägla vad vi kan erbjuda i framtiden och spela en viktig roll i förvandlingen av den byggindustri vi känner i dag.
Resultaten kommer dock inte över en natt. För Volvos del började forskningen med elektrifierade fordon och hybridteknik på allvar redan 1998. Men forskning bedrivs även inom andra, närbesläktade områden och eftersom forskningsprojekten måste ses som långsiktiga medan kunderna vill se betydligt snabbare framsteg för att kunna konkurrera om uppdragen implementeras valda delar av tekniken på vägen mot ett större mål.
– Vi är övertygade om att det blir ett omfattande skifte till hybridteknik någon gång i framtiden, men innan vi lanserar en produkt som LX1 måste vi räkna med att delar av teknikutvecklingen tas med i andra produkter. På så sätt kan vi också leva upp till våra kunders krav och önskemål om ökad produktivitet och sänkta kostnader, säger Scott Young, som basar för utvecklingen av eldrivna maskiner.
Den modellen skapar dessutom ett symbiost förhållande där branschen efter hand vänjer sig vid ny teknik samtidigt som vissa tekniska lösningar verkligen utsätts för hårda tester och vid behov kan modifieras och vara ännu bättre den dag det är dags för det riktigt stora tekniksprånget.
Ett väl så viktigt moment i utvecklingsarbetet är att omge sig med kompetenta samarbetspartners och vad gäller elektrifieringen av maskiner och effektiviseringen på arbetsplatsen har Volvo ett flertal. En av dessa är återvinningsföretaget Waste Management som beskrivs som en av Nordamerikas största ägare av entreprenadmaskiner och i besittning av en av världens största flottor med Volvo-maskiner. Företaget ska bland annat genomföra tester av LX1-prototypens bränsleförbrukning och utsläpp.
– Från den stund LX1 presenterades för oss visste vi att vi ville samarbeta med Volvo för att se hur konceptet fungerade i riktiga fälttester. Vi räknar på förhand med att se strålande resultat när det handlar om förbrukning av fossila bränslen och utsläpp. Dessutom ser vi en bonus i form av en dramatisk minskning av bullernivån, säger John Meese, som ansvarar för Waste Managements tunga maskiner.
Men John Meese lyfter också fram en nackdel med tekniken som dock tenderar att minska i betydelse.
– Även om en prototyp kan visa på stora förbättringar vad gäller bränsleförbrukning och produktivitet så blir situationen lite annorlunda vid serieproduktion då det också tillkommer andra kostnader. Anledningen till att hybridtekniken har lite svårt att konkurrera med konventionell teknik är att den är förhållandevis dyr i inköp. Därmed tar det också lång tid innan investeringen betalat sig.
– Energilagringslösningar som litium ion-batterier blir dock allt billigare liksom annan nödvändig teknik och därmed blir hybriden efter hand allt mer attraktiv rent ekonomiskt. Men det går fortfarande att förbättra även konventionell teknik, vilket gör att den kommer att kunna konkurrera med hybridtekniken i ytterligare några år. Men teknikutvecklingen går snabbt och vi står inför ett teknikskifte som säkerligen kommer överraskande snabbt, säger John Meese.
Som tidigare framgått i Leveranstidningen Entreprenad driver Volvo också ett projekt där 203 miljoner kronor avsatts för att utveckla eldrivna entreprenadfordon. Här samarbetar företaget med Skanska, Energimyndigheten, Linköpings Universitet och Mälardalens Högskola.
Tanken är att testmaskinerna ska sättas in i Skanskas dagliga verksamheter under – som det ser ut nu – tio veckor och få en rejäl duvning och utvärdering innan projektet avslutas i slutet av 2018.
– Det här projektet innebär att vi är delaktiga i att utveckla långsiktigt hållbara tekniska lösningar för vår bransch. Under de närmaste åren ser vi fram emot att arbeta i nära samverkan med Volvo för att hitta de bästa lösningarna för framtiden. Projektet kan leda till stora förbättringar på arbetsplatserna i framtiden, sade Gustaf Werner, regionchef för Skanskas bergmaterialverksamhet, i samband med att staten gick in med ekonomiskt stöd i projektet.
Att ersätta de fossila bränslena med mer miljöanpassade alternativ har hög prioritet hos Volvo och ska bidra till att företaget kan nå fram till de höga mål som satts upp.
– Vi har tagit fasta på fyra tekniska utmaningar som vi kallar ”Triple Zero” och ”10x”: inga utsläpp, inga olyckor, inga oplanerade stopp och tio gånger bättre effektivitet. Vi är övertygade om att vårt tydliga fokus på eldrivna och intelligenta maskiner och kompletta lösningar för arbetsplatserna hjälper oss att nå de ambitiösa målen och bana väg för en hållbar byggindustri, säger Martin Weissburg.
Ett parallellspår, som inte minst kan få stor betydelse för säkerheten eftersom det minskar behovet av människor där maskinerna rör sig, är självkörande maskiner. Även här är tekniken än så länge på prototypstadiet, men utvecklingsarbetet har hunnit så långt att Volvo demonstrerat tekniken för en bred grupp intressenter utanför det egna företaget.
Nödvändig teknologi har installerats i en L120 och en A25F som programmerats för att arbeta tillsammans i en traditionell lasta-transportera-lossa-cykel. Ekipaget har dock inte enbart samarbetat vid visningar utan har också använts i produktionen vid ett svenskt asfaltverk. Enligt Volvo visar jämförelser att ekipaget kommit upp i en produktionstakt som ungefär motsvarar 70 procent av vad som produceras med skickliga förare vid spakarna.
– Maskinerna klarar att genomföra samma uppgift om och om igen längs en fast bana under relativt lång tid. Men vi är ännu bara i början och arbetar för att utveckla lösningar som uppnår den säkerhet och den produktivitet som marknaden kräver. Det är fortfarande lång väg kvar och det finns inga planer på att övergå till serieproduktion, säger Jenny Elfsberg, chef för framtida tekniklösningar på Volvo Construction Equipment.
Det som återstår att lösa är bland annat maskinernas förmåga att prata med varandra och med en given kontrollstation, vilket är absolut nödvändigt för ett säkert och smidigt maskinflöde utan risk för kollisioner.
– Självgående maskiner kommer att öka säkerheten i riskfyllda miljöer och eliminera de olyckor som orsakas av den mänskliga faktorn. De kommer också att kunna genomföra återkommande arbetsuppgifter effektivare och med större precision än en mänsklig förare. Det finns också potential för att en förare ska kunna klara tre eller fyra maskiner samtidigt, något som får stor påverkan på ekonomin. Jag kan tänka mig att självgående maskiner i framtiden blir mindre och mer robusta och utan behov av till exempel hytt och fjädring, säger Jenny Elfsberg.
Inte heller tekniken med självgående maskiner är helt ny för Volvo. Enligt egen uppgift har forskningen på området bedrivits i mer än tio år och valda delar av utvecklingsarbetet är redan implementerade i maskiner som finns ute på marknaden. Tidigare i år lanserades till exempel Co-Pilot, ett system som knyter samman smart teknik som utlovas resultera i ökad produktivitet på kortare tid och med mindre ansträngning. I Leveranstidningen Entreprenad 09.16 finns mer att läsa om paketet som består av Load Assist, Dig Assist, Compact Assist och Pave Assist.
– Vi börjar leverera system som är mindre beroende av förarens skicklighet – system som guidar föraren eller som övervakar vitala funktioner. I framtiden kan vi räkna med fler självgående maskiner medan förarna mer ikläds rollen som övervakare. Förarens jobb blir både mindre stressigt och mer intressant, exempelvis genom att fler maskiner kan övervakas av samma förare.
Men så långt som till att samtliga uppdrag ska kunna klaras av maskinerna själva vill inte Jenny Elfsberg sträcka sig.
– En del uppgifter är så komplicerade att man verkligen måste känna vad man gör. Vid dessa tillfällen kommer vi att behöva förare som kontrollerar maskinerna från sin plats i hytten, säger Jenny Elfsberg.
En av Volvos stora styrkor är att det finns massor med kompetens inom koncernen och för Volvos CE:s del finns en del att hämta om självgående maskiner på lastvagnssidan.
Bland annat testas en helt självkörande lastbil i drift under jord i Kristinebergsgruvan, norr om Lycksele. Bilen ingår i ett utvecklingsprojekt med syftet att förbättra transportflöde och säkerhet. Lastbilen kommer att köra en sträcka på cirka sju kilometer och ta sig ned 1 320 meter under jord i de trånga gruvgångarna.
– Det är världens första helt självkörande lastbil som nu tas i drift under svåra förhållanden. Det är en verklig utmaning att få allt att fungera mer än 1 300 meter under jord, säger Torbjörn Holmström, teknisk direktör och medlem av Volvos koncernledning.
Testbilen är en extrautrustad FMX som med hjälp av sensorer kontinuerligt läser av sin omgivning och parerar fasta och rörliga hinder samtidigt som ett transportsystem samlar data för att optimera och koordinera rutt och bränsleförbrukning.