Mobil töltőberendezés elektromos üzemű gépekhez

A Liebherr Liduro Power Port (LPO) egy mobil energiatároló rendszer, mellyel hibrid vagy teljesen elektromos meghajtású munkagépek és berendezések helyben emissziómentesen üzemeltethetők vagy tölthetők.

Az LPO nagy teljesítménysűrűsége és kompakt kialakítása lehetővé teszi a különböző energiaigényű gépek és építkezések hatékony és rugalmas ellátását. Állandó teljesítménye eléri a 120 kW-ot. A 2,5 m hosszú, 1,25 m széles és csak 90 cm magas berendezés villástargoncával és rakodódaruval egyaránt mozgatható.

Az építkezéseken az elkövetkező években egyre nagyobb szükség lesz további elektromos munkagépek üzemeltetésére, mert az építőipari ágazatra világszerte helyi és globális éghajlatvédelmi célokat írnak elő a kibocsátás csökkentésére vonatkozóan.

Mindig megemlítjük, hogy ne feledkezzünk meg a ma és a közeljövő elektromos üzemű mezőgazdasági gépeiről, drónjairól, szántóföldi robotjairól, amelyek szintén igényelni fogják a gyors és rugalmas, emissziómentes, hangtalan helyi utántöltést!


A Liduro Power Port akkumulátorlapú energiatároló rendszerével nincs motorzaj, szálló por, CO₂ és egyéb anyagok.

Az LPO 2023-tól kerül sorozatgyártásba, különböző teljesítménytartományokban, akár 120 kW/kWh teljesítményig is elérhető lesz. Akár 32 amperrel is újratölthető, használat közben is. Több csatlakozón keresztül, egyszerre szolgáltat energiát a fogyasztóknak: 16A / 32A / 63A / 125A.  Az energia- és állapotfigyelés a helyi vezérlésen keresztül, valamint ezenfelül egy okostelefonokhoz és táblagépekhez távolról elérhető alkalmazáson keresztül történik.

Gazdaság és mobilitás

Az energiatároló rendszer kiegészítheti az elégtelen hálózati csatlakozást, vagy hálózattól független (off-grid) hálózatként használható. Az LPO hálózati csatlakozás kiegészítéseként történő alkalmazásával a hálózati csatlakozási teljesítmény méretezése jelentősen csökkenthető, mivel az energiatároló fedezi a gépek terhelési csúcsait.

Az építkezéseken gyakoriak a nagy terheléscsúcsok, ugyanakkor más időszakok nagyon alacsony teljesítményigénnyel teljesíthetők, például világítás vagy kisgépek esetében. A mobil energiatároló rendszer igény szerint szolgáltat energiát, optimális ár-érték arányt kínálva. Egy dízelgenerátorral összehasonlítva, amely a fogyasztóktól függetlenül folyamatosan magas fosszilis energiafogyasztással rendelkezik, az LPO lényegesen nagyobb hatásfokkal és üresjárati fázisok nélkül szolgáltat energiát.

műszer

műszer

Liebherr Liduro Power Port – fotók: www.liebherr.com

Közvetlen hidrogénbefecskendezés a nehézkategóriás belső égésű motorokhoz

A Liebherr a bauma 2022 kiállításon mutatta be a hidrogénüzemű motorokhoz való közvetlen befecskendezési rendszerét. Ezzel a technológiával egy olyan koncepciót követnek, amelynek célja, hogy a motorok teljesítménye ne maradjon el a hagyományos belső égésű motorokétól.

A hidrogénalapú hajtások a Liebherr alternatív hajtási koncepcióinak fontos részét képezik. Céljuk, hogy a H2-DI motor teljesítménye egy dízelmotoréval azonos legyen, amely csak úgy teljesíthető, ha az üzemanyagrendszer nagy átáramlási sebességet tud biztosítani. A hidrogéngáz kis sűrűsége miatt az injektornál nagy szelepkeresztmetszetre van szükség. Ugyanakkor a legkisebb mennyiségek precíz szabályozásához a teljes rendszer nyomását tűpontosan kell szabályozni. A Liebherr H2-befecskendezőrendszerében ezt egy gázmennyiség-szabályozó szeleppel érik el.

Továbbá nagy figyelmet fordítanak arra, hogy a fúvóka szivárgása az injektorból minimális legyen. A legjobb esetben az injektornak úgymond hermetikusnak (gázzárónak) kell lennie.

Ahhoz, hogy a H2-rendszerrel ugyanolyan motorkaraktert és alkalmazhatóságot érjünk el, mint a dízellel, a hidrogénbefecskendező rendszert optimálisan kell összehangolni a motor nyomatékával és teljesítményével. Ez azt jelenti, hogy az üresjáratról a teljes terhelésre való átmenet során a lehető leggyorsabban rendelkezésre kell bocsátani a szükséges mennyiségű üzemanyagot és a megfelelő rendszernyomást.

Rendszerkialakítás: alacsony nyomású, közvetlen befecskendezés (LPDI)

A Liebherr H2 befecskendezőrendszerét úgy tervezték, hogy rendkívül gyors és pontos nyomásszabályozást biztosítson, függetlenül az üzemanyagtartály helyzetétől, a gép méretétől, elrendezésétől vagy a motor beépítésétől.

Az elrendezés kétlépcsős nyomásszabályozást biztosít. Míg az első fokozat kezdetben stabilizálja az üzemanyagtartályból érkező változó nyomást, a második fokozat finomhangolja az említett nyomást. A befecskendezési nyomás szabályozása a gázadagoló szelep aktiválásával történik, az elektronikus vezérlőegységen (ECU) keresztül. Az ECU a gázadagoló szelepet egy zárt hurokban előremenő szabályozóval vezérli. Az egyedi fejlesztésű hidrogénspecifikus szoftvermodulok integrálhatók harmadik féltől származó alkalmazási szoftverekbe és/vagy vezérlőegységekbe.

A H2-DI-rendszert úgy tervezték, hogy elektronikus nyomáscsökkentő szelep nélkül működjön és a rendszert a lehető legegyszerűbbé tegyék, miközben elkerüljük, hogy működés közben hidrogéngáz kerüljön a légkörbe.

Az injektor mint kulcsfontosságú komponens

A Liebherr H2 LPDI injektorának általános méretei nagyon hasonlóak a nehézkategóriás dízelmotorok befecskendező egységéhez, főleg a kritikus maximális külső átmérő esik ugyanabba a tartományba.

Az injektor különböző hidrogéncsatlakozásokkal szerelhető fel egy csavaros betét segítségével. Az injektorfej két alapváltozata (radiális és axiális H2-bemenet) különböző beépítési pozíciókat tesz lehetővé. A megfelelő szóráskép és sugárirány biztosítása érdekében az injektorfúvóka diffúzor sapkával van ellátva. Ez cserélhető a kísérleti szakaszban, és lehetővé teszi a különböző változatok költséghatékony tesztelését a legjobb konfiguráció meghatározása érdekében. Egy csavaros megoldás segítségével a diffúzor sapka könnyen cserélhető.

Az injektor egy tű segítségével nyílik és záródik, amelyet közvetlenül egy mágnes működtet. A megcélzott házméretek teljesítéséhez a mágnes viszonylag nagy lett. A közvetlen aktiváláshoz elegendő a mágneses erő, azonban a külső méretek már kritikus méretűvé váltak a motorgyártók számára. Ezért különböző mágneskoncepciók, anyagok és beépítési helyzetek többszöri szimulációja kísérte a fejlesztést. A mágneses erőt végül úgy hangolták be, hogy egyrészt lehetővé tegyék az injektor megfelelő nyitását, másrészt a zárási késleltetést a minimálisra csökkentsék.

További fontos fejlesztési cél volt, hogy a hidrogéninjektor a dízelmotorok meglévő vezérlőegységeivel és más ismert szabványos profilokkal is kompatibilis legyen.

A teszteredmények áttekintése

Az injektornak a hidrogénnel szembeni tömörsége tehát az egyik legnagyobb kihívás az alkatrészek fejlesztése során. A vákuumos szivárgásvizsgáló berendezésen végzett tesztek nagyon jó eredményeket mutatnak a Liebherr jelenlegi injektorkoncepciójánál.

A próbaállványon mért befecskendezési sebességek rendkívül stabil haladást mutatnak. Összességében az injektor jó nyitási és zárási tulajdonságokkal rendelkezik. A funkcionális próbapadon a befecskendezési sebesség jól szabályozható a különböző nyomásszinteken. Az előírt minimális befecskendezési sebességet ~2,5 mg/löket, 10 bar közös nyomócsőnyomáson sikerült elérni.

A Liebherr az összes tesztet teljesen szárazon, kenőolaj hozzáadása nélkül működő injektorral végezte el. Mivel az injektort kizárólag hidrogénhez fejlesztették ki, ezért nem használták fel a földgáz- vagy benzininjektor-platform koncepciót és alkatrészeket, a hangsúly a mozgó alkatrészek szárazfutási képességén volt. A Liebherr deggendorfi csapata még tartóssági teszteket végez.

Hidrogén közvetlen befecskendezése: fejlődés és kilátások

A hidrogén közvetlen befecskendezése különösen alkalmas olyan alkalmazásokhoz, amelyeknél a dinamika és a literteljesítmény magas követelményeket támaszt a korlátozott beépítési hely miatt.

A kezdeti tesztek azt mutatták, hogy a hidrogén közvetlen befecskendezése (DI - Direct Injection) egy megvalósítható koncepció, amelyet a Liebherr Deggendorfban kíván tovább folytatni. A termék validálása a jövőben az egyik legfontosabb feladat lesz a hidrogénüzemanyag-rendszerek fejlesztése során.

A következő lépés a kisnyomású DI-rendszer optimalizálása a befecskendezés stabilitása és a dinamikus teljesítmény szempontjából. A nagy teljesítményű motorokhoz készült, alacsony nyomású rendszer alapján egy nagyobb áramlási sebességű rendszert is kifejlesztenek és tesztelnek a még nagyobb motorokhoz.

műszer

A Liebherr H2 LPDI (alacsony nyomású) befecskendező egységei – fotó: www.leibherr.com

Ezzel párhuzamosan a Liebherr az PFI injektorokon is dolgozik. A szívócső és a közvetlen befecskendezéshez alkalmazott rendszermegközelítések alapját egy közös, méretezhető injektorplatform képezi. Ezzel a kiterjedt termékportfólióval a Liebherr a motorok széles körű alkalmazhatósági követelményeinek felel meg, a közepes és nehézkategóriákon át az óriásmotorokig bezárólag (bányadömperek és óriáskotrók).

Forrás: www.liebeherr.com