Perkins переводит свою водородно-комбинированную силовую установку из концепта в рабочую машину.
Perkins внедряет водородно-гибридную силовую установку в рабочую машину. Компания интегрирует демонстратор в измельчитель Terex Ecotec TDS 820. Электрическая поддержка помогает справляться с требовательными нагрузками. Электродвигатель и мотор-генератор обеспечивают суммарно 508 л.с. В этом тесте важнее не только мощность. Читайте далее наши мысли о водородном сгорании и его перспективах.
В прошлом году на bauma в Мюнхене я встречался с инженерами Perkins, но мы на самом деле не так много говорили о дизеле. Наш разговор был скорее о батареях, технологиях электрической поддержки и гибридных двигательных платформах, рассчитанных на альтернативные топлива. Конечно, тогда я думал, что многие из этих крупных концепций (от батарей к водородному сгоранию) — это именно большие концепты, и задавался вопросом, попадут ли эти технологии в реальные применения.
Тем не менее, Perkins только что объявила, что интегрирует свою водородно-гибридную промышленную открытую силовую установку (IOPU) в измельчитель Terex Ecotec TDS 820. Объявленное в начале октября сотрудничество переводит Project Coeus из холодно названного концепта в реальный испытательный двигатель в рабочей машине. Из пресс-релиза:
«Демонстрация в машине — ключевой этап для команды», — говорит Энди Кёртис, директор по решениям для клиентов в Perkins. «Показ системы, работающей в реальном приложении, признает прогресс, достигнутый за последние два года. С самого начала проекта мы знали, что хотим работать с Terex и его подразделением Ecotec по оборудованию для охраны окружающей среды. Terex — один из мировых лидеров среди OEM для мобильной переработки древесины, биомассы и оборудования для переработки — и, по нашему мнению, это отличное соответствие для гибридной IOPU. Мы были рады, когда они приняли наше предложение, и теперь совместно работаем на нашем исследовательско-разработческом объекте в Питерборо для установки и демонстрации системы».
Perkins официально запустила Project Coeus в октябре 2023 года. Проект направлен на разработку взаимозаменяемой гибридной силовой установки, подходящей в качестве прямой замены дизеля. Гибрид — это концепция двигателя со spark-ignition (зажиганием от свечи), основанная на дизеле Perkins 1206 объёмом 7 литров. Прототипная система разработана в партнёрстве с Equipmake и Лафбороским университетом. Исследуются четыре топлива: водород, этанол, метанол и биометан. Подобные концепции появляются по всему рынку внедорожных двигателей; «многотопливные двигатели» входят в наш список из десяти трендов, трансформирующих индустрию строительной техники в 2026 году.
Проект стал возможен благодаря поддержке правительства Великобритании в размере 11,14 миллионов фунтов стерлингов через Advanced Propulsion Centre UK. Кто за что отвечает в этом партнёрстве?
- Perkins возглавляет проект и разработала конфигурируемую платформу с воспламенением от свечи.
- Equipmake поставляет инжиниринг электрификации, включая заказной тяжёлый электродвигатель, инвертор на карбиде кремния и сопутствующую силовую электронику. Компания также интегрировала мотор-генераторный блок (MGU) с двигателем Perkins.
- Лафборо выступает университетским партнёром по инжинирингу.
Perkins и Terex переходят от разработки к испытаниям в машине. Команда Perkins по инженерии клиентских машин в данный момент устанавливает водородно-гибридную систему на исследовательско-разработческом объекте компании в Питерборо, Великобритания. Perkins выбрала бизнес Ecotec Terex из‑за его применений в переработке древесины, биомассы и вторсырья — что хорошо сочетается с экологической направленностью Project Coeus. Из пресс-релиза:
«Оборудование Ecotec перерабатывает отходы, такие как древесные отходы, биомассу и строительный мусор, помогая клиентам восстанавливать пригодные к использованию ресурсы и снижать зависимость от свалок», — говорит Конор Хегарти, директор бизнес-линии Ecotec. «Хотя наши продукты уже оказывают положительное экологическое влияние посредством выполняемой работы, мы постоянно внедряем инновации, чтобы сделать машины более устойчивыми. Проекты вроде Coeus позволяют нам исследовать технологии с более низким уровнем выбросов, которые могут помочь соответствовать будущим экологическим требованиям, при этом продолжая обеспечивать мощность, надёжность и производительность, которых наши клиенты ожидают от оборудования Ecotec».
Как работает этот водородно-гибридный комплекс?
Perkins 1206 hydrogen-hybrid IOPU сочетает двигатель со свечой зажигания и электрическую поддержку. Электроподдержка означает, что электродвигатель добавляет мощность и крутящий момент, помогая двигателю, особенно когда машина внезапно сталкивается с большой нагрузкой. Мотор-генераторный блок (MGU) обеспечивает эту электрическую помощь. Этот 1206 водородно-гибридный IOPU сконструирован для выдачи в сумме 379 киловатт, или 508 лошадиных сил, при питании газообразным водородом. Блок обеспечивает 1 938 ньютон-метров крутящего момента (примерно 1 429 фунт-фут) в диапазоне 1 200–1 500 об/мин. Perkins отметил, что двигатель потребовал продвинутой гибридной системы охлаждения, разработанной для снижения расхода топлива и шума IOPU, с использованием технологии охлаждения по требованию. Были и другие задачи, по словам Perkins.
«Другая разница — это переходная реакция», — сказал Иэн Эванс, инженерный менеджер в Perkins. «Для водорода мы должны более тщательно управлять потоком воздуха через двигатель, опираясь на характеристики турбонаддува. Нельзя просто подать топливо в двигатель и получить переходную реакцию, как это можно с дизельным двигателем. Чтобы минимизировать эту разницу, мы используем гибридную систему, которая имеет мгновенный крутящий момент».
Ecotec TDS 820 — требовательное испытательное применение
TDS 820 — довольно суровое устройство. Это гусеничный, медленноходный, высокомоментный измельчитель. Он может перерабатывать древесные отходы, биомассу и строительный мусор. Машина оснащена двумя независимо приводимыми валами по примерно 2 метра с небольшим (6 футов 7 дюймов), каждый из которых имеет сварные режущие зубья. Независимые коробки передач позволяют валам работать отдельно, что помогает уменьшить наматывание материала. Гидростатический привод поддерживает двунаправленное измельчение и защищает машину при встрече с неизмельчаемыми объектами. Операторы даже могут настраивать программы измельчения для разных материалов. TDS 820 представляет собой хорошую нагрузочную проверку для демонстратора.
Будем открыты к гибкости топлива в будущем
Похоже, Perkins только готовит демонстратор к испытаниям в машине, и компания не публиковала результаты по расходу водорода, заправке, выбросам или иным параметрам. И я понимаю, что водородный двигатель сейчас может казаться непрактичным, в том числе из‑за отсутствия инфраструктуры заправки водородом, но водородное сгорание также представляется очень практичной концепцией. Вместо капитальной переделки машины вокруг массивных батарей или топливных элементов, двигатель со свечой зажигания на водороде может вписаться в моторный отсек и режим работы широкого спектра строительной техники. Водород может обеспечить скорость заправки, рабочие циклы и общую архитектуру двигателя, привычные для бензиновых и дизельных машин. Эта знакомость важна для менеджеров парка и механиков.
Не поймите меня неправильно: я считаю, что оборудование на батареях однозначно имеет своё место. Так же и дизель. Но крупные внедорожные машины создают другие вызовы. Средние и большие строительные машины часто работают длительными, непрерывными сменами и эксплуатируются вдали от электрической инфраструктуры. Батареи тяжёлые и дорогие. Кроме того, меняется вся логика восполнения энергии — рабочий процесс заправки должен кардинально измениться.
Водородное сгорание предлагает иной путь к нулевым (или низким) выбросам, используя двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, схожий с бензиновыми силовыми установками. Двигатели на водороде могут работать на газообразном водороде и в основном выделять водяной пар (хотя может потребоваться система постобработки); при сгорании водорода при высоких температурах может образовываться оксид азота (NOx), который является загрязнителем.
Двигатели на водороде можно заправлять топливозаправщиком. Парки могут быстро заправлять технику в поле, не ожидая зарядки батарей или установки высокомощной электрической инфраструктуры. Сгорание водорода также избегает массивных аккумуляторных батарей, требуемых для полноценной электрификации крупных машин. Это может снизить добавленный вес и сохранить полезную нагрузку, производительность копания, баланс и компоновку машины. Конечно, этот гибрид Perkins использует батарею, согласно инженерному обновлению Perkins. Но такие гибриды обходятся без больших ёмкостей батарей, необходимых для эквивалентной полностью электрической машины. Производители машин также могут сохранить большую часть существующей архитектуры двигателя, охлаждения, гидравлики, шасси и трансмиссии, то есть им не придётся радикально перенастраивать конструкции.
Очевидно, что водороду ещё предстоит заслужить место на стройплощадке, и такие испытания помогут показать, где он уместен. Но давайте сохранять открытость. Потенциал для более чистой энергии заслуживает справедливого шанса, и мне лично интересно увидеть это в действии.
Кит Гриббинс — руководитель контента в Construction Equipment, где он ведёт редакционную стратегию в печати, цифровых и видеоканалах и в социальных сетях. Награждённый журналист с более чем 20-летним опытом, Кит получил 17 национальных и региональных редакционных наград и известен своим практическим стилем репортажей, регулярно посещая производителей, эксплуатируя технику и освещая крупные отраслевые события по всему миру.
John Deere запускает конкурс Building America Excavator на Conexpo.
Подходит ли вам «оборудование как услуга»?
Идеальный партнёр подрядчика по мощности. Знакомьтесь: KAESER M59PE.
Портативный компрессор M125. Регулируемое давление. Необычайная надёжность.
Три C в заданиях на обслуживание оборудования: жалоба, причина и корректировка.
Видео: что делает Genie GTH-1544 погрузочно-перевозочной машиной?
Оставайтесь в движении с этими советами по техническому обслуживанию на дорогах.
Защита вашего портативного компрессора круглый год.