L'efficienza e la sostenibilità stanno diventando sempre più importanti per i produttori di macchine mobili e per i loro utilizzatori. Per questo gli impianti oleodinamici utilizzati, cercano il più possibile di rispondere a questa esigenze, evitando inutili dissipazioni di energia.
Hydac, con un Competence Center dedicato all’elettrificazione e alle nuove tecnologie per la sostenibilità, sviluppa diverse soluzioni utili a diverse tipologie di mezzi: dalle macchine operatrici, a quelle municipali, ai veicoli per il trasporto pubblico e locale come bus e imbarcazioni elettriche.
L’elettrificazione dei veicoli, come risposta alla sostenibilità, ha come necessità primaria quella di garantire l’autonomia di una macchina tradizionale: per questo si rendono necessarie l’efficientamento delle singole e la riduzione dei consumi energetici.
EcoPack ed EcoSwitch sono una delle proposte Hydac disponibili, modulari e customizzabili per rispondere alla “Supply on demand” e quindi alla riduzione dei consumi e efficienza delle macchine mobili.
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È ormai evidente che, a fronte delle richieste di densità di potenza tipiche dell’off-highway, l’idraulica continuerà a svolgere un ruolo centrale anche nelle macchine mobili del futuro.
Questo è ancora più reale quando si tratta di implementare funzioni macchina che richiedono movimenti precisi, gravosi e remotati come il sollevamento e l'abbassamento di carichi pesanti.
L’interesse e la sperimentazione della sostenibilità e delle emissioni zero continuano, infatti, a guadagnare importanza nell'industria e nella società, e di conseguenza nelle politiche governative con incentivi e regolamentazioni. Tutto questo sta portando, nel breve e medio-termine, alla produzione di macchine con propulsioni ibride o completamente elettrificate, e nel lungo periodo ci si aspetta che la ricerca sulle nuove tecnologie porti all’utilizzo anche di combustibili alternativi per trovare sistemi sempre meno impattanti a livello ambientale. In termini di design delle macchine operatrici, stiamo assistendo a un crescente impiego di azionamenti elettrici che richiedono una ridefinizione dell’architettura macchina con gli altri componenti e sistemi: in linea con il concetto di “platform thinking” o “tecnologia di sistema”.
A fronte di queste nuove esigenze Hydac ha sviluppato delle soluzioni totalmente flessibili per un’alimentazione efficiente dell’idraulica per i mezzi da lavoro presentate sotto la categoria “Supply on Demand” che traducono i consolidati vantaggi delle pompe a cilindrata variabile per le macchine elettriche.
Nello specifico parliamo di:
Hydac EcoPack è un sistema modulare personalizzabile sviluppato per rispondere alle esigenze delle macchine elettrificate, progettato per azionamenti a velocità variabile. Il suo principale vantaggio è quello di poter selezionare e abbinare ogni singolo componente dell’unità di potenza, per il sottosistema specifico.
In particolare, EcoPack è composto da pompa, motore elettrico, inverter con la possibilità di implementare un gruppo valvole di controllo custom: configurando opportunamente l'inverter per controllare efficacemente la velocità del motore (e quindi la portata erogata dalla pompa) in funzione delle prestazioni richieste, HYDAC è in grado di ottimizzare l’unità di potenza (PowerPack), massimizzando il risparmio energetico e l’efficienza della funzione macchina, una tecnologia che tradizionalmente era riservata alle pompe a cilindrata variabile.
La modularità del sistema permette di accoppiare differenti tipologie di pompe – da quelle a ingranaggi esterni in versioni silent e super-silent con pressione massime ammissibili fino a 250 bar, alle pompe a ingranaggi interni con un intervallo di pressione fino a 330 bar assicurando un abbassamento dei livelli di rumorosità delle pompe a cilindrata fissa. La tensione di alimentazione, nel range a bassa tensione, va da 48 a 96 V e, nel range ad alta tensione arriva a 420 V. In futuro, sarà disponibile anche per tensioni fino a 800 V.
La tecnologia plug-and-play di HYDAC EcoPack+, permette di affiancare l’efficienza e la modularità di Ecopack con un controllo SW realizzato attraverso la piattaforma Software Hydac Match, pensato per ottimizzare i sistemi LS tradizionali nelle macchine mobili.
La progettazione del controllo infatti del power pack gioca un ruolo cruciale nell'ottimizzare la regolazione della velocità dell'elettropompa, soprattutto quando si verificano cambiamenti nel carico (pressione) del sistema oleodinamico, eventi frequenti in queste applicazioni. Ciò ha un impatto diretto sulla dinamica e sull'efficienza globale del sistema di azionamento.
Il controllo decentralizzato e le funzioni integrate aggiuntive di EcoPack+, come ad esempio il power management e gli alert di errore pre-definiti, offrono una drastica diminuzione della complessità dell'architettura del sistema: un notevole vantaggio per il progettista.
Per le macchine in cui un'unica unità di potenza deve alimentare funzioni differenti con richieste energetiche e duty cicle non sovrapponibili, non è sufficiente sfruttare i benefici della velocità variabile di un unico azionamento per ottenere l’autonomia pronosticata. HYDAC EcoSwitch offre una soluzione semplice per ottimizzare l’efficienza e ridurre le perdite di carico e di potenza nel sistema idraulico.
L'EcoSwitch supera il tradizionale utilizzo di una singola pompa a cilindrata fissa con un sistema intelligente che sfrutta due pompe a cilindrata fissa, offrendo la medesima cilindrata totale massimizzando il risparmio energetico. Il suo essere indipendente dalla tecnologia di azionamento gli permette di essere integrato anche in una macchina convenzionale. E per questo trova un impiego ideale nell’alimentazione dell'idraulica di lavoro nelle macchine medio-piccole, o delle funzioni idrauliche ausiliarie nelle macchine di grandi dimensioni. La tecnologia sviluppata permette, infatti, di gestire la portata richiesta splittando la cilindrata di una unica pompa su due unità trascinate dallo stesso motore: quando la richiesta di portata è bassa, uno delle due pompe viene collegata a scarico mantenendo la velocità di rotazione nel range ottimale di efficienza volumetrica e evitando di dissipare in valvola di massima la portata non richiesta riducendo così le perdite di energia. Al contrario, in caso di richiesta di portata elevata lo stadio viene reinserito nel sistema, aumentando la portata complessiva.
La gestione delle portate delle due pompe è affidata a due valvole: una valvola pilota e una valvola principale di controllo. Queste valvole regolano l'apertura e la chiusura della connessione al serbatoio, permettendo di controllare la pressione nel sistema.
EcoSwitch si distingue, così, per alcune caratteristiche uniche che lo rendono particolarmente utile nel settore. Oltre ad evitare perdite nel sistema, soprattutto quando si tratta di macchine operatrici medio piccole, non richiede componenti elettrici/elettronici, come sensori o software. Ciò lo rende di facile integrazione in sistemi idraulici tradizionali come ad esempio circuiti aperti con distributore completo di funzione High Pressure Carry Over (HPCO).
I tecnici HYDAC hanno testato il sistema EcoSwitch in un ciclo di lavoro di una macchina elettrificata, la cui struttura di partenza era quella di una macchina convenzionale, ovvero un motore elettrico che azionava una unica pompa per circuito lavoro e sterzatura.
Nel mezzo elettrificato la pompa a cilindrata fissa impiegata è stata sostituita da una pompa doppia e il blocco di controllo EcoSwitch è stato integrato attraverso Hight Pressure Carry Over (HPCO) del distributore open center.
Il test ha evidenziato che durante il ciclo di lavoro di testing EcoSwitch è rimasto attivo per l'80% del tempo e, con la commutazione di una pompa a scarico, ha efficientato la portata richiesta e di conseguenza la potenza idraulica effettivamente fornita.
I risultati dei test sono stati significativi:
In un panorama che evidenzia una crescente diversità delle tecnologie di azionamento possibili Hydac si pone come partner tecnologico per l’ingegnerizzazione dei mezzi con soluzioni flessibili che alimentano l'idraulica operativa in modo efficiente. EcoSwitch è un esempio di come l'efficienza di una macchina possa essere incrementata indipendentemente dall’unità di potenza utilizzata.
HYDAC continua a offrire soluzioni innovative che combinano modularità ed efficienza nell’alimentazione idraulica delle macchine mobili. Ecopack, Ecopack+ ed EcoSwitch rappresentano esempi concreti di come sia possibile migliorare le prestazioni delle macchine riducendo al contempo consumi ed emissioni sonore.
Una soluzione versatile che guarda al futuro dell’elettrificazione senza dimenticare le esigenze operative del presente.
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