Le soluzioni di ABB per elettrificare i veicoli industriali
L’elettrificazione dei mezzi pesanti gioca oggi un ruolo essenziale nella decarbonizzazione a livello mondiale e nelle strategie di sostenibilità aziendali, ma affinché la transizione verso l’elettrico comporti anche dei vantaggi economici per il business è necessario puntare su una tecnologia affidabile, altamente efficiente e modellata sulle esigenze dei mezzi stessi e dell’ambiente in cui essi operano, sia che si tratti di macchine escavatrici, autobus, gru edili o di veicoli per la movimentazione dei materiali. In aiuto arriva l’esperienza di ABB, leader tecnologico impegnato a far crescere l’innovazione alla base della trasformazione industriale.
Oggi ABB offre un ampio portafoglio di prodotti per l’elettrificazione dei veicoli industriali in grado di aiutare costruttori e aziende in questa grande sfida. Motori elettrici, batterie di trazione, inverter, colonnine di ricarica, per arrivare ad una lista di servizi di retrofit, riparazione, e assistenza: un pacchetto di soluzioni con cui oggi si stanno tagliando già grandi traguardi. Come nel caso del primo sistema di dumper in una miniera in Svezia. Il progetto, frutto dell’intesa tra Boliden, Epiroc e ABB, ha sviluppato un vero e proprio gioiello tecnologico, in grado di adattarsi allo sfidante ambiente sotterraneo della miniera e alle oscillazioni di tensione lungo la linea. Per l’azienda si tratta solo di uno dei tanti progetti di successo portati avanti in questi anni.
L’elettrificazione dei mezzi pesanti
Anche se affronta qualche resistenza, l’obiettivo di interrompere la vendita in UE di veicoli con motore a combustione interna al 2035 regge. A questa proposta, la Commissione Europea ne ha abbinata un’altra: vendere entro il 2040 solo camion commerciali che emettono il 90% meno CO2 rispetto ai valori del 2019. Per raggiungere questi obiettivi, l’elettrificazione dei mezzi pesanti sembra una strada obbligata, che può unire la sostenibilità all’innovazione. Non solo i camion, ma anche altri veicoli come gli autobus che corrono su tratte urbane e quelli per il trasporto su lunga distanza sono interessati dalla normativa.
C’è molto da fare, tuttavia il 99% dei camion e degli autobus attualmente in circolazione ha motori a combustione interna, e sono tutti motori diesel. Questo li rende fortemente dipendenti dai combustibili fossili importati e contribuisce in modo significativo all’inquinamento atmosferico.
Qual è la migliore opzione per decarbonizzare il settore dei trasporti pesanti? Il vettore elettrico. Lo sostiene anche l’International Council on Clean Transportation. In un recente dossier, l’organizzazione ha messo a confronto diversi gruppi propulsori e opzioni di carburante per comprendere quali mezzi possano garantire una maggiore e rapida riduzione delle emissioni climalteranti in Europa. I risultati parlano chiaro: autobus e camion elettrici a batteria offrono vantaggi più alti per il clima già oggi, con l’attuale mix energetico europeo.
Lo sanno bene anche in ABB,una realtà presente in oltre 100 paesi, fortemente proiettata verso lo sviluppo di soluzioni per l’elettrificazione dei mezzi pesanti grazie al nuovo business dedicato. Per un settore che spazia dagli autobus ai treni, ma anche trattori agricoli, escavatori e dumper, l’azienda realizza batterie di trazione, motori elettrici, colonnine di ricarica, inverter e sistemi di controllo del mezzo.
Inverter HES880: un dispositivo, 3 modalità di funzionamento
I Drive HES880 costituiscono il fiore all’occhiello dell’offerta ABB per la trazione elettrica dei veicoli pesanti. Compatti e robusti questi elementi sono stati progettati appositamente per funzionare nei gruppi propulsori elettrici dei veicoli industriali senza temere gli ambienti più ostili. Il punto di forza? Tre diverse funzionalità che possono essere svolte dal medesimo hardware ma con software diverso.
La prima come inverter per azionare i motori sincroni, asincroni e a riluttanza magnetica fino a 510 kW di potenza elettrica continua e fino a 760 kW di picco.
La seconda come convertitore in modalità DC/DC per collegare celle a combustibile, batterie o supercondensatori fino a 620 kW, caricando e scaricando i dispositivi di accumulo in maniera “intelligente”.
La terza, invece, come convertitore di linea per trasformare la tensione CA dalla rete in una tensione continua per il veicolo, con la possibilità di creare una rete ad isola a partire dalle batterie.
Questa flessibilità applicativa si accompagna di pari passo ad una facilità di installazione e un’elevata sicurezza funzionale grazie anche alla funzione Safe Torque Off (STO) di serie.
Si tratta di un inverter speciale dotato di un case speciale. La custodia in alluminio pressofuso vanta un’elevata classe di protezione ambientale (IP67) e si fa notare per la capacità di resistere a vibrazioni fino a 4g e urti fino a 30g oltre che ad un ampio range di temperature ambiente (da -40 a +85 °C).
ABB sta già lavorando per spingere l’asticella ancora più in alto e per presentare a breve un nuovo prodotto. Parliamo dell’HES580, inverter di nuova generazione progettato da ABB con topologia a tre livelli: oltre ad una maggiore compattezza e leggerezza del dispositivo, il vantaggio principale di questo inverter è quella di garantire un livello di efficienza superiore del 75% rispetto a qualsiasi altro inverter con topologia a due livelli.
Motori di trazione elettrica, AMXE soddisfa qualsiasi esigenza
Nel pacchetto di soluzioni ABB per l’elettrificazione dei veicoli pesanti non possono certo mancare i motori. Nel dettaglio la società ha realizzato la gamma AMXE, motori sincroni compatti a magneti permanenti in grado di garantire una propulsione ad alta efficienza e anche l’utilizzo ausiliario.
Anche in questo caso la parola d’ordine è flessibilità. Ogni motore della gamma può essere configurato con lunghezze, avvolgimenti e tensioni specifici per ottenere le prestazioni necessarie all’applicazione finale. Che si tratti di autobus, autocarri, escavatori, gru, treni o navi. Nel dettaglio la gamma AMXE vanta livelli di potenza da 20 a 520 kW, velocità fino a 8.000 giri al minuto e quattro diverse dimensioni del telaio: AMXE132 con una coppia massima fino a 650 Nm; AMXE160 con una coppia massima fino a 790 Nm; AMXE200 con una coppia massima fino a 2800 Nm; AMXE250 con una coppia massima fino a 3350 Nm.
Dotati di raffreddamento ad acqua, i motori elettrici ABB garantiscono una classe IP67, che può arrivare fino a IP69 offrendo una protezione superiore da polvere e acqua.
Le batterie di trazione firmate ABB
Per le batterie di trazione ABB punta su una soluzione modulare che permette l’implementazione dei più alti standard di sicurezza sia a livello hardware che software. Il sistema può infatti essere realizzato tramite diverse configurazioni di stringhe, a loro volta costituite dai moduli batteria. Questi sono composti da 48 celle agli ioni di litio con anodi in ossido di titanato di litio (LTO), connesse in serie e in parallelo.
La tecnologia LTO ha un grande punto di forza: mostra una suscettibilità quasi nulla al Thermal Runaway o fuga termica, il processo innescato da un aumento della temperatura interna che può portare a una reazione esotermica fuori controllo. Non solo. Le batterie ABB offrono un lungo ciclo di vita stimato in oltre 20 mila cicli di carica/scarica a 35°C, delle eccellenti prestazioni a basse temperature e un’elevata densità di potenza, che si traduce in tempi inferiori ai 10 minuti per raggiungere l’80% di carica.
Progettati per essere impiegati come batterie principali di trazione, questi dispositivi di accumulo sfruttano un sistema di raffreddamento a liquido che li aiuta a massimizzare le prestazioni anche nelle applicazioni più impegnative. Grazie alla spiccata modularità del sistema è possibile inoltre ottenere diversi livelli di tensione e un’eccellente flessibilità di installazione meccanica e di interconnessione idraulica. La flessibilità del controllo decentralizzato permette di interfacciare facilmente il sistema con le stringhe e i singoli moduli.
Quando puntare sul retrofit dei veicoli
Le soluzioni ABB per l’elettrificazione dei veicoli pesanti e industriali non si adattano solo ai mezzi nuovi. Una delle carte vincenti dell’azienda consiste proprio nell’aver sviluppato un portafoglio prodotti capace di assistere anche le operazioni di retrofit.
D’altra parte l’elettrificazione di veicoli già esistenti rappresenta una delle soluzioni più vantaggiose per quelle aziende che vogliono modernizzare la propria flotta e abbassare le emissioni dei mezzi, contenendo i costi operativi e di manutenzione. Trasformare veicoli diesel in ibridi o full electric, lasciando la trasmissione meccanica e idraulica del veicolo e intervenendo solo nella sostituzione del powertrain è un’opzione non solo fattibile, ma anche necessaria. L’operazione permette di ottenere importanti risparmi energetici ed economici.
ABB è in grado di supportare gli OEM e gli operatori nella configurazione ottimale del drivetrain, calibrando il dimensionamento delle batterie alla reale capacità necessaria in base ai cicli di lavoro del veicolo. Senza contare che in generale la trazione elettrica risulta molto più efficiente del diesel sotto il profilo dei costi di manutenzione, richiedendo una spesa energia più bassa e garantendo una maggiore affidabilità operativa.