Kovaco Electric의 Joe Schinasi는 "디젤의 배출, 소음 및 연료 저장 요구사항으로 인해 건강, 소음 및 환경 위험이 발생하는 특정 용도에 대한 시장 수용이 이미 존재한다고 믿습니다."라고 말합니다. 이러한 시나리오에는 인테리어 건축, 농업 및 축산, 관광, 리조트 등이 포함됩니다. "이러한 응용 분야에서는 전기 장비가 확실히 유리합니다.
"그러나 배터리 기술, 배터리 비용, 충전 인프라, 전기 장비에 대한 구매자의 편안함 수준 등과 같이 여전히 해결해야 할 몇 가지 종속성이 있기 때문에 전기 중장비가 판매 비율에서 디젤을 추월하는 데 5~10년이 더 걸릴 수 있다고 생각합니다. 전기 승용차와 마찬가지로 정부 인센티브와 규제가 전기 중장비의 채택을 촉진하는 데 도움이 될 수 있습니다."
그러나 잠재적인 고객 우려 사항을 해결해야 합니다. "전기 장비가 표준이 되려면 에너지 용량, 성능 및 가격에 대해 회의적인 구매자가 제기하는 주요 우려 사항을 극복할 수 있도록 기계를 설계하고 입증해야 합니다."라고 볼보건설기계의 전기 이동성 제품 관리자인 Lars Arnold는 말합니다.
고객의 인정을 받기 위한 볼보의 초기 노력은 배터리로 구동되는-소형 휠로더와 굴삭기에 중점을 두고 있습니다. Arnold는 "우리는 다재다능하고 수요가 많기 때문에 전기화 여정에서 소형 기계로 시작했으며 현재 배터리 옵션은 현재로서는 소형 기계에 가장 적합합니다."라고 말합니다. "대형 기계의 경우 에너지 회수, 연료 전지, 케이블 전기 및 대체 연료와 같은 솔루션이 혼합될 수 있습니다.
“5~10년 안에 볼보의 새로운 소형 굴삭기와 휠로더 모델은 모두 전기화될 가능성이 높습니다.”라고 그는 예측합니다. "우리는 다른 기계 유형의 전기화도 고려하고 있습니다. 더 큰 기계의 전기화는 여전히 어려운 과제이지만 우리는 이에 대한 솔루션을 적극적으로 찾고 있습니다.{4}}대형 모델은 이번 10년 말까지 디젤, 하이브리드, 전기가 혼합될 가능성이 높습니다."
전체적인 접근 방식
전기 기계를 디젤-동급 기계와 비교할 때는 전체적인 접근 방식이 필요합니다.
Arnold는 "전기 기계는 디젤 기계에 비해 구매 가격이 높지만 평가할 때 연료 절감, 엔진이 없어 구성품 수명 연장, 전체 유지 관리 비용 절감 등 총 소유 비용을 고려해야 합니다."라고 말합니다. "최첨단 리튬{1}}이온 배터리와 전기 모터는 유지 관리가 전혀 필요하지 않습니다-. 배터리 전기 부품의 수명은 기존 기계의 디젤 엔진 수명과 같거나 그 이상이어야 합니다."
배터리 기술도 계속해서 발전하고 있습니다. Arnold는 "우리 배터리에 사용되는 리튬-이온 기술은 우리가 때때로 전기 자동차에서 생각하는 기존 납-산 또는 니켈{3}}카드뮴 기술보다 훨씬 뛰어납니다."라고 말합니다. "볼보의 고급 배터리는 메모리 효과가 없으며 추운 온도에서도 전력 손실이 적습니다. 12V 납산 자동차 배터리를 사용하면 온도가 낮아지자마자 용량이 급격하게 줄어듭니다. 이 배터리의 경우에는 그렇지 않습니다."
전기 기계는 또한 새로운 작업 부문을 목표로 하여 가치를 더합니다. Arnold는 "배출 제로 기계를 보유하면 계약업체가 지속 가능성 목표가 있는 작업이나 실내 작업에 입찰할 때 이점을 얻을 수 있습니다."라고 말합니다. "소음 수준이 낮기 때문에 인구 밀도가 높은 지역의 야간 작업과 같이 소음 제한이 있을 때 사용할 수 있습니다. 그리고 전기 굴착기나 휠 로더가 작업을 수행할 수 있는 기존 디젤 기계에 적합하지 않은 다른 틈새 응용 분야에 대한 이야기를 끊임없이 듣고 있습니다."
잔존 가치는 또 다른 고려 사항입니다. Arnold는 다음과 같이 설명합니다. "디젤 건설 장비의 경우 작동 시간은 엔진 작동 시간으로 정의되며 장비가 유휴 상태인 동안 많은 시간이 계산됩니다. 전기의 경우 작업자가 작업을 멈추자마자(예: 방금 파는 도랑에 파이프가 놓일 때까지 기다리는 경우) 모터가 꺼지고 작동 시간이 누적되지 않습니다. 디젤 장비로 10,000시간을 버틸 수 있는 작업은 비슷한 전기 장비에 6,000~7,000시간만 추가할 수 있습니다. 시간이 절약되어 운영 비용이 낮아지고 결과적으로 총 소유 비용도 낮아집니다."
배터리 수명 문제 해결
아직 알려지지 않은 성능 기준 중 하나는 배터리 수명입니다. Arnold는 "기계가 너무 새롭기 때문에 전기 건설 장비에서 배터리가 얼마나 오래 지속될 수 있는지 아직 알지 못합니다. 하지만 배터리는 약 10년 정도 지속될 수 있을 것으로 추정합니다."라고 말합니다. "그때까지 비용이 얼마나 될지 말하기는 어렵습니다. 사용 및 추가 개발의 초기 단계에서는 충전 시간과 배터리 수명이 가장 개선될 여지가 있습니다. 우리는 더 광범위한 충전 옵션을 계속 연구, 개발 및 제공하고 있습니다.
"전기 자동차가 계속해서 시장에 출시됨에 따라 충전 인프라도 개선될 것입니다."라고 그는 예측합니다. "우리 장비에 사용되는 배터리 기술은 전기 자동차 및 픽업 트럭에 사용되는 것과 동일하지는 않더라도 매우 유사합니다. 배터리 기술이 발전함에 따라 건설 장비에도 유사한 업데이트가 구현될 것입니다."
Schinasi는 배터리 혁신에 대해서도 비슷한 견해를 공유합니다. "저희와 고객이 직면한 주요 기술 과제는 배터리 작동 시간과 배터리 충전입니다. 이는 전기 자동차의 '주행 거리 불안'과 같은 중장비입니다. 배터리가 작업 교대 기간 동안 지속됩니까? 현장에 배터리를 충전할 수 있는 적절한 전원 공급 장치가 있습니까(예: 단상 대 3상)? 배터리를 충전하는 데 얼마나 오래 걸릴까요? 이러한 질문은 우리가 자주 듣는 질문입니다."라고 그는 말합니다. "현재 [Kovaco는] 대부분의 사용 사례를 수용할 수 있는 다양한 배터리 및 충전 옵션을 제공하여 이러한 문제를 해결하고 있습니다." 그러나 이로 인해 여러 제품과 공급업체를 관리해야 하는 관련 문제가 발생합니다.
볼보 리드 차지
볼보는 L20 Electric 및 L25 Electric 휠 로더, ECR18 Electric, E18 Electric 및 ECR25 Electric 소형 굴착기를 포함하여 라인업에 5가지 소형 배터리 구동식 구성 옵션을 통해 배터리 전기 자동차(BEV) 부문을 주도하고 있습니다.{0}}
Arnold는 "지금까지 우리가 본 모든 것에서 우리의 전기 기계는 기존의 디젤 엔진과 비슷하거나 더 나은 성능 수준을 제공합니다."라고 말합니다. "예를 들어, ECR25 Electric 소형 굴삭기의 굴착 깊이는 9피트입니다.
1인치 및 5,020lbf의 돌파력. L25 전기 소형 휠 로더는 완전{6}}회전 덤프 하중이 3.7톤, 덤프 높이가 8.2피트, 중량이 4,409파운드입니다. 페이로드 포크 부하 용량.
"몇 가지 예외는 연속 모터 출력이 약간 증가하고 ECR25 전기 굴삭기의 작동 중량이 약간 더 높다는 점입니다."라고 그는 말합니다. "그리고 L25 전기 휠 로더의 경우에도 디젤 모델에 비해 작동 중량이 약간 더 높고 정적 덤프 하중도 더 높습니다."
하지만 성능은 사양 그 이상입니다. "이미 볼보 전기 장비를 사용하고 있는 계약업체들은 성능 면에서 차이를 알 수 없다고 보고하고 있습니다."라고 Arnold는 말합니다.
Baltic Sands의 이사인 Jacques Marais는 "3개월 동안 [볼보 전기 소형 장비]를 테스트한 결과 이 기계는 동일한 크기의 디젤 기계에서 기대할 수 있는 성능과 배기가스 배출이 전혀 없는 뛰어난 성능을 보였습니다."라고 말했습니다.
Kovaco Electric, 스키드-스티어링 및 미니 로더 옵션 제공
2015년에 Kovaco Electric은 최초의 완전 전기식 스키드{2}}스티어 로더인 Elise 900을 시장에 출시했습니다. 240Ah 배터리 사용 시 최대 6시간, 400Ah 배터리 사용 시 최대 8시간 작동이 가능합니다. 기존 스키드 스티어와 비교한 출력 등가성은 240Ah 배터리 사용 시 30.8hp, 400Ah 배터리 사용 시 52.3hp입니다. 이 장치는 3개의 전기 모터로 구동되며, 그 중 2개는 주행용으로, 1개는 유압 시스템용으로만 사용됩니다.
"자체 내부 계산에 따르면 Kovaco Electric은 중장비 운영자가 Elise 900 전기 스키드{5}}전기 스키드 로더를 비교적 가격과 사양이 비슷한 디젤 스키드 스티어보다 사용한다면 3,000시간 동안 약 18,000달러를 절약할 수 있을 것으로 추정합니다."라고 Schinasi는 말합니다. "이는 연료 및 유지 관리 비용이 약 75% 절감되었음을 의미합니다. 온라인 검색에 따르면 평균 스키드-스티어 수명은 5,000시간입니다. 적절한 관리와 유지 관리를 통해 우리 배터리는 그보다 오래 지속되어야 합니다. Kovaco Electric 배터리는 1,700+ 최대 80%의 용량을 제공할 수 있으므로 로더 수명 동안 지속되어야 합니다."
이 회사는 MiniZ 컴팩트 트랙 로더도 제공합니다. "Kovaco Electric MiniZ 컴팩트 트랙 로더의 전기 배터리 옵션 가격은 디젤 엔진 제품과 거의 동일하거나 약간 더 높습니다"라고 Schinasi는 말합니다. "초기 투자 비용은 약간 높을 수 있지만 기계 수명 동안의 운영 비용과 유지 관리 비용 절감 효과는 초기 자본 지출 프리미엄을 정당화하는 것 이상입니다.
Schinasi는 "동일 등급의 로더와 비교할 때 MiniZ 전기 로더는 상당히 낮은 운영 비용으로 유사한 디젤 미니 로더와 유사한 성능을 발휘합니다"라고 말합니다. "우리 기계는 또한 원격 제어 작동, 즉각적인 토크, 저소음 및 기타 여러 이점을 포함하여 동급의 디젤 기계가 제공하지 못하는 기능도 제공합니다. 이러한 기능은 기존 디젤 기계를 사용할 수 없었던 완전히 새로운 잠재적 응용 분야를 소개합니다.
"한 가지 예는 이른 아침의 조경 작업입니다. 디젤 장비는 매우 시끄럽고 소음 조례로 인해 이른 아침 사용이 제한될 수 있습니다."라고 그는 말합니다. "반면에 MiniZ는 매우 조용하며 이른 아침 조경 및 방해를 최소화하면서 응용 분야에 사용할 수 있습니다."
두산밥캣, 완전-전기 CTL 출시
두산밥캣은 지난 1월 4일 라스베이거스에서 열린 Consumer Electronics Show 2022에서 완전{0}}전기식 Bobcat T7X 컴팩트 트랙 로더(CTL)를 공개했습니다. 이 CTL은 모든 유압 장치와 구성 요소를 완전히 제거한 동급 최초의 기계로, 디젤-유압 장치보다 10배 더 조용합니다.
T7X의 독특한 디자인은 디젤-유압 버전보다 부품 수가 거의 50% 적습니다. 기존의 유압 작업 그룹은 전기 실린더와 전기 구동 모터로 구성된 전기 구동 시스템으로 완전히 대체되었으며, 이는 사실상 유체가 없음을 의미합니다. 57갤런에 비해 친환경{5}}친환경 냉각수만 1쿼트만 필요합니다. 동등한 디젤-유압 모델의 유체. 이 기계는 연간 유지관리 비용 절감과 디젤, 엔진 오일, 디젤 배기유체 및 유압 부품의 제거를 고려하면 일일 운영 비용을 낮출 것을 약속합니다.
Doosan Bobcat의 글로벌 혁신 담당 부사장인 Joel Honeyman은 "이 기계는 완전히 배터리로 구동되며 디젤 엔진보다 성능이 뛰어나도록 설계되었습니다."라고 말합니다. "이 기계는 전기 추진으로 더욱 지능적이고 생산적입니다. 고성능 토크로 조용하고 - 탄소 배출을 제거하면서 이전 제품보다 강력합니다."
T7X의 전기 플랫폼은 모든 작동 속도에서 순간 출력과 최대 토크를 제공합니다. 표준 유압 시스템이 전력을 축적하는 데 지연이 없습니다. 이 기계는 두산밥캣의 기술 파트너인 Green Machine Equipment Inc.와 함께 개발한 62-kW 리튬 이온 배터리에서 전력을 공급받습니다.
Honeyman은 "전력 관리 시스템의 지능은 부하가 증가하는 시기를 감지하도록 프로그래밍되어 있습니다."라고 말합니다. "필요하지 않을 때는 자동으로 전원을 차단하여 에너지와 런타임을 보존합니다. 디젤 엔진과 달리 이 전기- 동력 기계 및 전력 관리 기술은 작업 중일 때만 에너지를 소비합니다." 정확한 실행 시간은 애플리케이션에 따라 다르지만 지능형 작업 모드를 사용하면 최대 4시간의 연속 작동 시간과 간헐적인 사용 시 하루 종일 작동할 수 있습니다.
양방향 텔레매틱스 통신은 -기계 성능에 대한 필수 데이터와 함께 작업자 중심 데이터를 제공하여 기계 기본 설정을 변경하고, 특정 작업 상황에 맞게 성능을 조정하고, 제품 기능을 업그레이드합니다. 여기에는 최대 토크에서의 가변 구동 속도와 디젤-유압 기계에서는 불가능한 기타 기능이 포함됩니다.
"우리는 배터리 전력을 절약하기 위해 작업에 따라 소프트웨어를 통해 개발한 다양한 작업 모드를 사용합니다."라고 Honeyman은 말합니다. "우리는 Eco 모드, Advanced 모드, 심지어 Beast 모드까지 갖추고 있어 필요할 때 드라이브 시스템에 순간적인 완전 토크를 순간적으로 제공합니다."
두산밥캣은 모션 제어 부품 및 시스템 분야의 세계적인 개발업체인 무그(Moog Inc.)와 협력하여 T7X의 전자 제어 기능에 대한 연구 개발 속도를 가속화했습니다. Moog Inc.의 회장 겸 CEO인 John Scannell은 "두산밥캣과 마찬가지로 우리도 전기화, 자동화, 연결성이 서로 밀접하게 연관되어 있다고 믿습니다."라고 말했습니다.
유압 시스템을 제거하려면 부착 측면과 다른 접근 방식이 필요합니다. Bobcat은 모든-전기 장치 제품군을 선보일 예정입니다. 처음으로 개발된 것에는 전기로 구동되는 송곳, 각도 빗자루 및 집게가 포함됩니다.
T7X는 렌탈 업계의 리더 중 한 곳으로부터 중요한 지원을 받는 것으로 보입니다. 북미 지역에 1,025개 이상의 지점을 두고 있는 Sunbelt Rentals는 대규모 Bobcat T7X CTL 및 전기 소형 굴삭기에 막대한 투자를 하기 위해 전략적 파트너십을 체결했습니다. 이 굴삭기는 공동 브랜드로 출시되어 2022년 이후부터 출시될{5}} 것입니다. Sunbelt Rentals는 Bobcat의 배터리 전기 기술을 채택하고 이를 고객에게 제공하는 최초의 국내 장비 렌탈 회사가 되어 두 회사의 환경, 사회 및 거버넌스 초점을 지원할 것입니다.
KATO-CES를 통해 고객이 코드를 자르는 것이 가능해졌습니다.
KATO-CES는 배터리 전기 미니-굴착기 - 5피트. 2-인치의 9VXB 두 가지 모델을 제공합니다. 굴착 깊이와 버킷 힘은 2,360lbs., 7ft의 17VXB입니다. 파는 깊이와 3,687lbs의 버킷 힘. 장비는 표준 유압 시스템을 활용하므로 디젤 버전과 동일한 부속 장치를 계속 작동할 수 있습니다.
KATO-CES의 Bart DeHaven은 "수요가 있고 시장이 있으며 성장하고 있습니다."라고 말합니다. "지금은 실내 및 제한된 공간에 적용하는 데 더 가깝습니다." 여기에는 고객이 엄격하게 통제된 환경을 원하는 식품 또는 의약품 관련 응용 분야가 포함됩니다.
기계 사양은 디젤 엔진과 매우 유사합니다. "전기 장치는 디젤 장치보다 약간 무겁지만 굴착 깊이는 여전히 동일합니다."라고 DeHaven은 말합니다. "이 기계의 유일한 단점은 작동 시간입니다. 디젤 기계에서 해야 할 일은 디젤 엔진이 들어 있는지 확인하고 하루 24시간, 일주일 내내 작동할 수 있다는 것입니다." 그러나 전기 기계에는 충전 시간이 필요합니다. "8시간을 사용하려면 8~12시간을 충전해야 합니다."
배터리 기계의 가장 큰 관심사는 올바르게 충전하는 것입니다. DeHaven은 "2~3개월 동안 충전하지 않고 방치할 수는 없습니다."라고 말합니다. "온보드 컴퓨터 시스템은 배터리를 천천히 소모합니다." 온보드 컴퓨터는 최신 텔레매틱스 서비스 및 진단을 허용하기 위해 거의 항상 실행됩니다.
그러나 유지 관리 및 관련 비용 측면에서는 배터리 전력이 가장 큰 비중을 차지합니다. 디젤의 경우 에어 필터, 오일 레벨, 냉각수 레벨 등을 확인해야 합니다. DeHaven은 "배터리가 장착된 굴삭기를 사용할 때 LED 라이트 스크린에서 충전 상태를 확인하기만 하면 됩니다"라고 말합니다. "배터리를 사용하면 DPF 필터가 막히거나 불량 디젤 연료가 들어갈 염려가 없습니다."
배터리 수명 측면에서는 디젤 동력에 비해 유리한 것으로 보입니다. "지금 당장은 디젤 엔진의 수명보다 수명이 더 길어야 합니다."라고 DeHaven은 말합니다. 그러나 기계를 사용하는 날씨, 고객이 배터리를 충전하는 방식 등 외부 영향도 있습니다.
KATO-CES는 수년간 이러한 기계의 플러그인 전기 버전을-제공해 왔습니다. DeHaven은 "수년 동안 전기 제품을 사용해 온 동일한 고객 중 일부는 배터리 기계를 찾는 고객이기도 합니다"라고 말합니다.
DeHaven은 "대부분의 렌탈 고객은 배터리가 최선이라는 사실을 깨닫고 있습니다."라고 말합니다. 플러그인 전기에는 더 많은 제한이 있습니다. "크기를 늘리기 전에 기계와 함께 제공되는 코드를 200피트 또는 300피트만 실행할 수 있습니다. 왜냐하면 전원 - 단-상 230볼트 또는 삼-상 480볼트 -에서 전류량이 떨어지기 때문입니다... 해당 전원에서 멀어질수록.
"배터리 기계를 사용하면 충전만 하면 원하는 것은 무엇이든 할 수 있습니다."라고 그는 계속합니다. "누군가가 코드를 밟거나 코드가 손상될 염려가 없습니다. 기계를 작동하는 동안 코드가 완전히 제거됩니다. 배터리 기계가 시장을 장악했기 때문에 우리는 전기 플러그인 기계를 그렇게 많이 판매하지 않습니다." 그러나 학습 곡선이 있습니다. 충전 과정 및 기기 전원 연결 시기와 관련된 교육이 필요합니다.
현재 비용은 배터리 전력의 폭넓은 채택을 가로막는 가장 큰 제한 요소 중 하나입니다. DeHaven은 "이들에 대한 연구 및 개발 비용은 매우 비쌉니다."라고 말했습니다. 이로 인해 초기 구매 가격이 훨씬 높아집니다. "기계 대 기계로 전환하면 배터리 [버전]은 동일한 모델, 동일한 등급의 디젤 기계의 약 두 배입니다. 그 중 많은 부분이 배터리 기술 자체의 비용과 관련이 있습니다. 비용은 내려갈 것이지만, 디젤 기계와 [동등한] 비용- 수준으로 내려갈지는 모르겠습니다.
"미국 시장에서는 [배터리 기계에 대한] 수요가 증가하고 있습니다. 계속해서 성장할 것입니다."라고 그는 예측합니다. 그러나 현재는 여전히 전문 도구입니다. "디젤 기계를 위한 자리는 항상 있을 것이라고 생각합니다. 하지만 배터리 기계를 위한 자리도 있다고 생각합니다. 지금 당장은 비용이 훨씬 더 들고 실행 시간 제약이 있기 때문에 조만간 디젤 기계를 추월할 것이라고는 생각하지 않습니다."
