Koparka zazwyczaj kojarzy się z paliwożerną maszyną, która wytwarza dużo hałasu i spalin. Zakres jej pracy wymaga wysokoprężnego silnika, generującego wysokie koszty ekonomiczne i ekologiczne, poprzez emisję dwutlenku węgla. Wykorzystanie nowoczesnych technologii pozwala jednak na zastosowanie w koparkach nowej generacji rozwiązania łączącego w sobie użyteczność i troskę o środowisko naturalne – układu hybrydowego.
Układ hybrydowy to połączenie dwóch rodzajów napędu, służących do poruszania jednego urządzenia. Najczęściej spotykane jest tu połączenie silnika spalinowego i elektrycznego, które mogą pracować jednocześnie lub naprzemiennie. Zaletą tego rozwiązania jest, w porównaniu do tradycyjnych typów silników, zmniejszenie zużycia paliwa i emisji szkodliwych spalin oraz hałasu.
Światowej klasy rozwiązanie
Układ hybrydowy coraz częściej wykorzystywany jest w produkowanych seryjnie samochodach osobowych. Całkowicie nowatorskim rozwiązaniem jest natomiast wprowadzenie tej technologii do produkcji maszyn budowlanych. Prekursorem zastosowania tego rodzaju napędu w maszynach do robót ziemnych jest firma Komatsu – globalny koncern dostarczający kompleksowe rozwiązania dla budownictwa i przemysłu wydobywczego. Koparka gąsienicowa Komatsu HB215LC-1 to niezwykle zaawansowana technologiczne maszyna budowlana, pozwalająca na optymalizację osiągów i zmniejszenie kosztów eksploatacji.
Wykorzystany w koparce układ hybrydowy, oparty na silniku elektrycznym mechanizmu obrotu, pełni jednocześnie funkcję generatora, przetwarzającego energię hamowania nadwozia w energię elektryczną. Zastosowaną w koparkach Komatsu technologię można przyrównać do rozwiązań wykorzystywanych w słynnym systemie KERS, w który wyposażone są bolidy Formuły 1. Oczywiście prace nad obydwoma projektami odbywały się niezależnie od siebie a konstrukcje silników znacząco się różnią, jednak trafne zobrazuje to założenia koncepcyjne przetwarzania energii.
KERS (Kinetic Energy Recovery System) to system hamowania rekuperacyjnego, w którym energia kinetyczna wytworzona podczas hamowania zostaje odzyskana i może być wykorzystana ponownie przy pracy pojazdu. W zwykłych silnikach energia kinetyczna zamienia się w nieużyteczną energię cieplną. Zamontowanie tego systemu w bolidach znacznie poprawiło ich wydajność i osiągi. Samochody wyścigowe Formuły 1 wyposażone w KERS były po prostu znacznie szybsze od bolidów pozbawionych innowacyjnego systemu.
W koparce HB215LC-1, energia powstająca w wyniku obracania się nadwozia z łyżką odzyskiwana jest przez generator elektryczny mechanizmu obrotu i przekazywana do kondensatora. Zmagazynowana w ten sposób energia wykorzystywana jest ponownie przez główny generator elektryczny i służy do wspomagania silnika spalinowego w czasie napędzania wyposażenia roboczego koparki. Magazynowanie a następnie zużywanie traconej dotychczas energii pozwala na pełne wykorzystanie potencjału maszyny, przy jednoczesnej redukcji zużycia paliwa.
Pomysł na hybrydę w koparce
Wieloletnie badania Komatsu nad zastosowaniem napędu hybrydowego w koparce opierają się na możliwościach wynikających ze specyfiki jej pracy – odbywa się w nieregularnych cyklach. Maszyna przenosząc piasek na pojazdy ciężarowe musi najpierw nabrać go do łyżki, po czym podnieść wysięgnik, obrócić go względem osi nadwozia i wysypać zawartość do skrzyni ładunkowej. Wyhamowanie wysięgnika przy nabieraniu lub wysypaniu zawartości wymaga dużego nakładu energii kinetycznej. Wydatek mocy przy takim trybie pracy ma przebieg sinusoidalny, czyli tworzący odpowiednie warunki do zastosowania układu hybrydowego. Skutkiem jest ciągłe przetwarzanie niewykorzystywanej dotychczas energii kinetycznej na energię elektryczną, a co za tym idzie odciążanie silnika spalinowego.
Układ hybrydowy zastosowany w koparce HB215LC-1 to kolejny sukces inżynierów Komatsu w poszukiwaniu oszczędnych i przyjaznych dla środowiska naturalnego rozwiązań konstrukcyjnych maszyn budowlanych. Podzespoły silnika powstają w laboratoriach Komatsu na wszystkich etapach produkcji, od prac badawczych do wprowadzenia maszyny do produkcji seryjnej. Jest to najbardziej zaawansowany technologicznie napęd hybrydowy koparki dostępny na rynku. Jak widać swoją funkcjonalnością nie ustępuje nawet światowej klasy bolidom.
