Perkins dimostra la soluzione di elettrificazione drop-in

Oltre a una selezione di motori che comprende soluzioni diesel e flessibili, Perkins ha scelto il Bauma 2025 di Monaco per presentare un progetto che Alan Davies, ingegnere capo progettista di Perkins, ha definito "Disruptor". Si tratta di un dimostratore commerciale costituito da un propulsore elettrico a batteria installato in una macchina per la fusione di tubi McElroy TracStar 900i, che mira a evidenziare il potenziale di una soluzione "drop-in" per l'elettrificazione.

Il gruppo propulsore elettrico a batteria è installato in una saldatrice per tubi McElroy TracStar 900i. (Foto: Perkins)

"Dalle conversazioni che abbiamo avuto in precedenti eventi, [i fornitori] possono presentare i componenti, ma ciò che le persone incontrano difficoltà è come riunire questi componenti in un pacchetto che possa essere inserito in un fattore di forma utile, facile da installare, manutenere e utilizzare", ha affermato Davies. Perkins ha quindi intrapreso un percorso per sviluppare proprio una soluzione di questo tipo.

Perkins aveva già avviato il progetto della pala gommata elettrica, ovvero la conversione di una pala gommata alimentata a diesel in una alimentata a batteria elettrica.

"Abbiamo intravisto il potenziale di un sistema di alimentazione... Così abbiamo iniziato a cercare un'applicazione per uno dei nostri clienti OEM che si prestasse ai sistemi a batteria", ha affermato Davies. Dopo aver parlato con alcuni dei suoi clienti, McElroy, con sede negli Stati Uniti, ha espresso interesse nell'esplorazione di un progetto di elettrificazione con una delle sue macchine per la fusione di tubi.

"Erano ansiosi di supportarci con la macchina e di coinvolgere parte del loro team di ingegneri in modo che potessimo parlare con loro su come realizzare il progetto", ha osservato Davies.

In poco tempo, un TracStar 900i arrivò presso lo stabilimento Perkins di Peterborough, nel Regno Unito, dove un team di ingegneri si mise a studiare come sostituire l'attuale sistema di motore diesel Perkins 904 da 3,6 L con un'unità di alimentazione elettrica a batteria completamente chiusa.

Elettrificazione "plug-and-play"

Secondo Davies, il progetto ha richiesto la collaborazione con i fornitori per identificare i componenti più adatti, nonché con il team interno per garantire che il progetto fosse in linea con i requisiti del sistema di batterie Perkins. Poi, è iniziata la trasformazione.

L'unità di alimentazione elettrica a batteria comprende una batteria Perkins, un inverter, un motore elettrico, un controller, un'unità di distribuzione dell'energia e un caricabatterie di bordo, il tutto in una soluzione "plug-and-play". (Foto: Becky Schultz)

"Esce il motore e poi, in modo piuttosto grezzo, rientra il propulsore. Ora, ci sono state alcune modifiche alla componentistica e qualche modifica alla carrozzeria per l'host, solo per ospitare alcuni canali e prese d'aria", ha spiegato. "Il software è nostro per garantire che si comporti come il sistema motore che [McElroy] stava cercando di realizzare. Davvero, il team McElroy: non si può certo biasimarli per il loro impegno.

"Ci è voluto un lavoro di nove mesi per passare dalle conversazioni iniziali sulle macchine, iniziando con quale macchina della loro famiglia volevamo usare, fino a quello che stiamo vedendo qui", ha detto Davis parlando del dimostratore esposto.

L'unità di alimentazione elettrica a batteria pre-assemblata comprende una batteria Perkins, un inverter, un motore elettrico, un controller, un'unità di distribuzione dell'energia e un caricabatterie di bordo, il tutto racchiuso in una soluzione "plug-and-play".

"Quello che abbiamo fatto è stato portare tutti i componenti necessari per fornire un sistema di alimentazione elettrica a batteria e, in definitiva, un sistema di alimentazione rotazionale, ora in grado di [fornire] nello stesso spazio di un'unità diesel. Quindi, lo smantellamento della macchina è stato minimo", ha affermato Davies.

"Il punto di forza dal punto di vista del cliente è che l'intera architettura ad alta tensione è integrata in un unico involucro. I nostri clienti devono solo concentrarsi sul collegamento alla rete elettrica rotazionale e tutto il resto è già gestito."

'Disruptor' offre un'interruzione minima

L'unità di alimentazione elettrica a batteria utilizza gli stessi collegamenti meccanici e gli stessi punti di interfaccia elettrica del motore diesel.

"La posizione e l'allineamento sono compatibili con il motore diesel 904 dal punto di vista dell'interfaccia... Non c'è alcun movimento dei sistemi idraulici; è possibile allinearli e integrarli", ha affermato Davies. "Lo stesso vale per il cablaggio della macchina. La spina multipolare è la stessa del motore diesel, quindi il cliente non deve apportare modifiche al cablaggio". L'unica aggiunta che l'OEM deve fornire è un cavetto di massa.

Il propulsore elettrico a batteria utilizza gli stessi collegamenti meccanici e gli stessi punti di interfaccia elettrica del motore diesel. (Foto: Becky Schultz)

"Per quanto riguarda l'interfaccia con i nostri rivenditori, una volta aperti i pannelli, tutto all'interno è identico. Quindi, i tecnici dei nostri rivenditori e i nostri team non dovranno ricevere formazione sui diversi layout dei sistemi ad alta tensione", ha sottolineato Davies. "Sarà un'interfaccia comune, così potranno gradualmente aumentare la loro formazione man mano che acquisiscono maggiore esperienza con l'alta tensione".

Per quanto riguarda gli utenti finali, la differenza rispetto a un motore diesel dovrebbe essere minima. "Si comporta come un motore diesel", ha affermato Davies. "I clienti possono girare la chiave come se stessero avviando il motore su una piattaforma diesel e il propulsore risponderà allo stesso modo, comunicherà allo stesso modo. Avrà le stesse prestazioni del motore diesel, ma con zero emissioni al punto di utilizzo."

Vedere le possibilità

L'unità esposta al Bauma è stata realizzata per esplorare le possibilità di una soluzione drop-in e come opportunità di apprendimento.

"Durante il percorso, [McElroy] ha iniziato dicendo: 'È qualcosa di cui vogliamo capire l'aspetto'", ha osservato Davies. "Ora, sempre più clienti ci dicono: 'Sì, abbiamo capito; vediamo quanto è facile. Vediamo l'applicazione'. E stanno iniziando a vedere quali altri vantaggi questa unità di potenza può offrire ai loro clienti".

Oltre alle emissioni zero e ai bassi livelli di rumore, Davies ha affermato che il propulsore potrebbe offrire altre caratteristiche, ad esempio una capacità simile all'ePTO per alimentare funzioni come l'elemento riscaldante per la fusione dei tubi o un'uscita a bassa tensione per supportare le luci della cabina e la strumentazione.

Potrebbero essere valide anche altre opzioni, come pacchetti per climi caldi o freddi, estensori di autonomia, ricarica CC o raffreddamento della batteria.

Il propulsore elettrico a batteria è progettato per occupare lo stesso spazio del motore diesel che sostituisce. (Foto: Becky Schultz)

"Tutti questi sono argomenti di cui potremo iniziare a parlare più approfonditamente con [McElroy] in futuro: come possiamo personalizzare la soluzione per offrire davvero ciò che desiderano ai loro clienti", ha affermato Davies. "Quello che sono davvero entusiasti di vedere è quanto sia stata semplice l'installazione e quanto poco lavoro sia stato necessario da parte loro. Sebbene ci siamo confrontati con loro, non abbiamo dovuto appoggiarci troppo, perché volevamo che il tutto fosse il più pulito possibile."

Una nuova conversazione

Resta da vedere quando il propulsore elettrico a batteria sarà disponibile in commercio. Ci sono ancora molte considerazioni da affrontare.

"Ci sono dei prezzi per alcune di queste soluzioni a cui dobbiamo prestare attenzione e assicurarci che il TCO (costo totale di proprietà) sia corretto. Per alcuni componenti dovremo optare per una soluzione a pagamento. Ma anche in questo caso, ci sono delle sfide", ha riconosciuto Davies. "Come si fa a far funzionare tutto questo nell'applicazione, assicurandosi che le comunicazioni tra dati e strumenti di servizio siano solide?

"Collaboriamo con alcuni fornitori; produciamo anche alcuni componenti internamente. Quello che stiamo cercando di fare è raccogliere quei pezzi e trovare il modo di farli funzionare tutti insieme", ha continuato. "Quindi, c'è un po' di variabilità. Dipende solo dal prezzo a cui arrivano i componenti."

Nei prossimi mesi Perkins sperimenterà altri modelli per definire alcuni di questi dettagli e non solo per avviare conversazioni sull'elettrificazione, ma anche per cambiare del tutto tali conversazioni.

"Le conversazioni che ho avuto con i nostri clienti vertono più su come sfruttare al massimo i vantaggi di quell'unità di potenza, piuttosto che sulle conversazioni che avevamo forse due anni fa: 'Beh, da dove inizio? Dove trovo un inverter?'. Ora la domanda è: 'Questa è la soluzione. Ok, come posso sfruttarla al meglio?'. Quindi, la situazione è cambiata, il che è davvero positivo perché significa che ciò che stiamo presentando ha un mercato", ha affermato Davies.

"Parte del percorso ora consiste nel lavorare con i nostri clienti, proprio come quando analizziamo l'installazione dei motori, analizzando a fondo il funzionamento della macchina", ha continuato. "Quando parliamo con i clienti, possiamo analizzare i cicli di carico, i fattori di servizio sulla piattaforma e collaborare con loro per capire di quale dimensione della batteria hanno bisogno e come potrebbe essere il loro programma di ricarica. Tutto questo serve solo a garantire che il sistema di alimentazione effettuerà il cambiamento di cui hanno bisogno".

Video: Perkins presenta un'unità di potenza elettrica a batteria al Bauma 2025 Perkins presenta il suo dimostratore tecnico di unità di potenza elettrica a batteria al Bauma di Monaco di Baviera, in Germania

Il bello di tutto questo, ha affermato Davies, è che con le dimensioni e le capacità dei motori disponibili nel settore, la tecnologia delle batterie di proprietà di Perkins e il fatto che Perkins può controllare gran parte del sistema, "siamo nella posizione ideale per offrire una piattaforma su larga scala".

Sebbene il sistema nella sua forma attuale imiti la piattaforma del motore 904, Davies ha affermato che non c'è motivo per cui non possa essere adattato o ridimensionato per essere utilizzato al posto di altre serie di motori.

"Si tratta di capire chi sono i nostri principali clienti, quali sono le loro esigenze e quindi adattare i set hardware di conseguenza", ha affermato. "Sebbene il pacchetto che vediamo sia in un unico formato all'interno della scatola, quello che stiamo cercando di fare è evitare di parlare di cosa c'è dentro la scatola. Ciò di cui [i clienti] hanno bisogno è la potenza. Cerchiamo di risolvere questo problema e forniremo la potenza con tutto ciò che è dentro la scatola.

"Quindi, se ci sono altri motori in altre macchine che vogliamo sostituire con l'energia elettrica, possiamo configurarne l'ingombro in modo che si adattino alle piattaforme di tali motori", ha concluso Davies. "Questo ci apre a mercati diversi e a diverse opportunità che forse prima non avevamo con il solo diesel."