Webasto, il movimento terra pesante diventa elettrico
Webasto ha fornito tecnologia e componenti alle olandesi E.C.E. Electric Construction Equipment e Staad Group per l'elettrificazione degli escavatori Doosan DX165W Electric e DX300LC Electric.
Webasto è un nome conosciuto fra gli addetti ai lavori del movimento terra soprattutto per i suoi sistemi di protezione dal freddo. Ma in realtà l’attività del colosso tedesco con sede a Stockdorf, vicino a Monaco di Baviera, si articola su gamme di prodotti molto differenti fra loro. Ma tutte con la comune matrice di essere nate per soddisfare i bisogni dell’industria automotive. Un trampolino di lancio che vede oggi Webasto attiva con stabilimenti in tutto il mondo. E dove l’Italia gioca un ruolo fondamentale nei sistemi di condizionamento con lo stabilimento di Molinella in provincia di Bologna. Ma non solo.
Perché Webasto è infatti uno dei principali costruttori di sistemi per l’elettrificazione dei veicoli. Con diversi campi di attività che, partendo proprio dall’automotive, arrivano fino alle macchine movimento terra. Passando per bus, veicoli industriali e commerciali, veicoli speciali e mezzi per il settore municipale. Ed dove l’apporto dello stabilimento italiano è fondamentale. Qui si progettano e costruiscono i sistemi di mantenimento della temperatura delle batterie. Passaggio fondamentale per aumentarne la durata e minimizzare la manutenzione nel tempo.
Elettrificare il movimento terra pesante. La mission di Webasto.
Se pensiamo che fra i principali utilizzatori dei sistemi di elettrificazione Webasto compaiono nomi come Kia Motors il quadro appare più chiaro. Una garanzia di affidabilità ed elevati livelli prestazionali che ha portato la start-up olandese E.C.E. – Electric Construction Equipment, ad impiegare i sistemi del costruttore per l’elettrificazione delle macchine movimento terra. Uno spin-off, quello della E.C.E., che trae origine dalla stessa Staad Group uno dei dealer di Doosan Infracore Europe in Olanda. Questo grazie ad un’attività di oltre vent’anni nel settore delle macchine pesanti che permette di essere efficaci e centrare gli obiettivi del mercato.
La tecnologia Webasto è stata individuata, fra le tante disponibili sul mercato, per l’elevato valore aggiunto. Fra cui la modularità del sistema e la garanzia di una sicurezza operativa che derivano da un’esperienza di alto livello. Senza contare il fondamentale supporto tecnico che un costruttore come Webasto è in grado di offrire. Supporto che si rivela prezioso per ottimizzare al massimo l’impiego delle batterie modulari tramite il V.I.B. Vehicle Interface Box. Che, di fatto, è il vero cuore del sistema in grado di dialogare con il veicolo tramite il BMS, il sistema di gestione della batteria. Ma andiamo con ordine.
Dall’esigenza nasce una risposta
Il progetto nasce in Olanda per motivazioni molto stringenti. L’inquinamento da ossidi di azoto è attualmente molto alto. Il Governo olandese sta mettendo in atto delle politiche ambientali incentivando anche l’impiego di macchine movimento terra a funzionamento elettrico. Favorendo ovviamente i contesti urbani. Ma non solo. L’impiego dei nuovi escavatori elettrici sta infatti trovando largo interesse anche in applicazioni che non siano limitate al solo mondo delle costruzioni. Un’opportunità che Staad Group e E.C.E. Electric Construction Equipment stanno cogliendo in modo proattivo ed efficace. Grazie ad una profonda conoscenza del settore movimento terra che li porta a comprendere le reali esigenze degli utilizzatori. , per dimensione e presenza sul mercato, hanno deciso di lavorare insieme ad un progetto comune. Elettrificando alcuni modelli della gamma di escavatori Doosan. Marchio distribuito ufficialmente da Staad Group nella parte centrale e meridionale del territorio olandese.
Se con i miniescavatori, oggettivamente, la trasformazione non è complessa, sulle grandi macchine i giochi sono completamente diversi. Ed è qui, infatti che la tecnologia Webasto è determinante. I due grandi modelli elettrificati sono l’escavatore gommato Doosan DX165W Electric e il cingolato DX300LC Electric. Si tratta di due escavatori di 18 e 32,3 tonnellate di peso operativo. Macchine importanti in cui prestazioni e produttività non devono essere penalizzate in alcun modo. E in cui gli utilizzatori ripongono molte aspettative.
Pieter Staadegard
Amministratore Delegato di Staad-Group, importatore Doosan per l’Olanda Centrale e Meridionale e realizzatore del progetto di elettrificazione con la start-up E.C.E. Electric Construction Equipment.
Le sue parole in merito al progetto di elettrificazione degli escavatori Doosan con tecnologia Webasto.
Parla PIETER STAADEGARD, Amministratore Delegato di STAAD-GROUP, in merito al progetto di elettrificazione degli escavatori Doosan portato avanti dalla start-up E.C.E. Electric Construction Equipment. Fondata nel 2020, è parte integrante di Staad-Group "La produzione di serie è già iniziata e il primo escavatore è stato consegnato. Il piano 2022 prevede circa 40 macchine e la domanda continua a crescere.Con gli escavatori elettrici a zero emissioni in cantiere l'azienda sta entrando in nuovo mercato. I principali clienti sono imprese di costruzioni ma anche chi opera nel verde si è avvicinato alle nostre macchine. E.C.E. distribuisce gli escavatori nei Paesi Bassi mentre nel resto d'Europa i concessionari Doosan possono acquistarli per ampliare la propria offerta. Da un punto di vista tecnico la transizione verso l'elettrico è possibile. Perché si sta aspettando? A differenza dei grandi costruttori noi siamo un'azienda piccola e flessibile ed è per questo che stiamo incoraggiando fin da ora queste innovazioni. Nei paesi bassi abbiamo un grande problema di emissioni legate agli ossidi di azoto. Le nostre macchine elettriche sono utilizzate prevalentemente nei centri urbani dove emissioni di azoto e polveri sottili sono strettamente regolate. L'uso di macchine a "emissioni zero" è sempre più richiesto nelle gare d'appalto. E quindi gli escavatori elettrici della E.C.E. sono una soluzione ideale. Queste restrizioni però non sono vigenti solo in Olanda ma anche in altri paesi europei. La riduzione delle emissioni sarà quindi una preoccupazione futura di molti paesi ed è per questo che le soluzioni innovative sono sempre più importanti. Con il nostro progetto sosteniamo anche Doosan ad accelerare l'introduzione sul mercato europeo delle macchine elettriche. Tutti i nostri progetti sono infatti certificati con soluzioni che provengono dal mondo automotive. Forniamo quindi soluzioni innovative ma ampiamente sicure e utilizzabili ogni giorno. Anche nelle condizioni estreme in cui lavorano le macchine movimento terra".
La sostanza della tecnologia Webasto
La tecnologia di base è, tutto sommato, concettualmente molto semplice. Basandosi infatti su dei Powerbox modulari intercambiabili. Si tratta di veri e propri pacchi batterie dotati di Active Climate Control System. Dispositivo fondamentale per il controllo della temperatura sviluppato e costruito nello stabilimento italiano Webasto di Molinella. I due escavatori utilizzano un doppio e un triplo sistema di batterie standard. Con uno schema funzionale simile. E con le ovvie differenze legate alla dimensione e, quindi, alla potenza richiesta per un funzionamento dinamico e produttivo.
Powerbox
L’elemento modulare Powerbox è stato sviluppato utilizzando la tecnologia Webasto.
Si basa sulla batteria CV standard del costruttore e permette di andare incontro alle esigenze operative di chi utilizza normalmente gli escavatori idraulici.
L'elemento modulare Powerbox è dotato di Active Climate Control System - alla cui progettazione, sviluppo e costruzione partecipa attivamente lo stabilimento italiano Webasto di Molinella - che permette di mantenere costante la temperatura di funzionamento. Ottimizzando così durata ed efficienza del pacco batterie nel tempo e permettendo di lavorare in qualsiasi condizione operativa.
Nel caso del DX165W Electric si utilizzano due Powerbox. Il DX300LC Electric ne utilizza invece tre. Questa diversa partizione è dovuta alla evidente differenza di potenza installata. E al fatto di poter impiegare entrambe le macchine per 8 ore di fila in condizioni operativi medie. Visto oltretutto che la potenza dei due mezzi è rispettivamente di 102 kW per il più “piccolo” gommato e di 145 kW per il “fratello maggiore”. Ogni modulo è inoltre sostituibile in pochi minuti in modo da poter garantire una continuità operativa anche su turni di 24/24. Nel caso del DX165W Electric la macchina è in grado di funzionare anche con un solo modulo. Ma entriamo maggiormente nel dettaglio.
Doosan DX300LC Electric
Doosan DX165W Electric.
Gli escavatori Doosan DX165W Electric e DX300LC Electric sviluppati da E.C.E. e Staad Group si basano sulla tecnologia Webasto con batterie intercambiabili Powerbox gestiti dai moduli VIB Vehicle Interface Box e dal sistema di gestione BMS.
Il concept con le batterie intercambiabili
Il concept con le batterie intercambiabili sfrutta un intelligente mix di tecnologie Webasto. Il pacco intercambiabile di batterie Powerbox è stato fornito sulla base delle specifiche dettagliate di E.C.E. Il DX165W Electric utilizza un doppio pacco di batterie da 140 kWh ciascuno per complessivi 280 kWh. Mentre il DX300LC Electric ne utilizza tre da 130 kWh per un totale di 390 kWh. Una differenza necessaria per far fronte ai diversi livelli di potenza delle due macchine. Dove il DX165W Electric è mosso da un motore elettrico Danfoss da 102 kW e il DX300LC Electric ne impiega invece uno da 145 kW.
Batterie intercambiabili
Il concetto delle batterie modulari intercambiabili è fondamentale per garantire la necessaria autonomia in cantiere.
La ricarica può quindi avvenire direttamente sulla macchina quando non si lavora oppure altrove.
Il DX165W Electric utilizza un doppio pacco di batterie da 140 kWh ciascuno per complessivi 280 kWh. Mentre il DX300LC Electric ne utilizza tre da 130 kWh per un totale di 390 kWh. Una differenza necessaria per far fronte ai diversi livelli di potenza delle due macchine. Dove il DX165W Electric è mosso da un motore elettrico Danfoss da 102 kW e il DX300LC Electric ne impiega invece uno da 145 kW.
In questo modo si garantisce l’autonomia necessaria per affrontare un turno operativo di 8 ore. I Powerbox sono sostituibili in modo rapido per consentire l’eventuale ricarica in un luogo separato dalla macchina. E’ quindi possibile scegliere se ricaricare le batterie a fine turno. Oppure, nel caso di lavoro ininterrotto o su più turni, se sostituire il Powerbox con un altro elemento già carico. Ogni pacco ha inoltre un sistema di riscaldamento e raffreddamento autonomo. Si tratta di un’altra tecnologia Webasto specificamente sviluppata per mantenere costanti ed elevate le prestazioni delle batterie.
L’Active Climate Control System consente quindi di operare con qualsiasi condizione ambientale esterna. Il suo funzionamento è garantito dalle stesse batterie. La scelta di utilizzare un sistema ad alta tensione minimizza le perdite di potenza legate alla climatizzazione. Questo permette di avere quella costanza di rendimento nel tempo che è fondamentale per un impiego pesante come quello degli escavatori idraulici. Il DX165W Electric opera a 800 Volt mentre il DX300LC Electric impiega un sistema a 650 Volt.
Activate Climate Control System
Efficienza e durata nel tempo delle batterie sono garantite grazie alla presenza dell’Activate Climate Control System. Grazie a cui è possibile lavorare senza problemi da -10°C a + 35°C.
L'Active Climate Control System consente di operare con qualsiasi condizione ambientale esterna. Il suo funzionamento è garantito dalle stesse batterie. Grazie all'impiego di un sistema ad alto voltaggio le perdite di potenza sono ridotte al minimo. Questo permette di avere quella costanza di rendimento nel tempo che è fondamentale per un impiego pesante come quello degli escavatori idraulici. Il DX165W Electric opera a 800 Volt mentre il DX300LC Electric impiega un sistema a 650 Volt.
VIB, l’interfaccia Webasto fra sistema e batterie
Il Vehicle Interface Box (VIB) di Webasto è fondamentale in tutto questo progetto. Infatti, insieme al sistema di batterie, il VIB consente la necessaria comunicazione tra i singoli componenti hardware e il relativo software. In questo modo, il VIB agisce come un’interfaccia efficiente tra più batterie e il veicolo. All’interno di un’unica robusta custodia riunisce quindi le funzioni di distributore di energia, di sistema di gestione della batteria (BMS) e di sistema di backup. Si tratta in sostanza del vero cuore di tutto il sistema.
VIB Vehicle Interface Box
Si tratta del cuore di tutto il sistema. Agisce come interfaccia fra le batterie e il veicolo permettendo il dialogo dei singoli elementi fra loro.
Tutta l'interazione fra batterie, parti del sistema e veicoli avviene tramite il VIB Vehicle Interface Box. Riunisce quindi in un'unica custodia protetta le funzioni di distributore di energia, di sistema di gestione della batteria (BMS) e di sistema di backup.
E rappresenta il più alto valore aggiunto fornito da Webasto grazie ad anni di lavoro sul campo nel settore automotive. Con esigenze ovviamente differenti rispetto al movimento terra ma, nei fatti, con logiche del tutto identiche da un punto di vista operativo.
Il sistema di gestione della batteria BMS è invece responsabile del monitoraggio e del controllo dell’intero sistema, della batteria e della comunicazione con gli altri componenti del veicolo. Oltre a calcolare lo stato di carica (SOC) e lo stato di salute della batteria, il BMS monitora diversi parametri importanti. Come ad esempio la tensione o la temperatura delle celle. E garantisce il funzionamento in sicurezza delle batterie. Il sistema di riscaldamento e raffreddamento Active Climate Control System assicura che la batteria non si surriscaldi durante il processo di carica e mantenga sempre la temperatura perfetta. In questo modo il sistema di batterie modulare è perfettamente adatto all’uso anche negli impieghi gravosi sulle macchine movimento terra.
La ricarica smart
La ricarica è una delle necessità fondamentali per macchine di queste dimensioni e con questo livello di potenza. L’impiego della tecnologia Webasto ha permesso lo sviluppo dei Powerbox utilizzando le batterie CV standard del costruttore tedesco. In questo modo E.C.E. ha potuto progettare gli elementi modulari perfettamente adattati alle necessità dei due escavatori impiegando tutta l’evoluta tecnologia disponibile. La ricarica è possibile, a seconda dei diversi sistemi di alimentazione, in tempi rapidi e compatibili con i turni operativi di otto ore.
Ricarica Smart
I tempi di ricarica sono compatibili con i turni di lavoro di 8 ore giornaliere. A seconda del sistema utilizzato si spazia da 1 ora (DC120) fino a 12 ore (380V/16A). Eventualmente è possibile sfruttare la rapida sostituzione
TEMPI DI RICARICA DOOSAN DX165W Electric Ricarica tramite la macchina: corrente alternata Ricarica tramite powerbox: DC AC singolo - 5 ore Duo AC - 2,5 ore DC30 - 4 ore DC60 - 2 ore DC120 - 1 ora DOOSAN DX300LC Electric Caricatore a bordo: 2x22kW 380V/63A - 3 ore 380V/32A - 6 ore 380V/16a - 12 ore
Nel caso in cui si debbano affrontare turni più lunghi è sempre possibile la sostituzione dei Powerbox utilizzando attrezzature normalmente presenti in un cantiere dove operano queste macchine. Stiamo parlando quindi di camion con gru o di altre macchine movimento terra di dimensioni medie.
Thijs van Hal
Direttore Operativo di E.C.E. Electric Construction Equipment, start-up di Staad Group, e società che si occupa del progetto di elettrificazione degli escavatori Doosan.
Le sue parole in merito al progetto di elettrificazione degli escavatori Doosan con tecnologia Webasto.
"Con la tecnologia Webasto siamo riusciti a fornire al mercato degli escavatori con identica disponibilità operativa delle macchine con motore termico a gasolio. Gli escavatori lavorano per l'intera giornata e per un totale di otto ore. Allo stesso tempo possono svolgere gli stessi compiti a temperature che vanno da -10°C fino a +35°C. Questo grazie alla tecnologia Webasto che ci ha permesso di sviluppare i Powerbox intercambiabili sulla base della loro batteria CV standard.I clienti hanno la possibilità di portarli a un punto di ricarica e di ricaricarli lì. Questo aiuta se non ci sono infrastrutture adatte in cantiere o in prossimità dell'escavatore. Le batterie possono quindi essere caricate tramite un connettore ad alta tensione di tipo II. Aumentando la flessibilità. Perché questo tipo di connettore è diventato lo standard in Europa. Gli escavatori possono essere caricati in modo sicuro e veloce quasi ovunque. Inoltre soddisfiamo gli elevati requisiti dello standard UN/ECE- R100. Si tratta della Direttiva europea che definisce i requisiti di sicurezza per i veicoli elettrici. Come ad esempio la resistenza minima di isolamento dei componenti e dei cavi HV, nonché i test termici, meccanici ed elettrici della batteria."
La collaborazione fra E.C.E. e Webasto
Una delle maggiori sfide del progetto è stata quella di collocare tutti i componenti di un singolo pacco batterie in un solo Powerbox. Webasto ha creduto nel progetto e lo ha sostenuto attivamente con la propria tecnologia ed esperienza. Una collaborazione, quella fra il colosso tedesco e la start-up olandese, che si è svolta in modo proficuo per entrambi i partner. Un’esperienza molto positiva sottolineata anche da Pieter Staadegaard “Non solo Webasto ci ha supportati in modo ottimale con il loro know-how sulle batterie riducendo considerevolmente i tempi di sviluppo del progetto. La decisione di lavorare con loro è stata presa anche per la loro vicinanza e preparazione. Soprattutto in considerazione della pandemia di Covid 19 e delle relative sfide per le catene di approvvigionamento. Webasto è infatti stato in grado di fornire i prodotti in modo efficiente e affidabile“.
Pieter Staadegard
Amministratore Delegato di Staad-Group, importatore Doosan per l’Olanda Centrale e Meridionale e realizzatore del progetto di elettrificazione con la start-up E.C.E. Electric Construction Equipment.
Le sue parole in merito alla collaborazione positiva con Webasto.
"I nostri referenti in Webasto ci hanno supportato fin dall'inizio con il loro know-how sulle batterie, riducendo così considerevolmente il nostro tempo di sviluppo. Nei test iniziali, le batterie non funzionavano ad alte temperature. Insieme a Webasto abbiamo trovato rapidamente una soluzione. E continueremo a condividere le nostre idee con loro in futuro"
Una collaborazione che continua
E.C.E. ha intenzione di continuare con i propri progetti. Con un approccio a 360° basato su contenuti concreti. Spiega infatti Thijs van Hal, Direttore Operativo “A lungo termine, miriamo a elettrificare tutti i veicoli che vengono utilizzati in cantiere. Inoltre, pensiamo che i pacchi batteria serviranno in futuro anche a sostituire i generatori. Questo per fornire energia agli utensili elettrici senza generare emissioni in cantiere”, spiega . “In ogni caso, i pacchi batteria saranno impiegati anche in altri tipi di veicoli per impiego lavorativo E questo renderà possibile lo scambio fra mezzi diversi fra loro. In futuro, E.C.E vuole fornire ai propri clienti un ampio portafoglio di veicoli elettrici. Per esempio dalle spazzatrici fino alle piastre vibranti elettriche. Ma indipendentemente dal progetto da realizzare, Webasto sarà sempre coinvolto come partner”.
Thijs van Hal
Direttore Operativo di E.C.E. Electric Construction Equipment, start-up di Staad Group, e società che si occupa del progetto di elettrificazione degli escavatori Doosan.
Le sue parole in merito alla collaborazione con Webasto.
"A lungo termine, miriamo a elettrificare tutti i veicoli che vengono utilizzati in cantiere. Ma indipendentemente dal progetto da realizzare, Webasto sarà sempre coinvolto come partner"
