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

L'électrification des voitures, des autobus, des camions et d'autres véhicules de transport étant en marche depuis de nombreuses années, il est tout naturel que les équipements de construction emboîtent le pas. Les objectifs de zéro émission, d'économies de carburant et de réduction du bruit, combinés à une maniabilité et un confort accrus pour une puissance comparable, ont incité des entreprises comme GM à annoncer leur volonté ambitieuse de passer au tout électrique d'ici 2035, en éliminant progressivement les moteurs à essence et diesel.

Chez Volvo, nous nous engageons également à fournir des solutions durables. En fait, nous travaillons d'arrache-pied depuis des décennies à concevoir des équipements de construction électriques capables non seulement de transformer les chantiers actuels, mais aussi d'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 l'avant-garde en possédant et en exploitant un équipement électrique, découvrez notre gamme complète de machines électriques compactes, mais ces modèles ne sont qu'un début. Découvrez ci-dessous la conception de nos concepts de pelle électrique de taille moyenne EX03 et de tombereau autonome TA15 pour voir où se dirige l'avenir des équipements de construction et d'exploitation minière.

Nous sommes également en bonne voie avec notre pelle révolutionnaire de taille moyenne EC230 Electric. 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 permis d'estimer des économies de 74 % sur les coûts d'exploitation horaires.

CONCEPT DE PELLE DE TAILLE MOYENNE EX03 : LA SÉCURITÉ AU CŒUR DE LA CONCEPTION

La EX03 est un concept de pelle sur pneus électrique à batterie, la première de notre gamme de machines de taille moyenne. En tant que machine de laboratoire conceptuelle, elle fait encore partie d'un projet de recherche et n'est pas commercialisée pour le moment. Son objectif est de montrer comment un groupe motopropulseur électrique peut être utilisé pour alimenter des machines de taille moyenne grâce à une technologie de batterie efficace et robuste. La bonne nouvelle, c'est que nous avons déjà fait des progrès considérables dans la commercialisation d'une pelle électrique de taille moyenne avec notre nouvelle EC230E Electric.

Le groupe motopropulseur électrique de la EX03 est conçu pour offrir les mêmes performances qu'une machine diesel de 14 tonnes, mais avec zéro émission, un rendement supérieur, des niveaux sonores réduits et un coût total de possession moindre. Le faible niveau sonore rend cette machine particulièrement adaptée aux projets tels que la construction routière et la préparation de chantiers dans des zones urbaines densément peuplées ou la nuit.

Le moteur à combustion généralement utilisé sur des machines de cette taille a été remplacé par des batteries au lithium-ion. Actuellement, la EX03 est capable de fonctionner pendant une journée complète de travail (selon le cycle de travail de la machine) grâce à une recharge rapide d'une heure pendant la pause du midi. À l'avenir, nous visons une journée complète de fonctionnement sans recharge rapide.

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

Comme pour tout concept Volvo, la sécurité est au cœur de sa conception. Par exemple, une fonction optionnelle de la EX03 est un écran vidéo fixé à l'arrière de la machine. Il peut être configuré de trois façons différentes :

• un flux vidéo en temps réel de l'avant de la machine pour permettre aux voitures qui suivent de voir clairement devant, ce qui est idéal pour les déplacements sur la voie publique;
• un écran de sécurité affichant des messages texte pour alerter les travailleurs sur le chantier des mouvements vers la gauche, la droite ou en marche arrière;
• et un flux en direct de communication de sécurité où l'opérateur peut établir un contact visuel avec les piétons et les travailleurs afin de minimiser les malentendus (p. ex., le message texte de l'opérateur sur l'écran pour les piétons pourrait indiquer : « Je m'arrête pour vous laisser traverser devant moi. »).

La pelle de taille moyenne EX03 peut s'adapter à toutes les conditions de chantier et possède la puissance et la durabilité nécessaires pour travailler sur une grande variété de sites. Grâce à ses émissions nulles à l'échappement, elle constitue un partenaire idéal pour les chantiers en centre-ville ou dans les zones où les réglementations sur les émissions imposent des restrictions aux travaux de construction. Elle peut être équipée d'une variété d'accessoires pour une polyvalence d'application totale.

Nous sommes enthousiasmés par l'immense potentiel du concept EX03, car il représente l'avenir pour des chantiers de construction plus sûrs et plus respectueux de l'environnement à plus grande échelle.

CONCEPT DE TOMBEREAU AUTONOME TA15 : REPENSER L'EXPLOITATION DES CARRIÈRES

Le TA15 est le résultat du développement continu de modèles conceptuels antérieurs. La machine fait maintenant partie de la solution de transport autonome TARA, qui comprend plusieurs éléments : les véhicules de base (plusieurs TA15), ainsi que l'infrastructure requise telle que les bornes de recharge, une tour de contrôle, des solutions infonuagiques connectées conçues pour répondre aux exigences opérationnelles des clients, le soutien pour l'entretien et les réparations, ainsi que la configuration pratique des opérations qui varie d'un site à l'autre.

L'utilisation prévue du TA15 consiste à transporter des matériaux selon des flux répétitifs dans des environnements hors route confinés comme des carrières. Le nombre de machines et de bornes de recharge correspondantes dépendra fortement des volumes cibles de production et de transport ainsi que du cycle de transport. Il peut s'agir au départ d'une petite flotte de 3 à 4 machines, pour aller jusqu'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 chargement respectifs sur le site (p. ex., des chargeuses sur pneus ou des pelles) et sera supervisée et contrôlée à partir d'une salle de commande centrale sur place.

Les machines TA15 sont conçues pour la recharge d'opportunité haute puissance, qui fait naturellement partie du cycle de transport. Cela signifie que les machines peuvent en principe être rechargées à chaque cycle avec la quantité d'énergie nécessaire pour effectuer le cycle suivant. Le processus de recharge est entièrement autonome, utilisant un chargeur haute puissance de 150 kW qui se connecte via un pantographe au sol à un capteur situé sous le TA15. Le temps de charge varie d'environ une minute à trois minutes selon la quantité d'énergie requise.

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

Les principaux avantages dont bénéficieront les clients comprennent :

• une efficacité énergétique accrue grâce au groupe motopropulseur électrique et à la conception novatrice de la machine de base;
• des émissions réduites (zéro émission locale) grâce à la chaîne cinématique alimentée par batterie;
• une sécurité renforcée;
• une augmentation globale de la productivité des processus grâce à la combinaison de l'automatisation, de l'électrification et de la connectivité.

Le concept TA15 a obtenu d'excellents résultats en tant que prototype lors du projet Electric Site, confirmant sans équivoque ses avantages et son potentiel. Nos prochaines étapes consistent à améliorer la stabilité, le temps de disponibilité et les performances globales du système afin d'atteindre les niveaux requis pour faire passer le concept du statut de prototype à celui de solution commercialement viable.

De plus, la sécurité, qui est et a toujours été l'une des valeurs fondamentales de Volvo, est également au premier plan de la solution TARA. Cela commence par une zone clôturée et délimitée pour l'exploitation autonome. Il existe également un système d'arrêt d'urgence redondant capable d'assurer un arrêt sécurisé de l'ensemble du système en tout temps, ainsi qu'un système de gestion de la circulation qui suit en continu la position de toutes les machines afin de garantir un flux de circulation adéquat. Enfin, un système de détection d'obstacles sur les machines TA15 combine des capteurs LIDAR et RADAR pour aider la machine à détecter les obstacles sur sa trajectoire prévue.

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

Le plus grand changement lors du passage de solutions de transport conventionnelles au système TARA réside dans l'approche de réflexion systémique. Il ne s'agit pas simplement de remplacer l'équipement actuel par une nouveauté, mais de transformer le fonctionnement des chantiers pour tirer pleinement parti des avantages qu'offrent l'électrification, l'automatisation et la connectivité.

Nous considérons la solution TARA comme un prolongement de l'offre actuelle de solutions de transport de Volvo Group. Elle contribuera à transformer le secteur des transports vers des solutions plus durables. Cependant, le système pourrait ne pas convenir à tous les environnements et processus clients; nous verrons donc encore des camions propulsés au diesel ou aux carburants renouvelables fonctionner en parallèle pendant un bon moment.

Nous prévoyons également des changements dans la manière dont les carrières et d'autres applications clientes seront exploitées à l'avenir. Cela exigera de nouveaux métiers et de nouvelles compétences pour l'avenir, et nous devrons travailler en étroite collaboration avec nos clients et partenaires concernés pour faciliter cette transition.

Entre-temps, notre priorité absolue est de finaliser notre processus de développement, de vérification et de validation afin d'assurer un lancement réussi sur le marché de la solution TARA auprès de clients sélectionnés. Cela débutera dans la deuxième moitié de 2021, avec la ferme ambition d'étendre la solution au cours des prochaines années. Tout en travaillant à la commercialisation de cette solution, nous continuerons à développer de nombreuses autres solutions autonomes prometteuses qui rendront les chantiers de demain plus productifs, efficaces et sécuritaires. Restez à l'affût : l'avenir s'annonce passionnant !

Vous pouvez en apprendre davantage sur notre virage vers l'électromobilité et sur les autres solutions de Volvo Autonomous Solutions pour découvrir ce que l'avenir réserve aux machines électriques et autonomes.

Hakyong Yang : Hakyong s'est joint à l'équipe de Volvo CE en 1998 en tant qu'ingénieur en contrôle des performances et installation de systèmes moteurs. Il occupe actuellement le poste de directeur de la plateforme de pelles de taille moyenne au bureau de Changwon, en Corée.

Uwe Müller : Uwe a commencé sa carrière chez Volvo Construction Equipment (Volvo CE) en 2006, où il a dirigé plusieurs projets de recherche axés sur le développement de nouvelles technologies, de machines conceptuelles et de systèmes de chantier, notamment l'étude révolutionnaire Electric Site. Il occupe actuellement le poste de responsable des ventes et du marketing pour les solutions hors route chez Volvo Automated Solutions, où il se spécialise dans l'automatisation et l'électrification des équipements de construction.