건설 장비를 전기화하려면 무엇이 필요할까요?

파워 포인트

이 미친 트릭은 모든 것을 전기화하는 데 도움이 될 것입니다! (힌트: 에너지 효율성입니다)

사라 골든

2022년 11월 17일

건설 산업은 기후 변화의 주요 원인으로 전 세계 배출량의 20%를 차지합니다. 문제는 더욱 커질 것입니다. 2030년까지 전 세계적으로 면적이 20% 증가할 것으로 예상됩니다. 순 제로 목표를 달성하려면 건물 부문의 에너지 집약도가 향후 10년 동안 이전보다 거의 5배 더 빠르게 감소해야 합니다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 지난 10일.

탈탄소 건설의 핵심: 대형 건설 차량의 전기화.

완전 전기 소형 건설 차량이 이미 시장에 나와 있지만(창고의 지게차를 생각해 보세요), 장비(휠로더 및 굴삭기)가 클수록 전기화하기가 더 어렵습니다.

지난 8월, 저는 엔지니어들이 전기 건설 기계의 너트를 깨뜨리기 위해 노력하고 있는 덴마크의 Danfoss 건설 쇼케이스를 방문했습니다. 그곳에서 엔지니어들이 장비를 전기화하면서 다루고 있는 몇 가지 고려 사항을 엿볼 수 있었습니다.

이러한 기계에 전기를 공급하는 것은 수많은 독특한 과제를 안겨줍니다. 모든 과제의 핵심: 배터리는 내연기관(ICE)과 매우 다릅니다.

전기 건설 차량에 전력을 공급하려면 많은 전력이 필요합니다. 그만큼 배터리가 많다는 뜻이다. 그리고 그것은 매우 비쌀 수 있습니다.

문맥상 제가 Danfoss 시설에서 본 ICE 휠로더의 가격은 모두 약 $150,000였습니다. 팀이 프로토타입에 전원을 공급하는 데 사용한 배터리 디스플레이 비용은 추가로 90,000달러가 들었습니다. 이는 비용의 60%를 추가하는 것입니다.

ICE가 제거되고 후면에 140kWh 배터리 디스플레이가 추가된 Danfoss 시설의 개조된 휠로더 - 표준 장거리 전기 자동차 용량의 약 2배

게다가 프로토타입은 충전 사이에 ICE 대응 제품과 동일한 시간 동안 작동할 수 없습니다. 엔지니어 팀에 따르면 현실적으로 차량은 4시간 동안 작동할 수 있다고 합니다. 건설현장에 대비하려면 최소 8시간의 가동시간을 확보해야 한다.

Danfoss Power Solutions의 수석 시스템 엔지니어인 Casper Olesen은 "단순히 연소 엔진을 꺼내고 전기 모터를 넣는 것이 아닙니다."라고 말했습니다. "전체 기계를 다시 생각하고 있습니다."

가장 쉬운 방법은 에너지 효율성을 높이는 것입니다. ICE 차량의 경우 한계 효율성 향상이 어려운 판매였을 수 있지만 순수 전기 장비의 효율성은 직접적인 비용 절감으로 이어집니다.

Olesen은 "이제는 시간당 10~15리터의 디젤을 사용하는 경우 효율성이 단지 차이를 만드는 것이 아니기 때문에 기술이 실제로 더욱 매력적이 되고 있습니다"라고 말했습니다. "실제로는 '작업에 사용할 수 있을 만큼 충분한 배터리를 기계에 넣을 수 있을까?'입니다."

기존 유압 시스템을 제거하고 효율성이 높은 시스템으로 변경하면 실행 시간이 1~2시간 정도 추가될 수 있습니다. 가변 변위 펌프 및 가변 속도 펌프와 같은 기술은 유휴 손실, 즉 차량이 작동하지 않을 때 소비되는 에너지를 줄일 수 있습니다.

다른 디자인 변경은 미묘하지만 누적된 차이를 만듭니다. 예를 들어, 팀은 바람 저항을 줄이기 위해 기계가 주행할 때 휠 로더의 전면 스쿠퍼가 특정 각도에서 기본 설정되도록 프로그래밍하고 있습니다.

여기서는 많은 효율성을 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 오늘날의 ICE 굴삭기는 효율성이 30%에 불과합니다. 이는 Danfoss 계산에 따르면 버킷이 땅에 닿기 전에 엔진에서 공급하는 에너지의 70%가 낭비된다는 의미입니다. 전기화와 효율성의 결합은 동일한 양의 지구를 이동하는 데 에너지 투입량의 25%만 필요하다는 것을 의미합니다.

Danfoss가 제공하는 16톤 기존 굴삭기의 에너지 효율성과 전기화의 잠재력을 강조하는 예

배출가스 제로 건설 장비로 전환하려면 차량 이상의 것이 필요합니다. 또한 장비를 충전하기 위한 인프라도 필요합니다.