KESLA C860H - hybridihakkuri. maailman ensimmäinen hybridipuuhakkuri

Transkriptio

1

2 KESLA C860H - hybridihakkuri maailman ensimmäinen hybridipuuhakkuri

3 VOIMALINJAT ERI HAKKURIMALLEISSA

4 HYBRIDI JÄRJESTELMÄ Kehityksen lähtökohtana on ollut parantaa koneen suorituskykyä sekä polttoainetaloutta Järjestelmän mitoituksen lähtökohtana on ollut tasata kuormituspiikit, eli löytää peruskuormitustaso tavallisesti järjestelmä mitoitetaan lähelle maksimi kuormituspiikkiä Järjestelmä tarjoaa optimaalisen ratkaisun polttoaineen säästöön, pienempiin päästöihin sekä melutasoon Ensimmäinen versio Kesla C860H-hybridihakkurista tehtiin kuormaautoversiona Toteutettu täysin sähköisenä sähkömoottori ei ole apumoottorina

5 Sähköinen voimansiirto ei kata ainoastaan hakkuria, vaan kaikki toiminnot saavat voimansa hybridijärjestelmästä. Tämä tekee dieselmoottorista itsenäisen voimanlähteen ja mahdollistaa muuttuvakierroksisen voimantuoton Tarvittava energia tuotetaan dieselmoottorilla superkondensaattori energiavaraston avustuksella Hakkuria ja hydraulipumppuja pyörittävät moottorit ovat kestomagneetti sähkömoottoreita ja koko järjestelmä minimoi energiahäviöt ja mahdollistaa korkean hyötysuhteen Koneessa ei ole mekaanista voimalinjaa dieselmoottorin ja hakkurin välillä

6 Miksi superkondensaattori ja korkea jännitetaso? Superkondensaattori pystyy antamaan ja vastaanottamaan suuren tehon lyhyellä aikavälillä nykyisestä järjestelmästä saadaan 2800A & 730V ulos hetkellisesti nopea takaisinkytkentäaika - <10ms teho saatavilla sähkömoottorilla roottori ei pysähdy helposti, eikä sammuta voimanlähdettä dieselissä turbon viive sitä suurempi mitä suurempi diesel Lataus- / purkukerrat vastaanottokyky hyvä esimerkiksi lyijyakulla vastaanottokyky romahtaa n. 3 4 miljoonan lataus-/purkukerran jälkeen noin 20-40%:iin superkondensaattorilla 10 miljoonan lataus-/purkukerran jälkeen vastaanottokyky 99% Korkea jännitetaso suuri teho fyysisesti pienistä komponenteista lämpöhukka pienempi mitä suurempi jännitetaso

7 TEKNISET TIEDOT Kesla C860 hakkuriyksikkö painaa 8200 kg, kuorma-auto hakkurin kokonaispaino työkuntoisena n kg Syöttöaukon koko on 800 x 600 mm (leveys x korkeus) ja hakkurissa on kahdeksan leikkaavaa terää Dieselmoottori on Volvo Penta TAD572VE (160kW, 5,1L), EU Stage 4 & U.S. Tier 4 viimeisimpien päästönormien mukainen moottori Generaattori ja sähkömoottorit ovat Visedon PowerDRUM XSe ja XXS sarjasta. Invertterit generaattorin ja moottorien ohjaukseen toimitti myöskin Visedo - PowerMASTER M-sarja

8 HYBRIJÄRJESTELMÄ, 700V -vesijäähdytteinen 1 kpl generaattori + 1 kpl dieselmoottori (160kW) energian tuotto 1 kpl superkondensaattori energiavarasto 1 kpl DC/DC hakkuri mahdollistaa tasaisen tehon voimalinjassa ja energiavaraston optimaalisen käytön 1 kpl kestomagneetti sähkömoottori hakkurin pyöritykseen (piikkiteho 300kW) 1 kpl kestomagneetti sähkömoottori hydraulipumppujen pyöritykseen 3 kpl inverttereitä moottorien ja generaattorin ohjaus

9

10 EDUT & HYÖDYT Tarvittava dieselmoottori voi olla n. 50% pienempi kuin tavallisesti toteutetussa hakkurissa pienempi dieselmoottori (ulkomitat) pienemmät päästöt pienempi hukkaenergia pienempi paino (n % pienempi kuin tavallinen hakkuri) Järjestelmän avulla saavutetaan 20-35% pienempi polttoaineen kulutus haketuksessa säästö n. 20% siirtoajo mukaan lukien n % Koneessa ei ole mekaanista kytkentää dieselmoottorin ja hakkurin välillä Hyötysuhde parempi - perinteisesti toteutetun hakkurin hyötysuhde on noin 50% ja hybridin noin 85% dieselmoottorin sijoittaminen päälirakenteessa vapaata, sallii muiden asioiden optimoinnin - akselipainot, syöttögeometria nosturille, jne - dieselmoottorin sitä rajoittamatta

11 Ajoneuvot voivat olla pienempiä, koska tarvittava kuorman kantokyky ja kuormakoko on vähemmän kuin tavallisesti. Samalla siirtoajon polttoaineen kulutus pienenee Alusta-autoksi soveltuu hyvin myös käytetty kuorma-auto Dieselmoottorin kierrokset on helppo optimoida polttoainetaloudelliselle tasolle ja moottori voi työskennellä suurimman osan ajasta optimaalisesti moottorin elinikä kasvaa melutaso on pienempi Tarpeeton dieselmoottorin käyttö häviää dieselmoottori voi tarvittaessa pudottaa itsensä tyhjäkäynnille työn teon keskeytymättä Kestomagneettisähkömoottori voi toimia generaattorina, jolloin roottorin pysäytyksestä saadaan energia talteen seuraavaa käynnistystä varten Optiona voidaan kytkeä sähköverkkoon, jolloin saastuttaminen ei ole paikallista

12 Takaisinkytkentäaika lyhyt ei tukoksia eikä jumitilanteita niin helposti kuin tavallisissa hakkureissa roottori pysyy periaatteessa vakiokierroksisena työtä tehdessä hakkeen laatu parempi, koska leikkuunopeus lähes vakio kuormitettunakin hyötysuhde pysyy hyvänä aina, koska järjestelmä kerkeää reagoida muuttuviin kuormitustilanteisiin Huoltokohteet vähäisemmät öljynvaihtomäärä merkittävästi pienempi ei jako- eikä vaihdelaatikkoa sekä dieselmoottorin öljymäärä pienempi perushuollon toteutus ei vaadi erityisosaamista Asiakkaan taloudellinen riski pienenee vähemmän kalliita rikkoutuvia komponentteja esimerkiksi kuorma-auton vaihdelaatikko tai moottoriremontin hinta n

13 NYKYTILANNE Hakkuri on urakoitsijalla ajossa Suomessa tällä hetkellä noin 250 työtuntia takana ja 16500m³ haketta tehtynä Urakoitsija on laskenut: kokonaispolttoaineen säästöksi noin 0,2 0,25L/m³ (tuotettua haketta) verrattuna Kesla C1060A hakkuriin (kokonaiskulutus n. 0,6L/m³). Se on noin 33% vähemmän kokonaissäästöt vuodessa noin mm. polttoaine-, vakuutus- ja takuukuluissa, jne... haketettaessa n m³ vuodessa

14 YHTEENVETO Metlan/Luken kulutusmittaukset kokopuulla: (kulutusmittaukset eivät sisällä siirtoajosta tulevaa polttoaineensäästöä) vrt. Traktoripyöritteiset, C4560 & C645SII: Polttoaineen kulutus 13-33% pienempi vrt. Autohakkuri, C1060A: Polttoaineen kulutus 18% pienempi Metlan/Luken kulutusmittaukset hakkuutähteellä: vrt. Autohakkuri, C1060A: Polttoaineen kulutus 25% pienempi

15 Tuottavuus vs. teho C860A Tuottavuus: Teho: C1060A Tuottavuus: Teho: C860H m³/h 485kW m³/h 559kW 0,29-0,33m³/kW 0,36-0,38m³/kW Tuottavuus: Teho: m³/h 152kW (95% 160kW:sta) 0,52-0,59m³/kW

16 Hybridijärjestelmän teho on skaalattavissa isommaksi, jolloin saadaan esimerkiksi kokopuuhaketukseen lisää tuottavuutta, kuitenkaan menettämättä hybridijärjestelmän etuja Hiilijalanjälki merkittävästi pienempi kuin tavallisilla hakkureilla edellä esitettyjen asioiden vuoksi Prototyypillä tehdyt mittaukset ja huomiot ovat osoittaneet hybridijärjestelmän toimivuuden Esitetyt tulokset ja hyödyt ovat todellisia mitattuja arvoja eivät simuloinnin tuomia tuloksia tai oletuksia

17