Norrhydro punta a reinventare l'idraulica

Qualcuno potrebbe rimanere sorpreso nello scoprire che la Finlandia, un paese scarsamente popolato che conta circa 5,6 milioni di abitanti ed è noto soprattutto per le sue vaste distese forestali, è anche un leader tecnologico riconosciuto a livello mondiale. È ampiamente riconosciuto per le sue tecnologie dell'informazione e della comunicazione, lo sviluppo e i servizi software, le tecnologie pulite e le soluzioni sostenibili, nonché per altre offerte digitali.

L'offerta NorrDigi di Norrhydro è incentrata sull'aiutare gli OEM a migliorare la produttività e l'efficienza energetica delle apparecchiature. (Foto: Becky Schultz)

Inoltre, il paese ospita aziende innovative come Norrhydro, fornitore di cilindri idraulici e soluzioni idrauliche digitali. Con sede a Rovaniemi, nella parte settentrionale del paese, Norrhydro ha trascorso gli ultimi 40 anni fornendo il mercato off-highway, in particolare per applicazioni minerarie e forestali. I suoi clienti OEM, come Sandvik e Ponsse, sono principalmente scandinavi, ma vendono macchine in tutto il mondo.

"Siamo globali nel senso che i nostri prodotti vengono poi distribuiti dagli OEM ovunque finiscano le macchine, e questa è la nostra attività da molti anni", ha affermato Carl Mattson, direttore Digital Business di Norrhydro.

Sebbene l'azienda sia attiva nel settore dei cilindri idraulici fin dalla sua fondazione nel 1985, ha riconosciuto che il sistema idraulico tradizionale non è molto efficiente e "ha bisogno di reinventarsi", ha commentato Mattson.

Norrhydro ha scelto di partecipare attivamente a questa reinvenzione, esplorando soluzioni per aiutare gli OEM a migliorare la produttività e l'efficienza energetica. Il risultato sono due soluzioni uniche: la tecnologia dei cilindri multicamera NorrDigi MCC e il sistema di movimentazione lineare elettromeccanico NorrDigi EMA.

Energia ottimizzata

Il NorrDigi MCC è una soluzione avanzata composta da cilindri multicamera, accumulatori a pistone e un'unità di controllo elettronica (NorrECU). Le tecnologie di supporto includono software proprietario, sensori, microprocessori e valvole di controllo direzionale.

"In un cilindro tradizionale, ci sono due camere, una di spinta e una di trazione. Noi ne abbiamo quattro", ha detto Mattson. "Quindi, abbiamo raddoppiato la superficie che stiamo utilizzando, e questa superficie è direttamente collegata alla forza generata dal flusso dell'olio."

Il NorrDigi MCC è costituito da cilindri multicamera, accumulatori a pistone e un'unità di controllo elettronica. (Foto: Becky Schultz)

Secondo l'azienda, queste quattro camere aumentano il numero di stadi di lavoro che consentono una generazione ottimizzata della forza del cilindro. Mattson ha paragonato questo sistema alla presenza di più marce su una bicicletta.

"Invece di avere due rapporti sulla bicicletta, ne hai 16. Ogni volta che vuoi raggiungere una certa velocità o forza, hai esattamente la giusta accelerazione... Usi solo l'energia necessaria per quel determinato movimento", ha spiegato. "Cambi marcia per essere il più efficiente possibile dove vuoi essere, il che significa sostanzialmente che stai consumando molta meno energia."

Con NorrDigi MCC, anziché ingranaggi, ci sono 16 stadi di lavoro: quattro camere con quattro cicli di spinta/trazione per cilindro. Questi stati di forza multipli riducono al minimo la necessità di strozzamento e si traducono in movimenti più fluidi, precisi ed efficienti.

Per un'efficienza ancora maggiore, il sistema immagazzina l'energia cinetica in accumulatori a pistone ad alta pressione, e l'energia immagazzinata viene utilizzata solo quando necessario, ad esempio per accelerazioni di breve durata durante il sollevamento di carichi pesanti.

Il risultato cumulativo, ha affermato Norrhydro, può essere un recupero di energia fino al 70%, una riduzione del consumo energetico fino all'80% e un risparmio di carburante fino al 50%, a seconda del funzionamento e delle condizioni di lavoro.

"Significa avere sempre la forza giusta, oltre ad avere un accumulo di energia rigenerata per aiutarti quando hai bisogno di quella potenza di picco", ha affermato Mattson.

Caso di studio OEM

Il sistema MCC NorrDigi ha già trovato posto in attrezzature di sollevamento specializzate. Ad esempio, nell'ottobre 2024, Norrhydro ha annunciato un accordo pluriennale con Aberdeen Dynamics, fornitore statunitense di soluzioni di movimento e controllo, per introdurre la tecnologia nelle applicazioni di sollevamento di condotte su piattaforme petrolifere onshore nel mercato petrolifero e del gas statunitense.

Le quattro camere del NorrDigi MCC aumentano il numero di stadi di lavoro, consentendo una generazione ottimizzata della forza del cilindro. (Foto: Becky Schultz)

Dalla fine del 2015, Norrhydro collabora anche con Volvo Construction Equipment allo sviluppo del NorrDigi MCC e, più recentemente, a un progetto per la sostituzione dell'impianto idraulico convenzionale di un escavatore Volvo EC300E. Il sistema idraulico convenzionale è stato rimosso e sostituito con la soluzione NorrDigi MCC.

Il controllo delle principali funzioni della macchina è gestito tramite il software di sistema. "Per far sì che funzioni ai livelli che stiamo dicendo, noi di Norrhydro dobbiamo assumerne il pieno controllo", ha sottolineato Mattson. "Tutto all'interno della macchina, qualsiasi cosa accada in termini di movimenti, è controllato dal [sistema]. Quindi, non si tratta solo di un cilindro speciale e di un hardware specifico, ma di un software che distribuisce l'alimentazione alle diverse funzioni, che è il cuore del nostro sistema MCC.

"Dato che approfondiamo così tanto le funzioni idrauliche, dobbiamo sostanzialmente riprogettare la macchina", ha continuato. "Ci sono molte cose che devono essere implementate, quindi ovviamente si tratta di qualcosa che realizziamo come progetto. Non vendiamo nulla di pronto all'uso."

Sono state condotte oltre 2.000 ore di test sull'escavatore Volvo da 30 tonnellate (EC300E), che ha evidenziato un miglioramento dell'efficienza del carburante di circa il 50% rispetto a una macchina convenzionale delle stesse dimensioni e una potenziale riduzione delle emissioni di 300-350 tonnellate di CO2 durante il ciclo di vita della macchina.

"Siamo a quel punto in cui abbiamo il progetto per la versione di produzione. Abbiamo tutto a posto", ha detto Mattson. "Ora il controllo deve essere a un livello tale che l'operatore dica: 'Sì, è davvero ottimo in termini di potenza e controllabilità. Mi piace'. Questo è ciò che Volvo vuole sentirsi dire. Una volta arrivati a quel punto, siamo pronti a partire".

Opzione completamente elettrica

L'altra soluzione di Norrhydro, NorrDigi EMA, è progettata per sostituire i sistemi idraulici tradizionali e consentire l'elettrificazione completa di macchinari mobili e applicazioni industriali. Si compone di soluzioni elettromeccaniche che incorporano cilindri elettrici e software di controllo avanzato sviluppati da Norrhydro, abbinati a motori, sensori, inverter e unità di controllo di noti fornitori globali.

L'azionamento lineare del cilindro avviene tramite un motore elettrico e una vite a ricircolo di sfere. "È una soluzione completamente priva di olio", ha affermato Mattson. "È indipendente da qualsiasi collegamento con una linea di olio idraulico."

Il NorrDigi EMA è progettato per sostituire i tradizionali sistemi idraulici nei macchinari mobili e industriali. (Foto: Becky Schultz)

Il controllo intelligente del movimento basato sulle singole impostazioni dei parametri è ottenuto tramite il software di controllo proprietario dell'azienda.

NorrDigi EMA si rivolge a una nicchia di clienti. "La nostra mentalità è quella di realizzare applicazioni che vengono utilizzate in ambienti difficili. Quindi, in questo caso, ci rivolgiamo al mercato di fascia alta, come ad esempio quello marittimo e offshore", ha affermato Mattson.

Tali applicazioni tendono a comportare volumi inferiori per i quali le aziende necessitano comunque di supporto tecnico, ma potrebbero trovare proibitivo il costo di lavorare con fornitori più grandi.

"È un mercato più piccolo, basato su progetti e ne siamo soddisfatti", ha detto Mattson. "Per noi, quel mercato è abbastanza grande."

I vantaggi per questi clienti possono essere notevoli. "In alcuni casi, l'efficienza energetica di un motore elettrico è compresa tra l'80% e il 90% rispetto a un motore a combustione, che si attesta intorno al 30%", ha affermato Mattson. "Con una macchina completamente elettrica, si potrebbero probabilmente raddoppiare le ore di autonomia con una singola carica, semplicemente utilizzando un sistema idraulico più efficiente.

"Quello che vogliamo davvero fare è assicurarci che l'elettrificazione possa realizzarsi e inizi ad avere senso dal punto di vista finanziario", ha continuato. "Il grande passo per le EMA arriva quando entrano in gioco le economie di scala, come abbiamo visto nel caso dei veicoli elettrici".

Sebbene Mattson abbia riconosciuto che reinventare l'idraulica non è la soluzione definitiva, "è una parte importante della trasformazione e siamo molto felici di farne parte".