U području građevinskih strojeva, hibridna tehnologija brzo donosi revoluciju, postajući fokus intenzivne konkurencije među raznim poduzećima i žestokim raspravama među stručnjacima iz industrije. To se može smatrati novom dragom industrije. Od užurbanih operacija na gradilištima do velikih građevina u rudnicima, prisutnost hibridnih građevinskih strojeva postaje sve češća. U pozadini dvostrukog ugljičnog cilja, tradicionalni građevinski strojevi pogon goriva suočeni su s značajnim pritiskom okoliša. Pojava hibridne tehnologije nesumnjivo otvara novi put za zeleni razvoj u industriji.
I ne samo to, s kontinuiranim probojima tehnologije, hibridni građevinski strojevi postupno su se pojavili kao sila s kojom se treba računati u smislu performansi, pokazujući mnoge prednosti koje nadmašuju one tradicionalne opreme s pogonom na gorivo. To je riješilo neke dugogodišnje probleme koji su mučili industriju, udovoljavajući naprednim zahtjevima tržišta u više dimenzija kao što su ušteda energije, učinkovitost i prilagodljivost složenim radnim uvjetima. To je postala ključna pokretačka snaga industrije građevinskih strojeva koja se kreće prema visokokvalitetnom razvoju.
Krajnje objašnjenje hibridne tehnologije
Komponente hibridnog sustava
Hibridni sustav građevinskih strojeva uglavnom se sastoji od ključnih komponenti kao što su motor, električni motor, baterija i regulator. Motor, kao tradicionalni izvor napajanja, još uvijek igra značajnu ulogu u hibridnom sustavu, pružajući kontinuiranu i stabilnu snagu za opremu. Međutim, za razliku od tradicionalnih građevinskih strojeva, snaga motora u hibridnom sustavu općenito je relativno manja jer može raditi u koordinaciji s električnim motorom. Na primjer, kod nekih malih hibridnih bagera, snaga motora se smanjuje za 20% - 30% u usporedbi s motorom iste vrste tradicionalnih bagera, ali suradnjom s električnim motorom i dalje može ispuniti zahtjeve za napajanje opreme u različitim radnim uvjetima.
Električni motor je još jedna osnovna komponenta hibridnog sustava, odgovorna za pružanje snage tijekom pokretanja, rada s malim brzinama i ubrzanja te za postizanje oporavka energije tijekom kočenja. Pri odabiru električnog motora, obično se uzimaju u obzir faktori kao što su njegova snaga, izlaz momenta, učinkovitost, težina i veličina, rasipanje topline i hlađenje, kao i kompatibilnost upravljačkog sustava. Na primjer, stalni sinkroni motori magneta široko se koriste u hibridnim građevinskim strojevima zbog velike učinkovitosti i gustoće snage. Na primjer, hibridni utovarivač određene marke koristi trajni sinkroni motor magneta, što opremu čini stabilnijom tijekom pokretanja i rada s malim brzinama i pruža brži odziv snage.
Baterije služe kao uređaji za skladištenje energije, koji se koriste za pohranjivanje energije koju je električni motor oporavio i za osiguravanje električne energije motoru. Baterije u hibridnim sustavima moraju imati visoku gustoću energije, dugi životni vijek i dobre sigurnosne performanse kako bi se zadovoljile zahtjeve čestih punjenja i ispuštanja i dugoročnog rada opreme. Trenutno su litij-ionske baterije, zbog svojih prednosti poput visoke gustoće energije, dugog životnog vijeka i prijateljstva okoliša, postale glavni izbor za hibridne građevinske strojeve. Na primjer, neki plug-in hibridni građevinski strojevi opremljeni litij-ionskim baterijama ne samo da mogu zadovoljiti kratkoročne radne potrebe opreme u čistom električnom načinu rada, već također mogu raditi zajedno s motorom i električnim motorom u hibridnom načinu, učinkovito poboljšavajući učinkovitost opreme za korištenje energije.
Kontroler je srodan mozgu hibridnog sustava, odgovornog za upravljanje i distribuciju protoka energije između motora, električnog motora i baterije. U stvarnom vremenu prilagođava načine rada motora i električnog motora na temelju radnog statusa opreme, uputa za rad vozača i informacija poput razine punjenja baterije, postižući optimalnu raspodjelu energije. Na primjer, kada oprema radi pod laganim opterećenjem, regulator će dati prioritet uporabi električnog motora za smanjenje potrošnje goriva; Dok je tijekom rada s velikim opterećenjem ili kada je baterija niska na punjenju, kontroler će aktivirati motor i raditi zajedno s električnim motorom kako bi osigurao napajanje.
Detaljna analiza načina rada
Način serije: U seriji hibridni način rada motor ne vozi izravno građevinske strojeve, već djeluje kao generator, pretvarajući kemijsku energiju goriva u električnu energiju. Generirana električna energija djelomično se koristi za pokretanje električnog motora, omogućavajući opremi za pomicanje ili obavljanje operacija; Drugi dio je pohranjen u bateriji za buduću upotrebu. Ovaj je način sličan elektroenergetskom sustavu električnog vlaka, gdje su motor s unutarnjim izgaranjem i električni motor električno spojeni, bez mehaničkog mjenjača, nudeći prednost fleksibilnog podešavanja brzine, omogućavajući motoru unutarnjeg izgaranja da ostane u optimalnom operativnom stanju, poboljšavajući na taj način uštedu goriva. Uzimajući određeni hibridni viljuškar kao primjer, kada radite u okruženjima s visokim zahtjevima za emisiju, kao što su unutarnja skladišta, motor stvara električnu energiju za opskrbu električnim motorom, a električni motor pokreće viljuškar za pomicanje, postižući nula emisije iz ispušnih plinova. Istodobno, motor može raditi stabilno unutar učinkovitog raspona brzine, a potrošnja goriva smanjuje se za 15% - 20% u usporedbi s tradicionalnim viljuškarima. Međutim, način serije također ima određena ograničenja. Zbog činjenice da se vozi samo električni motor, u brzim uvjetima vožnje ili teških opterećenja, snaga može biti relativno nedovoljna, a gubitak energije tijekom procesa stvaranja električne energije motora, a zatim pokreće motor, što će povećati potrošnju goriva pri velikim brzinama.
Paralelni način rada: U paralelnom hibridnom načinu, motor i električni motor su mehanički spojeni, poput zupčanika ili planetarnih zupčanika, i mogu voziti kotače samostalno ili zajedno. U ovom načinu, kada oprema putuje malom brzinom ili izvodi operacije laganog opterećenja, glavnu snagu osigurava električni motor. U ovom trenutku motor ne može raditi ili biti u stanju rada s malim opterećenjem, smanjujući tako potrošnju goriva i emisije ispušnih plinova; Kad oprema treba putovati velikom brzinom ili izvoditi operacije s velikim opterećenjem, motor i električni motor rade zajedno kako bi osigurali dovoljno snage. Ova struktura nudi više načina vožnje i ima snažnu prilagodljivost. Sustavi kao što su E-Assist General Motors i Honda IMA svi prihvaćaju tehnologiju paralelne hibridne energije. Na primjer, u paralelnom hibridnom utovarivaču određene marke, kada se kanta podigne bez opterećenja, električni motor djeluje sam kako bi zadovoljio potražnju napajanja; Dok se kanta ispunjava materijalima i podiže se s velikim opterećenjem, motor i električni motor istovremeno započinju i rade zajedno kako bi osigurali da oprema može glatko izvršiti operacijske zadatke.
Hibridni način: Hibridni način kombinira prednosti serija i paralelnih konfiguracija. Postiže način prebacivanja uređaja kao što su spojke i fleksibilnije distribuirati snagu motora i električnog motora prema različitim radnim uvjetima. U operacijama vožnje ili laganog opterećenja, može raditi poput serijskog načina, uglavnom se oslanjajući na električni motor za pogon; U upravljanju velikim brzinama ili teškim opterećenjima može raditi poput paralelnog načina, s tim da i motor i električni motor rade zajedno. BYD F3DM i Honda I-MMD prihvaćaju ovaj način u novoj generaciji Hybrid. Na primjer, u određenom hibridnom bageru koji izvodi operacije iskopavanja, kada je otpor iskopa nizak, oprema prihvaća čisti električni način ili serije, s tim da električni motor pokreće radni uređaj. U ovom trenutku motor ne može raditi ili biti u stanju proizvodnje energije s malim opterećenjem; Kad je otpor iskopa visok, motor započinje i radi zajedno s električnim motorom za pokretanje radnog uređaja, usvajajući paralelni način rada kako bi se osiguralo da oprema može učinkovito izvršiti zadatak iskopavanja. Iako hibridni način rada ima vrhunske performanse, njegova je kontrolna strategija složena, a trošak relativno visok.
Čarobna tajna očuvanja energije i smanjenja emisija
Oporavak energije: Ovo je jedna od važnih metoda za postizanje očuvanja energije i smanjenja emisije hibridne tehnologije. Tijekom procesa kočenja ili usporavanja građevinskih strojeva, električni motor može se prebaciti na generatorski način, pretvarajući kinetičku energiju opreme u električnu energiju i spremajući je u bateriju kako bi postigao oporavak energije i ponovnu upotrebu. Uzimajući hibridne sabirnice kao primjer, tijekom učestalog procesa start-stop, kroz sustav za oporavak energije, otprilike 30% - 40% energije može se oporaviti svaki put tijekom kočenja. Ove oporavljene energije mogu pružiti napajanje vozilu u kasnijoj vožnji, smanjujući na taj način radno vrijeme motora i potrošnje goriva. U hibridnim dizalicama na gradilištima, tijekom spuštanja teških objekata, tehnologija oporavka energije također se može koristiti, pretvarajući gravitacijsku potencijalnu energiju teških objekata u električnu energiju i pohranjujući je, učinkovito poboljšavajući učinkovitost iskorištavanja energije.
Optimiziranje radnog raspona motora: U čitavom radnom ciklusu tradicionalnih građevinskih strojeva, radni uvjeti su složeni i promjenjivi, a oni često rade u stanju velike potrošnje goriva i visokih emisija. Međutim, hibridna tehnologija može, na temelju stvarnih radnih uvjeta, pomoći motoru korištenjem električnog motora, omogućavajući motoru da radi što je više moguće u učinkovitom rasponu i niskim emisijama. Na primjer, kada je oprema istovarena ili lagano napunjena, motor može smanjiti svoj izlaz ili čak isključiti i voziti isključivo električnim motorom; U uvjetima s velikim opterećenjem, motor i električni motor rade zajedno kako bi motor održao na optimalnoj radnoj točki, izbjegavajući rad motora u neučinkovitom rasponu, smanjujući na taj način potrošnju goriva i emisije ispušnih plinova. Prema istraživanju, optimiziranjem radnog raspona motora, potrošnja goriva hibridnih građevinskih strojeva može se smanjiti za 20% - 40% u usporedbi s tradicionalnim građevinskim strojevima, te emisije onečišćujućih tvari poput dušikovih oksida (NOX) i čestica (PM) također mogu biti značajno smanjene.
Minijaturizacija motora: Budući da električni motor može pružiti dodatnu snagu po potrebi, hibridni građevinski strojevi mogu koristiti manje motore. Manji motori mogu djelovati učinkovitije pod određenim uvjetima, a kada nije potrebna velika izlaz, stopa opterećenja motora je relativno veća, poboljšavajući na taj način uštedu goriva. Na primjer, određeni hibridni utovarivač koristi motor jednu veličinu manju od tradicionalnih utovarivača. U kombinaciji s pomoći električnom motorom, može udovoljiti različitim radnim zahtjevima, istovremeno smanjujući potrošnju goriva za oko 15%. Minijaturizacija motora ne samo da pomaže u uštedi energije, već smanjuje i težinu i volumen samog motora, smanjujući troškove proizvodnje i radne troškove opreme.