Volta Via bada zelektryfikację placówek budowy dróg

Projekt badawczy Volta Via badał, w jaki sposób można zelektryfikować duże placów budowy przy budowie dróg oraz jaką infrastrukturę energetyczną jest to wymagające. Jeden z wyników: dla aż 86 procent rozpatrywanych klas maszyn dostępne są już modele zelektryfikowane.

Dla intensywnych faz budowy obliczono potrzebę ponownego naładowania wynoszącą 378 kW.

Zdjęcie: Volta Via

Projekt został przeprowadzony przez Zeppelin Rental we współpracy z Katedrą Inżynierii Produkcji Komponentów Elektrycznych Samochodów (PEM) na RWTH Aachen w okresie od sierpnia 2024 roku do połowy 2026 roku. W projekcie brali udział m.in. Autobahn GmbH, Federalne Urząd ds. Dróg (BASt), austriacka ASFINAG oraz szwajcarski Federalny Urząd ds. Dróg ASTRA.

Zbadano m.in. kompleksową renowację oraz naprawy powierzchni jezdni z asfaltu i betonu. Dla lat 2027, 2040 i 2050 partnerzy projektu opracowali scenariusze referencyjne dotyczące potrzeb maszynowych, zaopatrzenia energetycznego oraz infrastruktury ładowania. Zgodnie z raportem końcowym muszą one być dostosowywane do metod budowlanych, konfiguracji maszyn, czasu realizacji projektu oraz warunków lokalnych.

Zgodnie z wynikami, już dziś na rynku dostępne są elektryczne modele dla nawet 86 procent wymaganych klas maszyn. Nie oznacza to jednak pełnej równoważności technicznej z maszynami diesla. Istnieją ograniczenia m.in. pod względem mocy ciągłej, czasu pracy, wymagań dotyczących ładowania oraz elastyczności zastosowania. Autorzy wskazują na braki w ofercie przede wszystkim u dostawców materiałów i producentów form ruchomych.

Zasilanie energetyczne staje się kluczowym problemem

Ile mogłoby wynosić dodatkowe zapotrzebowanie na prąd, pokazuje obliczenie modelowe dotyczące elektryfikacji remontów autostrad. Przy założonej stopie remontów wynoszącej cztery procent, dla Niemiec uzyskuje się dodatkowe zapotrzebowanie na prąd w wysokości około 34,7 GWh rocznie. Odpowiada to mniej więcej 0,0066 procenta niemieckiego zużycia prądu. Dla całego regionu D-A-CH Volta Via oblicza około 44 GWh rocznie.

Zgodnie z raportem ważniejsza od całkowitej ilości energii jest lokalna dostępność potrzebnej mocy. Dla najbardziej wymagającej fazy budowy w badanym scenariuszu referencyjnym potrzebna jest moc ładowania wynosząca 378 kW. Należy wziąć pod uwagę m.in. połączenia z siecią, okna ładowania, magazyny energii, zarządzanie obciążeniem oraz możliwe jednoczesne procesy ładowania.

Jasne jest, że nie wszystkie pojazdy muszą być ładowane bezpośrednio na placu budowy. Zgodnie z badaniem, samochody dostawcze dopuszczone do ruchu drogowego, ciężarówki z przyczepami, mieszalniki transportowe oraz inne pojazdy do przewozu materiałów mogą korzystać również z hal serwisowych, obiektów produkcyjnych i logistycznych lub publicznych stacji ładowania ciężarówek.

Dla maszyn używanych na placach budowy potrzebne są natomiast inne rozwiązania dostaw energii. W przypadku wieloletnich, dużych projektów może być rozważalne połączenie napięciem średnim dostosowane do konkretnego projektu. W odniesieniu do krótszych lub przemieszczających się w przestrzeni placów budowy raport proponuje raczej tymczasowe i mobilne systemy dostaw energii. Maszyny przewodowe mogą również być przydatne do zastosowań stacjonarnych. Dzięki temu można częściowo uniknąć dużych magazynów energii w samych maszynach, o ile istnieje wystarczająco wydajne połączenie z prądem.

Jak taki podejście może wyglądać w praktyce, pokazała Strabag latem 2026 roku w Oberhausen. Podczas przebudowy urządzenia do przetwarzania gruntu zastosowano tam jedenaście maszyn budowlanych na pełnym prądzie elektrycznym, w tym koparkę o masie 25 ton, ładowarkę kołową, dźwig samochodowy oraz maszynę do budowy dróg. Mobilny magazyn energii o pojemności 153 kWh służył do zasilenia maszyn oraz łagodzenia szczytowych obciążeń. Mimo to plac budowy nie był w całości zasilany prądem elektrycznym – dla zadań, które nie mogły być wykonywane przy użyciu prądu, oraz do transportów logistycznych Strabag użyła dodatkowo paliwa HVO100.

Koszty operacyjne mogą spaść

Volta Via przeanalizowała również koszty eksploatacyjne różnych scenariuszy. Przy założeniu konsekwentnego wykorzystywania dostępnych maszyn elektrycznych, bieżące koszty do 2027 roku mogłyby się nieco bardziej niż w przypadku rozwiązania konwencjonalnego zredukować o połowę. Do 2050 roku w tym modelu spadną one do około jednej ósmej obecnego poziomu.

Kalkulacja ta nie uwzględnia jednak kosztów zakupu maszyn. Zakłada się również stałą cenę prądu przemysłowego na poziomie z 2025 roku. Czy maszyny budowlane elektryczne są rzeczywiście opłacalne, zależy według raportu między innymi od stopnia wykorzystania, liczby godzin pracy, cen energii, kosztów infrastruktury, wartości pozostałej po wykorzystaniu oraz możliwych wpływów na produktywność i czas budowy.

Również emisje stanowią zmodelowane potencjały. Przy założonych optymalnych warunkach brzegowych Volta Via przewiduje na rok 2027 około 80 procent mniejsze emisje gazów cieplarnianych w porównaniu z tradycyjnym scenariuszem referencyjnym. Do 2050 roku potencjał redukcji wzrasta do około 97 procent. Rzeczywiste wartości zależą między innymi od źródła energii, dostępności maszyn oraz konkretnego miejsca budowy.

Kolejnym punktem centralnym projektu była przydzielanie publicznych projektów budowlanych. W tym celu opracowano indeks elektryfikacji, który uwzględnia technologię napędową, liczbę maszyn oraz ich znaczenie dla procesu budowlanego. Ma to zapobiec sytuacji, w której wiele małych urządzeń elektrycznych nadmiernie poprawia wyniki, podczas gdy kluczowe etapy procesu są nadal wykonywane w sposób konwencjonalny.

Indeks ma służyć przede wszystkim jako kryterium dodatkowe, a nie wykluczające. Dzięki niemu oferenci bez w pełni zelektryfikowanego parku maszyn nie będą zasadniczo wykluczani, natomiast rozwiązania dotyczące maszyn i systemów zaopatrzenia o niższych emisjach uzyskają przewagę w ocenie. W miarę wzrostu dostępności na rynku indeks może zostać później bardziej uwzględniony w ocenie lub oparty na wartościach minimalnych.

Projekt Volta Via został sfinansowany w ramach współpracy D-A-CH w dziedzinie badań nad infrastrukturą transportową w 2024 roku. Organizatorami są niemieckie Federalne Ministerstwo Transportu, austriackie Federalne Ministerstwo Innowacji, Mobilności i Infrastruktury oraz szwajcarskie Federalne Urząd Dróg.