Flory Industries se charge de la récolte des noix

Les élévateurs de champ jouent un rôle essentiel dans la récolte des fruits à coque tels que les amandes, les pacanes, les noisettes, les noix et les pistaches. Utilisés pour transférer les noix dans des camions-trémies ou des stocks, ils facilitent le traitement de 22 600 à 113 000 kg de produits par jour pendant la saison de récolte d'automne.

L'élévateur de chantier électrique Flory 4840E permettrait d'éliminer jusqu'à 57 kg d'émissions de carbone par machine sur le terrain chaque jour. (Photo : Flory Industries)

Les élévateurs de campagne diesel peuvent fonctionner environ 80 % de leur cycle de fonctionnement au ralenti entre deux charges, ce qui représente environ 45 % de la consommation totale de carburant. Ces longues périodes d'inactivité, entrecoupées d'un besoin d'énergie instantanée, font de ces équipements une cible idéale pour un groupe motopropulseur électrifié.

Flory Industries, l'un des principaux fabricants d'équipements de récolte de noix, a reconnu le potentiel d'électrification de cette application et a recherché des fournisseurs potentiels.

« Début 2023, nous avons rencontré plusieurs grands constructeurs proposant des batteries lithium-ion de grande capacité », a déclaré Kyle Dreyer, ingénieur en ingénierie chez Flory Industries. « Nous avons choisi Caterpillar en raison de l'accompagnement inégalé qu'ils nous ont apporté sur nos projets de moteurs diesel. Nous savions que Cat et notre concessionnaire Cat, Holt of California, seraient d'une aide précieuse pour mener à bien ce projet, de la conception à la réalisation. »

Le projet de démonstration qui en résulte est devenu la première présentation d'un prototype de machine par un OEM tiers utilisant la solution de batterie de Caterpillar.

Composants de l'électrification

Le prototype d'ascenseur à champ électrique Flory 4840E utilise un portefeuille de composants de groupe motopropulseur électrique Rexroth eLion, dont un moteur électrique de 130 ch, associé à une batterie lithium-ion Cat de 600 volts et 64 kWh.

Le projet de démonstration est la première présentation d'un prototype de machine par un OEM tiers utilisant la solution de batterie de Caterpillar. (Photo : Flory Industries

« Nous avons opté pour la gamme de composants Rexroth eLION, car elle pouvait fournir tout ce dont nous avions besoin pour alimenter et recharger notre ascenseur », a déclaré Dreyer. « Le soutien de Rexroth et de notre partenaire d'intégration, Hydraulic Controls Inc., a également été un facteur décisif. »

Les composants fonctionnent entre 275 et 825 VCC. « C'est ce qui nous a incités à utiliser la batterie Caterpillar de 600 V, car cette puissance serait suffisante pour toutes les futures machines que nous électrifierions », a souligné Dreyer. « La batterie Caterpillar a été conçue en interne et bénéficie d'une conception modulaire flexible. Ces deux facteurs nous ont confortés dans la fiabilité de sa conception et nous ont permis d'éviter tout problème d'approvisionnement. »

La batterie et les composants du groupe motopropulseur électrique nécessitent un refroidissement liquide. « Nous avons fait appel à AKG, un fournisseur de systèmes de refroidissement de confiance pour nos moteurs. Leur gamme de produits AKG Green offrait les solutions dont nous avions besoin », a déclaré Dreyer. « Nous avons utilisé le système de gestion thermique de batterie de 5 kW pour le circuit de batterie. Nous avons également utilisé leur système de refroidissement électronique de puissance haute performance pour maintenir les composants eLion à la bonne température. »

Solution intégrée

Holt of California, le concessionnaire Cat local, a appliqué ses connaissances spécifiques de l'architecture des équipements et des cycles de service de Flory pour fournir un support quotidien en matière d'ingénierie, d'intégration et de test pour le projet de démonstration.

Les ingénieurs optimisent le système afin de permettre une journée de travail standard de 10 heures sur le terrain avec une seule charge, avec une recharge complète pendant la nuit. L'équipe intègre les batteries aux onduleurs, moteurs, commandes électroniques, services numériques et autres technologies critiques dans une solution à haute densité énergétique qui, selon Caterpillar, répond aux préoccupations courantes des utilisateurs tout en présentant de nombreux avantages.

En remplaçant le moteur traditionnel par un groupe motopropulseur électrifié, le nouveau système devrait permettre d'éliminer jusqu'à 57 kg d'émissions de carbone par machine sur le terrain chaque jour, tout en éliminant les coûts d'achat, de transport et de stockage de carburant diesel. Un élévateur de terrain diesel peut consommer environ 95 $ de carburant par journée de travail de 10 heures, a déclaré Dreyer, tandis que l'élévateur de terrain électrique 4840E ne consommera que 5 $ d'électricité sur la même période.

Le 4840E fournit également un couple instantané. « La machine n'a jamais calé à cause d'une courroie surchargée. Les élévateurs diesel calent parfois, obligeant l'agriculteur à pelleter les noix de la courroie », a souligné Dreyer.

Le faible niveau sonore constitue un autre avantage. « Le 4840E est quasiment silencieux entre les déchargements », a déclaré Dreyer. « La réduction du bruit est idéale pour les habitations voisines, et cette fonctionnalité a été étonnamment appréciée par les ouvriers agricoles. »

De plus, Dreyer a déclaré que le district de contrôle de la pollution de l'air de la vallée de San Joaquin peut couvrir jusqu'à 85 % du coût du modèle électrique si l'agriculteur retourne un ancien élévateur diesel.

Batterie Cat dans l'élévateur électrique Flory 4840E. (Photo : Caterpillar)

Le développement est en cours

Les ingénieurs de Flory coordonnent le projet de démonstration depuis le siège social et le centre de développement de l'entreprise à Salida, en Californie, avec le soutien des équipes de Caterpillar et de Holt of California basées dans la région de Sacramento. Le prototype initial a passé avec succès les tests de récolte complets de 2024 (voir ci-dessous).

Selon Dreyer, Flory Industries espère utiliser le projet pour acquérir une expertise dans les groupes motopropulseurs électriques à batterie afin d'être prêt lorsque les réglementations ou les avancées technologiques feront de l'électrification la solution privilégiée.

« Nous souhaitions également nouer des relations avec des fournisseurs du secteur des véhicules électriques à batterie », a-t-il déclaré. « Dans l'agriculture, de nombreuses machines sont équipées de moteurs diesel à faible cyclique. Comme notre élévateur de terrain, elles constituent un excellent argument de vente pour passer à l'énergie par batterie. »

Le projet 4840E s’avère déjà être un déclencheur de conversation avec les agriculteurs sur leurs points de vue sur les équipements électriques et les défis de la recharge dans les zones reculées.

« Les agriculteurs sont très réceptifs à l’électrique à batterie », a déclaré Dreyer, « surtout lorsque cela peut réduire leur coût de possession. »

Les unités pilotes de l'ascenseur électrique 4840E devraient être disponibles pour les clients en 2025, la production complète étant prévue en 2026.

Note de l'éditeur : Le projet de démonstration du prototype de Caterpillar et Flory Industries a été finaliste pour l'application de produit hors route de l'année des Power Progress Summit Awards 2024.

Résultats des tests sur le terrain

Réalisé pendant la saison des récoltes d'automne dans la région de la Vallée Centrale en Californie, le test sur le terrain de l'élévateur électrique Flory 4840E a montré avec succès comment un groupe motopropulseur alimenté par batterie de 600 volts peut offrir les performances, la fiabilité et la durabilité actuellement fournies par un moteur diesel conventionnel de 74 ch tout en réduisant la maintenance et en fonctionnant avec zéro émission de gaz d'échappement, a déclaré Caterpillar.

Soutenu par Holt of California, le prototype a été testé pendant sept semaines dans des vergers d'amandiers et de noyers en Californie, notamment à Heinrich Farms, une exploitation agricole de 480 hectares située à Modesto. L'unité a fonctionné pendant une journée de travail de 10 heures avec une seule charge, chargeant 190 tonnes de noix dans des remorques tout au long du test.

Le prototype électrique lors des essais de récolte 2024. (Photo : Flory Industries)

Pour surmonter les contraintes liées au fait d'être hors réseau, Heinrich Farms a entièrement rechargé l'élévateur de champ électrifié pendant la nuit, en dehors des heures de travail, à l'aide du système de stockage d'énergie par batterie mobile Cat XES60 Compact ESS, qui fournit jusqu'à 56,8 kWh de capacité.

« L'élévateur de récolte électrifié de Flory était fiable et a déchargé notre récolte aussi rapidement qu'un équipement conventionnel à moteur diesel, tout en étant beaucoup moins bruyant », a déclaré Jerad Heinrich, responsable du verger chez Heinrich Farms. « Il a tenu une journée entière de travail sans interruption pour recharger sa batterie, et nous avons hâte de l'utiliser à nouveau pour notre prochaine récolte, car la technologie continue de progresser. »

L'ascenseur alimenté par batterie est conçu pour être configuré avec Cat Connect, permettant aux propriétaires d'équipements et aux concessionnaires Cat de surveiller à distance les performances pendant les cycles de fonctionnement et de charge.

« Notre collaboration avec Flory nous a permis d'acquérir de précieuses connaissances en matière d'électrification et de systèmes haute tension, en appliquant nos connaissances en matière d'électrification et de systèmes haute tension aux environnements difficiles des exploitations agricoles californiennes », a déclaré Steve Ferguson, vice-président senior de Caterpillar Industrial Power Systems. « Ce projet a démontré comment Caterpillar s'associe avec succès à d'autres innovateurs pour développer des technologies optimisant les performances et la fiabilité des machines électrifiées sur les chantiers réels. Caterpillar peut offrir à ses clients un accès à l'ensemble de l'écosystème de composants, aux informations et à l'infrastructure de recharge. »