Danfoss, con il sistema Dextreme Max per ottimizzare il consumo degli escavatori elettrici

Dalle highlands scozzesi verso il resto del mondo: Danfoss Scotland, parte di Danfoss Power Solutions, ha pubblicato i test della validazione del sistema idraulico digitale Dextreme Max in un escavatore elettrico a batteria da 30 tonnellate. E i risultati sono decisamente rincuoranti: questa architettura idraulica, infatti, ha messo in mostra numeri importanti, testimoniando una riduzione del consumo energetico dell’escavatore del 35% in un insieme rappresentativo di cicli di lavoro di livellamento e scavo. Ad aumentare anche l’autonomia con una singola ricarica, con valori che si attestano intorno al 53% in più rispetto a un ‘normale’ modello elettrico.

Per la riuscita di questo progetto si è rivelata fondamentale la sovvenzione di 4,29 milioni di sterline del governo britannico, il sistema Dextreme Max è stato progettato per aumentare significativamente l’efficienza energetica e accelerare l’elettrificazione degli escavatori di grandi dimensioni. Compiti che intende portare a termine riducendo il consumo energetico degli escavatori fino al 50%, riducendo le perdite di energia e recuperando energia che altrimenti andrebbe sprecata.

Danfoss, al centro una nuova architettura idraulica digitale

Il componente centrale del sistema è la Digital Displacement DDP1X0D, una pompa/motore con più uscite controllate indipendentemente. Il sistema Dextreme Max alimenta ogni attuatore in modo indipendente, eliminando le perdite da flow sharing, e consente il recupero di energia dalle manovre dell’escavatore, come l’abbassamento del braccio

Nel 2023 Danfoss ha ottenuto una sovvenzione dal Red Diesel Replacement Phase 2 Competition (Concorso per la fase 2 della sostituzione del gasolio agevolato), un programma finanziato attraverso un il Portafoglio di innovazione di 1 miliardo di sterline per l’azzeramento delle emissioni nette del Department for Energy Security & Net Zero per validare il sistema Dextreme Max. Il programma ha finanziato progetti di ricerca e sviluppo di soluzioni a basse emissioni in alternativa al gasolio agevolato per i settori edile, minerario ed estrattivo.

Danfoss ha utilizzato i fondi per acquistare un escavatore elettrico a batteria e integrare il suo sistema Dextreme Max nella macchina. La sovvenzione ha coperto circa il 65% dei costi ammissibili del progetto e Danfoss ha finanziato la parte rimanente. Per questo progetto Danfoss ha scelto un escavatore cingolato Develon DX300LC-7.

Originariamente alimentato a diesel, l‘escavatore è stato fornito in configurazione elettrica da Staad B.V., che ha sostituito il motore a combustione interna con un sistema elettrico composto da un motore sincrono a magneti permanenti Danfoss Editron EM-PMI375, inverter EC-C1200 e controller MC050, più tre batterie da 140 kWh. I tecnici Danfoss hanno sostituito la pompa a pistoni assiali originale dell’escavatore con la pompa/motore DDP180D.

Alla frusta in una serie di test sul campo

I quattro servizi principali dell’escavatore — braccio principale, braccio, benna e rotazione — sono alimentati attraverso dieci uscite controllabili individualmente sulla pompa. Queste uscite sono raggruppate dinamicamente attraverso un blocco combinatore chiamato ‘ganging block’, ovvero un blocco di controllo digitale che ridistribuisce la portata alla funzione che ne ha bisogno.

Una valvola dedicata, operante come un ponte H idraulico, è stata sviluppata e applicata al braccio principale per consentire un controllo ottimizzato del macchinario, fornendo anti-cavitazione, amplificazione della pressione e recupero di energia durante i movimenti con carico trascinante. Infine, l’architettura del sistema di controllo è stata sviluppata per garantire il controllo in tempo reale del sistema idraulico, del sistema di azionamento elettrico e dei sottosistemi ausiliari.

Per confrontare le prestazioni del sistema prima e dopo la conversione, sono stati eseguiti vari test, tra cui il “JCMAS air grading” e il “JCMAS air dig and dump” (livellamento e scavo, equivalenti a ISO/AWI TS 11152-2). Rispetto all’escavatore elettrico di base, il sistema Dextreme Max ha ridotto il consumo di energia della batteria del 49,2% nel test “air grading” e del 31% nel test “air dig and dump”, con un impatto trascurabile sul tempo di ciclo.