"Nous pensons que le marché est déjà accepté pour les utilisations spécifiques où les exigences en matière d'émissions, de bruit et de stockage du carburant du diesel présentent des risques pour la santé, le bruit et l'environnement", déclare Joe Schinasi, de Kovaco Electric. De tels scénarios incluent la construction intérieure, l'agriculture et l'élevage, le tourisme, les centres de villégiature, etc. « Dans ces applications, les équipements électriques sont clairement avantageux.
« Cela dit, nous pensons qu'il faudra peut-être encore cinq à dix ans pour que les équipements lourds électriques dépassent le diesel en pourcentage des ventes, car il existe certaines dépendances persistantes qui doivent encore être résolues », note-t-il, comme la technologie des batteries, le coût des batteries, l'infrastructure de recharge, le niveau de confort de l'acheteur avec les équipements électriques, etc.
Mais les préoccupations potentielles des clients doivent être prises en compte. « Pour que les équipements électriques deviennent la norme, les machines doivent être conçues et éprouvées pour répondre aux principales préoccupations exprimées par les acheteurs sceptiques concernant la capacité énergétique, les performances et le prix », déclare Lars Arnold, chef de produit électromobilité chez Volvo Construction Equipment.
Les premiers efforts de Volvo pour gagner l'acceptation des clients se concentrent sur les chargeuses sur pneus et les pelles compactes alimentées par batterie. "Nous avons commencé avec des machines compactes dans notre parcours d'électrification car elles sont polyvalentes et très demandées, et les options de batterie actuelles fonctionnent mieux sur les machines plus petites pour le moment", explique Arnold. "Pour les machines plus grandes, il peut s'agir d'un mélange de solutions comme la récupération d'énergie, les piles à combustible, le câble électrique et les carburants alternatifs.
« Dans cinq à dix ans, tous les nouveaux modèles de pelles compactes et de chargeuses sur pneus Volvo seront probablement électriques », prédit-il. "Nous étudions également l'électrification d'autres types de machines. L'électrification de machines plus grandes reste un défi, mais nous recherchons activement des solutions. Les modèles pleine grandeur seront probablement un mélange de diesel, d'hybride et d'électrique d'ici la fin de cette décennie. "
Une approche holistique
Une approche globale est nécessaire pour comparer les machines électriques à leurs équivalents diesel-.
"Les machines électriques ont un prix d'achat plus élevé que leurs équivalents diesel, mais le coût total de possession doit être pris en compte lors de leur évaluation, y compris les économies de carburant et la durée de vie prolongée des composants dues à l'absence de moteur, ce qui réduit les coûts globaux de maintenance", explique Arnold. "Les batteries lithium-ion et les moteurs électriques de pointe ne nécessitent aucun entretien-. La durée de vie des composants électriques de la batterie doit être égale ou supérieure à celle du moteur diesel d'une machine conventionnelle."
La technologie des batteries continue également de progresser. "La technologie lithium-ion utilisée dans nos batteries est de loin supérieure à l'ancienne technologie au plomb-acide ou au nickel-cadmium à laquelle nous pensons parfois dans les véhicules électriques", explique Arnold. "Les batteries avancées de Volvo n'ont pas d'effet mémoire et subissent moins de perte de puissance par temps froid. Avec une batterie de voiture au plomb-acide de 12 V, la capacité est considérablement réduite dès qu'il fait froid. C'est moins le cas avec ces batteries."
Les machines électriques ajoutent également de la valeur en ciblant de nouveaux segments de travail. "Disposer d'une machine à zéro-émissions pourrait donner un avantage aux entrepreneurs lorsqu'ils soumissionnent pour des travaux ayant des objectifs de développement durable ou des travaux en intérieur", explique Arnold. « Leurs niveaux sonores plus faibles pourraient leur permettre d'être utilisés lorsque des restrictions sonores sont en place, comme le travail de nuit dans des zones densément peuplées. Et nous entendons constamment parler d'autres applications de niche inadaptées aux machines diesel conventionnelles, où une pelle électrique ou une chargeuse sur pneus peuvent faire le travail.
La valeur résiduelle est une autre considération. Comme l'explique Arnold : « Avec les engins de chantier diesel, la durée de fonctionnement est définie par la durée de fonctionnement du moteur, et de nombreuses heures sont comptées lorsque la machine est inactive. Avec l'électrique, dès que l'opérateur arrête de travailler (par exemple, en attendant qu'un tuyau soit placé dans une tranchée qu'il vient de creuser), les moteurs s'éteignent et aucune heure de fonctionnement n'est accumulée. des heures économisées, des coûts d'exploitation réduits et, par conséquent, un coût total de possession réduit. Ils contribuent également à améliorer la valeur de revente.
Aborder la durée de vie de la batterie
Un critère de performance qui reste inconnu est la durée de vie de la batterie. "Nous ne savons pas encore combien de temps dureront les batteries des équipements de construction électriques, car les machines sont très récentes, mais nous estimons que la batterie pourrait durer environ 10 ans", explique Arnold. "Il est difficile de dire quels seront les coûts d'ici là. Dans ces premiers stades d'utilisation et de développement ultérieur, ce sont le temps de charge et la durée de vie de la batterie qui peuvent être le plus améliorés. Nous continuons à rechercher, développer et proposer une gamme plus large d'options de charge.
« À mesure que les véhicules électriques continuent de se déployer sur le marché, des infrastructures de recharge améliorées suivront », prédit-il. « La technologie des batteries utilisée dans nos équipements est très similaire, sinon identique, à celle utilisée dans les voitures électriques et les camionnettes. À mesure que la technologie des batteries progresse, des mises à jour similaires seront mises en œuvre dans les équipements de construction.
Schinasi partage un point de vue similaire sur l'innovation en matière de batteries. "Les principaux défis techniques auxquels nous et nos clients sommes confrontés sont la durée de fonctionnement de la batterie et son chargement. C'est l'équivalent lourd de l'anxiété d'autonomie dans les voitures électriques. La batterie durera-t-elle pendant toute la durée du quart de travail ? Y aura-t-il une alimentation électrique appropriée sur place pour la charger (par exemple, monophasée ou triphasée) ? Combien de temps la batterie prendra-t-elle pour se charger ? Ce sont des questions que nous entendons fréquemment", commente-t-il. "Actuellement, [Kovaco résout] ces problèmes en proposant une variété d'options de batterie et de chargement pour répondre à la plupart des cas d'utilisation." Mais cela crée des défis liés à la gestion de plusieurs offres et fournisseurs.
Volvo mène la charge
Volvo est à la pointe du secteur des véhicules électriques à batterie (BEV) avec cinq options de construction compactes-alimentées par batterie dans sa gamme, notamment les chargeuses sur pneus électriques L20 et L25 électriques, ainsi que les pelles compactes électriques ECR18, E18 électriques et ECR25 électriques.
"Dans tout ce que nous avons vu jusqu'à présent, nos machines électriques offrent des niveaux de performances similaires ou supérieurs à ceux de leurs équivalents diesel conventionnels", déclare Arnold. "Par exemple, la pelle compacte électrique ECR25 a une profondeur de creusement de 9 pieds.
1 po et une force d'arrachement de 5 020 lbf. La chargeuse sur pneus compacte électrique L25 a une charge de basculement à tour complet de 3,7 tonnes, une hauteur de déversement de 8,2 pieds et un poids de 4 409 lb. capacité de charge utile de la fourche.
« Les quelques exceptions sont une légère augmentation de la puissance continue du moteur et un poids opérationnel légèrement plus élevé pour la pelle électrique ECR25 », note-t-il. "Et la chargeuse sur pneus électrique L25 présente également un poids opérationnel légèrement plus élevé et une charge de basculement statique plus élevée que le modèle diesel."
Mais les performances ne se limitent pas aux spécifications. « Les entrepreneurs qui utilisent déjà des machines électriques Volvo signalent qu'ils ne peuvent pas faire la différence en termes de performances », explique Arnold.
« Au cours des trois mois où nous avons testé [l'équipement compact électrique Volvo], ces machines ont fonctionné de manière exceptionnelle, correspondant à ce que nous attendions d'une machine diesel de taille égale mais sans émissions », déclare Jacques Marais, directeur de Baltic Sands.
Kovaco Electric propose des options de chargeuses compactes et de mini-chargeuses
En 2015, Kovaco Electric a commercialisé l'Elise 900, la première chargeuse compacte entièrement électrique-. Il offre jusqu'à six heures de fonctionnement avec une batterie de 240 Ah ou huit heures avec une batterie de 400 Ah. L'équivalent de puissance par rapport aux chargeuses compactes classiques est de 30,8 ch avec une batterie de 240 Ah et de 52,3 ch avec une batterie de 400 Ah. L'unité est entraînée par trois moteurs électriques, dont deux sont utilisés pour le déplacement et un pour le système hydraulique uniquement.
"Selon nos propres calculs internes, Kovaco Electric estime qu'un opérateur d'équipement lourd pourrait économiser près de 18 000 $ sur 3 000 heures s'il utilisait notre chargeuse compacte électrique Elise 900- plutôt qu'une chargeuse compacte diesel de prix et de spécifications comparables", explique Schinasi. "Cela représente une économie d'environ 75 % sur les coûts de carburant et de maintenance. Une recherche en ligne indique que la durée de vie moyenne-des chargeuses compactes est de 5 000 heures. Avec un entretien et un entretien appropriés, nos batteries devraient durer plus longtemps. Les batteries Kovaco Electric peuvent fournir 1,700+ charges jusqu'à 80 % de leur capacité et devraient donc durer pendant toute la durée de vie de la chargeuse."
L'entreprise propose également la chargeuse compacte sur chenilles MiniZ. « Les options de batterie électrique de la chargeuse compacte sur chenilles Kovaco Electric MiniZ sont proposées à un prix presque identique ou légèrement supérieur à celui de ses homologues à moteur diesel », explique Schinasi. « Même si l'investissement initial peut être légèrement plus élevé, les coûts d'exploitation et les économies de maintenance sur la durée de vie de la machine justifient largement la prime d'investissement initiale.
"Par rapport aux chargeuses de la même classe, la chargeuse électrique MiniZ fonctionne de manière similaire aux mini-chargeuses diesel comparables avec des coûts d'exploitation nettement inférieurs", explique Schinasi. "Nos machines offrent également des fonctionnalités que les machines diesel comparables n'offrent pas, notamment un fonctionnement télécommandé-, un couple instantané, un faible bruit et de nombreux autres avantages. Ces fonctionnalités introduisent un tout nouveau monde d'applications potentielles là où les machines diesel traditionnelles ne pourraient pas être utilisées.
"Un exemple est celui des travaux d'aménagement paysager tôt le matin. Les équipements diesel sont très bruyants et les ordonnances sur le bruit peuvent empêcher leur utilisation tôt le matin", commente-t-il. "En revanche, le MiniZ est très silencieux et pourrait être utilisé pour un aménagement paysager et des applications tôt le matin avec un minimum de perturbations."
Doosan Bobcat déploie des CTL entièrement-électriques
Doosan Bobcat a dévoilé sa chargeuse compacte sur chenilles (CTL) Bobcat T7X entièrement électrique au Consumer Electronics Show 2022 à Las Vegas le 4 janvier. Cette CTL est la première machine de ce type à éliminer complètement tous les composants et systèmes hydrauliques, ce qui donne une machine 10 fois plus silencieuse que son équivalent diesel-hydraulique.
La conception unique du T7X comporte près de 50 % de pièces en moins que la version diesel-hydraulique. Le groupe de travail hydraulique traditionnel a été complètement remplacé par un système d'entraînement électrique composé de vérins électriques et de moteurs d'entraînement électriques, ce qui signifie pratiquement aucun fluide. Un seul litre de liquide de refroidissement respectueux de l'environnement est requis, contre 57 gallons. de fluide dans le modèle hydraulique diesel-équivalent. La machine promet de réduire les coûts d'exploitation quotidiens si l'on considère la réduction des coûts de maintenance annuels et l'élimination du diesel, de l'huile moteur, du liquide d'échappement diesel et des pièces hydrauliques.
« La machine est entièrement alimentée par batterie et est conçue pour surpasser ses homologues diesel », déclare Joel Honeyman, vice-président de l'innovation mondiale chez Doosan Bobcat. "La machine est plus intelligente et plus productive avec la propulsion électrique. Elle est silencieuse avec un couple de performance élevé-, et elle est plus puissante que tout ce qui a précédé - tout en éliminant les émissions de carbone."
La plate-forme électrique du T7X permet d'obtenir une puissance instantanée et un couple maximal à chaque vitesse de fonctionnement. Il n'y a aucun délai pour qu'un système hydraulique standard accumule de la puissance. La machine est alimentée par une batterie lithium-ion de 62-kW développée avec Green Machine Equipment Inc., le partenaire technologique de Doosan Bobcat.
"L'intelligence du système de gestion de l'énergie est programmée pour détecter quand les charges augmentent", explique Honeyman. "Il coupe automatiquement l'alimentation lorsqu'il n'est pas nécessaire, ce qui préserve l'énergie et l'autonomie. Contrairement à son homologue diesel, cette machine électrique-et sa technologie de gestion de l'énergie ne consomment de l'énergie que lorsqu'elle est au travail." Bien que la durée de fonctionnement exacte varie selon l'application, l'utilisation de modes de travail intelligents peut permettre jusqu'à quatre heures de fonctionnement continu et une journée complète de fonctionnement en utilisation intermittente.
La communication télématique bidirectionnelle-fournit des données intégrales sur les performances de la machine, ainsi que des données axées sur l'opérateur-pour modifier les préférences de la machine, adapter les performances à certaines situations de travail et mettre à niveau les fonctionnalités du produit. Cela inclut une vitesse de transmission variable à plein couple et d'autres fonctionnalités impossibles avec une machine hydraulique diesel-.
"Nous utilisons différents modes de travail que nous avons développés via un logiciel, en fonction de la tâche, pour aider à économiser l'énergie de la batterie", explique Honeyman. "Nous disposons d'un mode Eco, d'un mode Advanced et même d'un mode Beast, qui fournit de courtes impulsions de couple instantané complet au système d'entraînement en cas de besoin."
Doosan Bobcat a collaboré avec Moog Inc., un développeur mondial de composants et de systèmes de contrôle de mouvement, pour accélérer le rythme de la recherche et du développement des capacités de contrôle électronique du T7X. « Comme Doosan Bobcat, nous pensons que l'électrification, l'automatisation et la connectivité vont de pair », déclare John Scannell, président-directeur général de Moog Inc.
La dépose du système hydraulique nécessitera une approche différente du côté des accessoires. Bobcat présentera une gamme d'accessoires entièrement-électriques. Les premiers à être développés comprennent une tarière électrique-, un balai angulaire et un grappin.
Le T7X semble bénéficier du soutien essentiel de l’un des leaders du secteur de la location. Sunbelt Rentals, qui compte plus de 1 025 sites en Amérique du Nord, a conclu un partenariat stratégique pour réaliser un investissement important dans une vaste flotte de CTL Bobcat T7X et de pelles compactes électriques, qui seront comarquées- et rendues disponibles en 2022 et au-delà. Sunbelt Rentals sera la première société nationale de location d'équipements à adopter la technologie électrique sur batterie de Bobcat et à la mettre à la disposition de ses clients, soutenant ainsi l'orientation environnementale, sociale et de gouvernance des deux sociétés.
KATO-CES permet aux clients de couper le cordon
KATO-CES propose deux modèles de mini-pelles électriques à batterie - la 9VXB avec un diamètre de 5 pieds. 2-pouces. profondeur de creusement et une force de godet de 2 360 lb, et le 17VXB avec un 7 pieds. profondeur de creusement et une force de godet de 3 687 livres. Les machines utilisent un système hydraulique standard afin que vous puissiez toujours utiliser les mêmes accessoires que les versions diesel.
"Il existe une demande et un marché en croissance", déclare Bart DeHaven, KATO-CES. "À l'heure actuelle, il s'agit plutôt d'une application en intérieur et dans un espace confiné." Cela inclut toutes les applications alimentaires ou pharmaceutiques pour lesquelles le client souhaite un environnement strictement contrôlé.
Les spécifications de la machine sont très similaires à celles de leurs équivalents diesel. "L'unité électrique est un peu plus lourde que l'unité diesel, mais la profondeur de fouille est toujours la même", explique DeHaven. "Le seul inconvénient de ces machines est la durée de fonctionnement. Sur une machine diesel, tout ce que vous avez à faire est de vous assurer qu'elle contient du diesel et que vous pouvez la faire fonctionner 24 heures sur 24, sept jours sur sept." Mais les machines électriques nécessitent un temps de charge. "Il faut le charger huit à 12 heures pour en tirer huit heures."
La plus grande préoccupation d’une machine à batterie est de la charger correctement. "Vous ne pouvez pas le laisser reposer pendant deux ou trois mois sans le charger", explique DeHaven. "Le système informatique embarqué videra lentement la batterie." L'ordinateur de bord fonctionne presque tout le temps pour permettre des services télématiques et des diagnostics modernes.
La puissance de la batterie prend toutefois le dessus en matière de maintenance et de coûts associés. Avec le diesel, il faut vérifier le filtre à air, le niveau d'huile, le niveau du liquide de refroidissement, etc. "Lorsque vous utilisez une pelle avec batterie, tout ce que vous avez à faire est de vérifier l'écran lumineux LED pour connaître l'état de charge", note DeHaven. "Avec les batteries, vous n'avez pas à craindre que le filtre DPF soit bouché ou qu'il y ait du mauvais carburant diesel dedans."
En termes de durée de vie de la batterie, il semble se comparer favorablement au moteur diesel. "À l'heure actuelle, la durée de vie devrait être plus longue que celle d'un moteur diesel", déclare DeHaven. Mais il existe des influences extérieures telles que la météo dans laquelle la machine est utilisée et la manière dont les clients chargent les batteries.
KATO-CES propose depuis plusieurs années des versions électriques rechargeables-de ces machines. "Certains des clients qui utilisaient l'électricité depuis des années sont ceux qui recherchent les machines à batterie", note DeHaven.
"La plupart des clients de location se rendent compte que la batterie est la solution", explique DeHaven. La prise électrique-a plus de limites. "Vous ne pouvez faire passer que 200 ou 300 pieds du cordon fourni avec la machine avant de devoir augmenter la taille, car à partir de la source d'alimentation -monophasée-230 volts ou triphasée-480 volts -, il y a une baisse d'ampérage... plus vous vous éloignez de cette source d'alimentation.
"Avec la machine à batterie, ils peuvent faire ce qu'ils veulent à condition qu'elle soit chargée", poursuit-il. "Vous n'avez pas peur que quelqu'un passe sur le cordon ou l'endommage. Cela enlève complètement le cordon lorsqu'il utilise la machine. Nous ne vendons pas autant de machines à prise électrique-parce que les machines à batterie ont pris le contrôle de ce marché. " Mais il y a une courbe d’apprentissage. Une formation est requise concernant le processus de chargement et le moment où brancher les machines.
Actuellement, le coût est l’un des principaux facteurs limitant l’adoption plus large de l’alimentation par batterie. "La recherche et le développement sur ces produits coûtent très cher", explique DeHaven. Cela se traduit par un prix d’achat initial beaucoup plus élevé. "Si vous passez d'une machine à l'autre, la batterie [version] est environ le double du même modèle, de la même classe de machine diesel. Cela tient en grande partie au coût de la technologie de batterie elle-même. Les coûts vont baisser, mais je ne sais pas s'ils descendront un jour là où ils sont [équivalents] en termes de coût-avec une machine diesel.
« Il existe un besoin croissant [de machines à batterie] sur le marché américain. Il va continuer à croître », prédit-il. Mais actuellement, ils restent un outil spécialisé. "Je pense qu'il y aura toujours une place pour les machines diesel, mais je pense aussi qu'il y a une place pour les machines à batterie. Je ne pense tout simplement pas pour le moment, avec le coût bien plus élevé et les contraintes de temps de fonctionnement, qu'elles vont dépasser le diesel de si tôt."
