Équipements lourds électriques et autonomes : l'avenir de la construction et de l'exploitation minière

Avec l'électrification des voitures, des bus, des camions et d'autres véhicules de transport, en cours depuis de nombreuses années, il est tout à fait naturel que les engins de chantier s'y mettent également. Les objectifs de zéro émission, d'économies de carburant et de réduction du bruit, ainsi que l'amélioration du confort et de la maniabilité avec une puissance comparable, ont conduit des entreprises comme GM à annoncer leur ambitieux projet de passer entièrement à l'électrique d'ici 2035, en supprimant progressivement les moteurs à essence et diesel.

Chez Volvo, nous nous engageons également à fournir des solutions durables. En effet, nous travaillons d'arrache-pied depuis des décennies à la conception d'engins de chantier électriques qui peuvent non seulement transformer les chantiers actuels, mais aussi ouvrir la voie à de toutes nouvelles applications pour les équipements lourds. Les solutions autonomes élargissent encore davantage ces possibilités.

Si vous souhaitez être à la pointe en matière de possession et d'utilisation d'équipements électriques, regardez notre gamme complète de machines électriques compactes — mais ces modèles ne sont qu'un début. Jetez un coup d'œil ci-dessous sur les prototypes de notre pelle hydraulique électrique de taille moyenne EX03 et de notre tombereau autonome TA15 pour entrevoir l'avenir des équipements de construction et d'exploitation minière.

Nous sommes également en bonne voie avec notre pelle hydraulique de taille moyenne EC230 Electric, une véritable innovation. Un essai préliminaire de cette machine de 23 tonnes à Los Angeles avec l'entreprise de construction internationale Skanska a donné des résultats prometteurs. Il a démontré une réduction de 66 % des émissions de carbone par heure et a permis de réaliser une économie estimée à 74 % sur les coûts d'exploitation horaires.

PROTOTYPE DE PELLE HYDRAULIQUE DE TAILLE MOYENNE EX03 : LA SÉCURITÉ AU CŒUR DE SA CONCEPTION

L'EX03 est un prototype de pelle hydraulique électrique à batterie sur pneus, la première de notre gamme de machines de taille moyenne. En tant que prototype de laboratoire, elle fait toujours partie d'un projet de recherche et n'est pas disponible dans le commerce pour le moment. Son objectif est de montrer comment un groupe motopropulseur électrique peut être utilisé pour animer des machines de taille moyenne grâce à une technologie de batterie efficace et robuste. Et la bonne nouvelle, c'est que nous avons déjà fait des progrès significatifs dans la commercialisation d'une pelle hydraulique électrique de taille moyenne avec notre nouvelle EC230E Electric.

Le groupe motopropulseur électrique de l'EX03 est conçu pour offrir les mêmes performances qu'une machine diesel de 14 tonnes, mais sans émission, avec un rendement supérieur, des niveaux sonores inférieurs et un coût total de possession réduit. En baissant son niveau sonore, cette machine est particulièrement adaptée aux projets tels que la construction de routes et la préparation de chantiers dans les zones urbaines densément peuplées ou pendant la nuit.

Le moteur à combustion habituellement utilisé dans les machines de cette taille a été remplacé par des batteries au lithium-ion. Actuellement, l'EX03 peut fonctionner pendant une journée de travail complète (en fonction du cycle de travail de la machine) grâce à une recharge rapide d'une heure pendant la pause déjeuner. Nous visons à atteindre une autonomie d'une journée complète sans recharge rapide à l'avenir.

Comment le prototype de pelle hydraulique électrique EX03 accorde-t-il la priorité à la sécurité ?

Comme pour tous les prototypes Volvo, la sécurité est au cœur de sa conception. Par exemple, une option disponible pour le modèle EX03 est un écran vidéo fixé à l'arrière de la machine. Il peut être paramétré de trois façons différentes :

• un flux vidéo en temps réel provenant de l'avant de la machine afin de permettre aux voitures qui suivent de voir clairement devant elles, ce qui est idéal pour une utilisation sur les autoroutes publiques
• un écran de sécurité textuel pour alerter les travailleurs sur le site en cas de mouvement vers la gauche, la droite ou en marche arrière
• et une communication sécurisée en direct où le conducteur peut établir un contact visuel avec les piétons et les travailleurs afin de minimiser les malentendus (par exemple, le message texte du conducteur à l'écran pour les piétons pourrait être : « Je vais m'arrêter pour que vous puissiez traverser la rue devant moi »).

La pelle hydraulique EX03 de gamme moyenne peut s'adapter à toutes les conditions de chantier et dispose de la puissance et de la durabilité nécessaires pour travailler sur divers types de chantiers. Grâce à ses émissions d'échappement nulles, c'est le partenaire idéal pour les travaux en centre-ville ou dans les zones où les réglementations sur les émissions imposent des restrictions en matière de construction. Elle peut être équipée de divers accessoires pour une polyvalence d'application totale.

Nous sommes enthousiasmés par l'énorme potentiel du prototype EXO3, car il représente l'avenir pour des chantiers de construction de grande envergure plus sûrs et plus respectueux de l'environnement.

PROTOTYPE DE TRANSPORTEUR AUTONOME TA15 : REPENSER LE FONCTIONNEMENT DES CARRIÈRES

Le TA15 est le résultat du développement continu de prototypes précédents. La machine fait désormais partie de la solution de transport autonome TARA, qui comprend plusieurs composants : les véhicules de base (plusieurs TA15), ainsi que les infrastructures nécessaires telles que les stations de recharge, une tour de contrôle, des solutions cloud connectées conçues pour répondre aux besoins opérationnels des clients, une assistance pour l'entretien et les réparations, et la configuration pratique des opérations, qui varie d'un site à l'autre.

Le TA15 est destiné à être utilisé pour le transport de matériaux dans des flux répétitifs dans des environnements hors route limités tels que les carrières. Le nombre de machines et de stations de recharge respectives dépendra fortement des volumes de production/transport visés ainsi que du cycle de transport. Cela peut commencer comme une petite flotte de 3 à 4 machines, puis passer à des flottes plus importantes de 15 à 20 machines fonctionnant de manière coordonnée sur un site. La flotte de machines TA15 interagira étroitement avec les équipements de charge respectifs sur le site (par exemple, chargeuses sur pneus ou pelles hydrauliques) et sera supervisée et commandée depuis une salle de contrôle centrale sur place.

Les machines TA15 sont conçues pour une recharge rapide à haute puissance, qui fait naturellement partie du cycle de transport. Cela signifie que les machines peuvent en principe être chargées à chaque cycle avec la quantité d'énergie dont elles ont besoin pour fonctionner lors du cycle suivant. Le processus de recharge est entièrement autonome, en utilisant un chargeur haute puissance de 150 kW qui se branche via un pantographe au sol à un dispositif de captage situé sur le côté du TA15. Le temps de charge varie entre environ une minute et trois minutes, selon la quantité d'énergie nécessaire.

Quels sont les avantages d'une solution de transport autonome ?

Les principaux avantages dont bénéficieront les clients sont les suivants :

• efficacité énergétique accrue grâce au groupe motopropulseur électrique et à la conception innovante de la machine de base
• des émissions inférieures (zéro émission locale) grâce à la transmission animée par batterie
• sécurité accrue
• une augmentation globale de la productivité des processus grâce à la combinaison de l'automatisation, de l'électrification et de la connectivité

Le prototype TA15 a donné d'excellents résultats dans le cadre du projet Electric Site, confirmant clairement ses avantages et son potentiel. Nos prochaines étapes consistent à améliorer la stabilité, la disponibilité et les performances globales du système afin d'atteindre les niveaux requis pour faire passer le concept du stade de prototype à celui de solution commercialement viable.

Et la sécurité, qui est et a toujours été l'une des valeurs centrales de Volvo, est également au cœur de la solution TARA. Il faut commencer par disposer d'une zone clôturée/confinée pour le fonctionnement autonome. Il existe également un système d'arrêt d'urgence redondant qui permet d'assurer à tout moment l'arrêt sécurisé de l'ensemble du système, ainsi qu'un système de gestion du trafic qui suit en permanence la position de toutes les machines afin de garantir un flux de circulation optimal. Enfin, le système de détection d'obstacles des machines TA15 combine des capteurs lidar et radar qui aident la machine à détecter les obstacles sur son trajet.

Que signifie le système TARA pour les machines conventionnelles à moteur diesel ?

Le changement le plus important entre les solutions de transport conventionnelles et le système TARA réside dans l'approche systémique. Il ne s'agit pas simplement de remplacer l'équipement actuel par de l'équipement neuf, mais de modifier le fonctionnement des sites afin de tirer pleinement parti des avantages offerts par l'électrification, l'automatisation et la connectivité.

Nous considérons la solution TARA comme une extension de l'offre actuelle de solutions de transport du groupe Volvo. Cela contribuera à transformer le secteur des transports vers des solutions plus durables. Cependant, ce système pourrait ne pas convenir à tous les environnements et à tous les processus des clients. C'est pourquoi nous continuerons à voir circuler parallèlement des camions fonctionnant au diesel ou aux carburants renouvelables pendant encore un certain temps.

Nous prévoyons également certains changements dans la manière dont les carrières et autres applications clients seront exploitées à l'avenir. Cela nécessitera à l'avenir des emplois différents et de nouvelles compétences, et nous devrons travailler en étroite collaboration avec nos clients et partenaires concernés pour aider à mettre en œuvre ces changements.

En attendant, notre priorité absolue est de finaliser notre processus de développement, de vérification et de validation afin de garantir le succès du lancement commercial de la solution TARA auprès de clients sélectionnés. Ce projet démarrera dans la seconde moitié de l'année 2021, avec l'ambition de développer cette solution à grande échelle dans les années à venir. Tout en travaillant à la commercialisation de cette solution, nous poursuivrons le développement de nombreuses autres solutions autonomes prometteuses qui contribueront à rendre les sites futurs plus productifs, plus efficaces et plus sûrs. Restez connecté : l'avenir s'annonce très prometteur !

Vous pouvez en découvrir plus sur notre initiative en faveur de l'électromobilité et sur d'autres solutions autonomes Volvo afin de voir ce que l'avenir réserve aux machines électriques et autonomes.

Hakyong Yang : Hakyong a rejoint l'équipe Volvo CE en 1998 en tant qu'ingénieur chargé du contrôle des performances des moteurs et de la pose des systèmes moteurs. Il occupe actuellement le poste de directeur de la plate-forme des pelles hydrauliques de taille moyenne au bureau de Changwon, en Corée.

Uwe Müller : Uwe a démarré sa carrière chez Volvo Construction Equipment (Volvo CE) en 2006, où il a dirigé plusieurs projets de recherche visant à développer des nouvelles technologies, des prototypes et des systèmes de chantier, notamment l'étude révolutionnaire Electric Site. Il occupe actuellement le poste de Responsable des ventes et du marketing pour les solutions tout-terrain chez Volvo Automated Solutions, où il est spécialisé dans l'automatisation et l'électrification des équipements de construction.