Роль сучасних двигунів у зменшенні вуглецевого сліду в будівництві

У цій статті ми розповімо про те, яку роль можуть зіграти двигуни у зменшенні викидів діоксиду вуглецю в будівництві.

Сьогодні одна з основних тем обговорення – це глобальні зусилля з досягнення нульових нетто – викидів вуглецевих сполук. У зв’язку з цим багато компаній, що здійснюють свою діяльність в будівельній галузі, стали звертати більше уваги на сучасні технології в області двигунобудування, як найбільш простий і швидкий, хоча і не найдешевший спосіб зменшити вуглецевий слід від своєї діяльності.

У будівельних підрядників, які планують придбати нову будівельну техніку або оновити чинний парк техніки, вже є вибір інноваційних рішень як для дизельних, так і бензинових ДВЗ, які допоможуть їм перейти на техніку з низьким рівнем викидів вуглецю так, щоб при цьому зберегти продуктивність.

Але разом з тим, наявність технологічних досягнень ще більше ускладнює процес прийняття рішення про те, який двигун купити.

Крім вихідної потужності двигуна, витрат на технічне обслуговування і первинних витрат, покупці будівельної техніки змушені також звертати увагу на види палива, паливну ефективність двигуна і системи нейтралізації вихлопних газів.

Але є і хороші новини. Коли мова заходить про доступні двигуни з низьким рівнем шкідливих викидів, європейському ринку обладнання є, що запропонувати.

Дизельні двигуни стандарту Stage V

Хорошим прикладом таких двигунів може служити новий дизельний двигун 4TN86CHT відомого виробника дизельних двигунів Yanmar Europe. Нова модель витрачає менше палива, але при цьому забезпечує потужність 55,4 кВт – на 14% вище, ніж потужність двигунів в лінійці TNV, що мають такий же робочий об’єм 2,1 літра.

Чотирициліндровий двигун 4TN86CHT з рідинним охолодженням, який компанія характеризує як екологічно «чистий» двигун, відповідає вимогам як екологічних стандартів Stage V, прийнятих в ЄС, так і американських стандартів Tier 4. Двигун оснащений системою очищення ОГ із сажовим фільтрам, що вловлює частинки сажі, присутні у вихлопних газах двигуна.

Серійне виробництво двигуна 4TN86CHT зі збільшеною продуктивністю системи нейтралізації вихлопних газів почалося у квітні 2021 року. Компактний розмір двигуна означає, що підрядники можуть спокійно змонтувати цю модель на чинну техніку.

Наскільки ефективно двигуни знижують рівень викидів будівельної техніки

Чималі кошти в розробку екологічного двигуна також вклала британська компанія JCB. Нова лінійка двигунів, що випускаються на заводі компанії JCB Power Systems, розташованому у Великобританії, відповідає вимогам екологічних стандартів Stage V і призначена для позашляхової пересувної та стаціонарної будівельної техніки та для генераторів.

Компанія пропонує чотири модифікації двигуна 448 потужністю від 81 до 129 кВт і з максимальним обертальним моментом в межах від 516 до 690 Нм.

Нова модель 488, більш потужна, ніж модель 430, випущена раніше в класі 56 кВт, була розроблена з таким розрахунком, щоб забезпечити максимальний ККД, низька витрата палива, і, як наслідок, низький рівень викидів CO2.

Крім того, що двигун JCB 448 не поступається за своїми експлуатаційними якостями двигуну 430, він також оснащений гнучкою системою нейтралізації вихлопних газів, що знижує кількість окислів азоту (NOx) в ОГ, яка монтується в систему випуску двигуна.

Модель 448 має компактну конструкцію і типову схему підключення, що полегшують підрядникам монтаж цього двигуна на будівельну техніку.

Дизельні двигуни для компактної будівельної техніки

Для тих, хто цікавиться двигунами невеликих розмірів, базується в Німеччині підрозділ Kubota Business Unit Engine Europe (BUEE) нещодавно розробив дизельний двигун з електронною системою управління D902-K. У порівнянні з двигуном D902, що має механічну систему управління дозуванням паливної суміші, нова модель володіє поліпшеними експлуатаційними характеристиками. Витрата палива в новій моделі зменшена на 5%.

Новий 3-циліндровий двигун Kubota D902-K, який планується запустити в серійне виробництво в 2022 році, має номінальну потужність 18,5 кВт при швидкості обертання 3600 об/хв і є до складу лінійки дизельних двигунів Kubota Super Mini.

“Спроба стиснути все це так, щоб система помістилася в архітектурі дуже-дуже маленьких двигунів вимагає значної зміни конструкції, особливо в зоні кришок робочих циліндрів. Тому довелося проєктувати систему згоряння і систему подачі паливом таким чином, щоб все помістилося без шкоди для довговічності, надійності та продуктивності двигуна “.

Для збирання інформації про двигун, а також регулювання робочих параметрів у режимі реального часу застосовуються протоколи передачі даних CAN (мережі контролерів).

Без системи нейтралізації ОГ, в якій нема потреби, модель D902-K має ті ж розміри, що і її «сестринська» модель з механічною системою управління D902.

За словами Деніела Гранта, компанії вдалося створити двигун, який можна використовувати на техніці з гібридними силовими агрегатами, а також може використовуватися як знімний двигун в компактних фронтальних навантажувачах, мініекскаваторах, підйомниках з люлькою та в іншому підйомному обладнанні.

Бензинові двигуни

На ринку будівельної техніки з бензиновими ДВЗ новий двигун Vanguard V-Twin потужністю 29,9 кВт від найбільшого виробника бензинових двигунів Briggs & Stratton пропонує 25-процентну економію палива.

Відмінною рисою цього двигуна екостандарту Stage V є використання системи упорскування палива з електронним управлінням та електронної системи управління дросельною заслінкою.

“При збільшенні навантаження електронна система управління дросельною заслінкою забезпечує більш плавну і стабільну роботу двигуна, – розповідає директор з маркетингу компанії Briggs & Stratton в регіоні ЄБВА Пол Бремхолл (Paul Bramhall). – Об’єднавши електронну систему упорскування палива та електронну систему управління дросельною заслінкою, ми отримали ефективну альтернативу дизельним двигунам, що підходить для різних застосувань “.

Двигун Vanguard V-Twin потужністю 29,9 кВт можна використовувати як на вантажних автомобілях, так і на невеликій будівельній техніці. Ця модель двигуна не вимагає встановлення системи нейтралізації вихлопних газів або сажових фільтрів.

Двигун Vanguard V-Twin працює тихіше, ніж аналогічні моделі на дизелі, тому підрядники можуть використовувати техніку, оснащену цим двигуном, для виконання робіт у міській межі, де діють норми щодо обмеження шуму і викидів.

Попри те, що панівна частка будівельної техніки як і раніше оснащена дизельними та бензиновими двигунами, в останні роки все більше уваги привертає електроприводна техніка.

Техніка з електроприводним або гібридним силовим агрегатом

Відповідним прикладом такої техніки є нова модель телескопічного навантажувача JCB 525-60E Loadall, в якій традиційний ДВЗ замінили двома електродвигунами потужністю 22 кВт, живлення 96В електричної системи забезпечується внаслідок іонно-літієвої батареї місткістю 24 кВт-год, а для допоміжних функцій і контролера електродвигунів використовується звичайною

Ще один приклад – електричний фронтальний навантажувач WL20-e німецької компанії Wacker Neuson, що привертає увагу підрядників завдяки нульовому рівню викидів.

Фронтальний навантажувач WL20-e масою 2,3 тонни працює на свинцево-кислотному акумуляторі, виготовленому за технологією Absorbent Glass Mat і що містить абсорбований електроліт, що дає ряд переваг перед класичними акумуляторами. Крім цього, навантажувач має два електродвигуни – один для системи приводів, і ще один – для гідравлічної системи. Як стверджує виробник, ця модель навантажувача за весь термін служби викидає в повітря на 90% менше CO2, ніж аналогічні машини з ДВЗ.

Впровадження електроприводних агрегатів торкнулося і будівельної техніки великого класу.

Візьмемо як приклад лінійку гібридних дробарок і грохотів Lokotrack e-Power фінського постачальника рішень для підприємств гірничо-збагачувальної та металургійної промисловості Metso Outotec. Лінійка включає 15 дробарок і шість гуркотів, оснащених дизель-електричними силовими установками. Силова установка включає електродвигун і генератор, а також дизельний двигун.

Попри те, що в цей час електричні та гібридні двигуни міцно утвердилися в якості надійного вибору, особливо для тих підрядників, які воліють орендувати техніку, епоха водневої енергетики почалася.

Водневі двигуни

В цей час ведуться пілотні випробування водневого двигуна TCG 7.8 H2 німецького розробника газових і дизельних двигунів Deutz. Компанія планує запустити серійне виробництво нового двигуна у 2024 році.

Компанія заявила, що її перший водневий двигун відповідає всім критеріям відповідності, встановленим Євросоюзом для двигунів з нульовими викидами CO2 і з честю витримав початкові випробування.

За словами доктора Маркуса Мюллера (Markus Müller), технічного директора компанії Deutz, шестициліндровий двигун TCG 7.8 H2 заснований на існуючій конструкції ДВЗ.

“Маючи вихідну потужність 200 кВт, двигун працює дуже тихо і з нульовим викидом вуглецю. В принципі, двигун підходить для всіх областей застосування двигунів Deutz, але через проблеми з водневою інфраструктурою, найімовірніше, двигун буде спочатку використовуватися на стаціонарному обладнанні, генераторах і на залізничному транспорті “.

Компанія Deutz заявила, що планує спочатку перевірити ефективність цієї моделі на стаціонарному обладнанні для вироблення електроенергії в рамках партнерства з регіональною комунальною компанією.

Попри те, що пройде деякий час, перш ніж підрядники зможуть масово перейти водневі двигуни, безперервний розвиток низьковуглецевих технологій, безсумнівно, змінить не тільки конструкцію двигунів.

Успішне застосування продуктів, систем, технологій і способів отримання екологічно чистої енергії торкнеться всіх аспектів будівельної галузі, від обладнання до управління будівлями та проєктування інфраструктури, набагато раніше, ніж інші галузі.

Тому для підрядників у будівельній галузі вивчення нових розробок, що дозволяють використовувати альтернативні види палива, не буде марною тратою часу.

Передає Інформаційний портал Заповнювачі