Volta Via досліджує електрифікацію дорожньо-будівельних майданчиків

Дослідницький проєкт Volta Via дослідив, як можна електрифікувати великі будівельні об’єкти на дорожньому будівництві та яка енергетична інфраструктура для цього необхідна. Один із результатів: для до 86 відсотків розглянутих класів машин вже існують електрифіковані моделі.

Для інтенсивних етапів будівництва була розрахована потреба у додатковому заряджанні на рівні 378 кВт.

Фото: Volta Via

Цей проект був реалізований компанією Zeppelin Rental спільно з кафедрою Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) університету RWTH Aachen з серпня 2024 року до середини 2026 року. У його реалізації брали участь, зокрема, Autobahn GmbH, Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), австрійська ASFINAG та швейцарське Bundesamt für Straßen ASTRA.

Було досліджено, зокрема, повну реконструкцію та ремонт верхнього шару асфальтованих та бетонних доріг. Для років 2027, 2040 та 2050 партнери проекту розробили базові сценарії щодо потреб у обладнанні, постачанні енергії та інфраструктурі для зарядки. Згідно з заключним звітом, ці сценарії необхідно адаптувати з урахуванням методів будівництва, складу обладнання, термінів будівництва та місцевих умов.

Згідно з результатами, вже сьогодні на ринку є електрифіковані моделі до 86 відсотків необхідних класів машин. Однак це не означає повної технічної еквівалентності з дизельними машинами. Існують обмеження, зокрема щодо постійної потужності, тривалості роботи, потреб у зарядці та гнучкості використання. Автори вбачають прогалини у пропозиції насамперед серед постачальників матеріалів та виробників рухомих опалубок.

Енергопостачання стає ключовою проблемою

Наскільки може зрости додаткова потреба в електроенергії, показує модельний розрахунок електрифікації ремонтів автомагістралей. При припущеній частці ремонтів у чотири відсотки для Німеччини це означає додаткову потребу в електроенергії близько 34,7 ГВт·г на рік. Це становить приблизно 0,0066 відсотка від загального споживання електроенергії Німеччиною. Для всього регіону D-A-CH Volta Via оцінює цей показник у близько 44 ГВт·г на рік.

Згідно з звітом, важливішою за загальну кількість енергії є локальна доступність необхідної потужності. Для найбільш енергозатратної фази будівництва у досліджуваному сценарії потрібна потужність для заряджання 378 кВт. При цьому необхідно враховувати, зокрема, підключення до мережі, часи заряджання, акумулятори, керування навантаженням та можливі одночасні процеси заряджання.

Очевидно, що не всі транспортні засоби повинні заряджатися безпосередньо на будівельному майданчику. Згідно з дослідженням, самоскиди, вантажівки-самохідники, транспортні міксери та інші засоби для перевезення матеріалів можуть також використовувати автосклади, виробничі та логістичні об’єкти чи громадські точки заряджання вантажівок.

Для машин, які використовуються на будівельних майданчиках, потрібні інші рішення щодо живлення. У рамках багаторічних великих проєктів може знадобитися підключення середньої напруги, спеціально розроблене для цього проєкту. Для короткострокових або переміщуваних будівельних майданчиків у звіті пропонуються тимчасові та мобільні системи живлення. Кабельовані машини також можуть бути корисними для стаціонарних застосувань. Це дозволяє частково уникнути використання великих акумуляторних батарей у машині, за умови наявності достатньо потужного електропідключення.

Як може виглядати такий підхід на практиці, продемонструвала компанія Strabag влітку 2026 року в Оберхаузені. Під час реконструкції обладнання для обробки ґрунту там було використано одинадцять повністю електричних будівельних машин, серед яких екскаватор вантажністю 25 тонн, погрузчик, автомобільний кран та дорожній бульдозер. Мобільний акумулятор ємністю 153 кВт·год слугував для живлення машин та зменшення піків навантаження. Проте на будівельному майданчику не все працювало повністю від електроенергії: для застосувань, які не можна електрифікувати, та для логістичних перевезень Strabag додатково використовувала паливо HVO100.

Витрати на експлуатацію можуть знизитися

Volta Via також розглянула операційні витрати для різних сценаріїв. За умови послідовного використання наявних електрифікованих машин, поточні витрати до 2027 року можуть скоротитися майже вдвічі порівняно з традиційним підходом. До 2050 року вони у цій моделі знизяться до приблизно однієї восьмої сучасного рівня.

Однак у цих розрахунках не враховані витрати на придбання машин. Також передбачається постійна ціна промислової електроенергії на рівні 2025 року. Згідно з звітом, економічна доцільність електричних будівельних машин залежить, серед іншого, від ступеня завантаження, кількості годин роботи, цін на енергію, витрат на інфраструктуру, залишкової вартості та можливого впливу на продуктивність та тривалість будівництва.

Щодо викидів, то й вони є моделюваними потенціалами. За припущених оптимальних умов Volta Via прогнозує до 2027 року приблизно на 80 відсотків менше викидів парникових газів порівняно з традиційним контрольним сценарієм. До 2050 року цей потенціал зниження зростає до приблизно 97 відсотків. Фактичні значення залежать, серед іншого, від джерела електроенергії, наявності обладнання та конкретного будівельного майданчика.

Ще одним пріоритетом проекту було розподілення державних будівельних проєктів. Для цього був розроблений індекс електрифікації, який враховує технологію приводу, кількість обладнання та його значення для будівельного процесу. Це робиться для того, щоб уникнути ситуації, коли багато невеликих електричних пристроїв надмірно покращують результати, тоді як ключові етапи процесу продовжують виконуватися традиційним способом.

Індекс спочатку призначений як критерій додаткової оцінки, а не як критерій виключення. Це робиться для того, щоб учасники без повністю електрифікованих машин не були принципово виключені, але щоб концепції машин та систем постачання з нижчим рівнем викидів отримували перевагу у оцінці. Зі збільшенням їх доступності на ринку індекс може згодом отримати більшу вагу або бути супроводжений мінімальними значеннями.

Проект Volta Via був фінансований у рамках співпраці D-A-CH у галузі досліджень транспортної інфраструктури 2024 року. Організаторами є Німецьке федеральне міністерство транспорту, Австрійське федеральне міністерство інновацій, мобільності та інфраструктури та Швейцарське федеральне управління дорогами.