Sıfır emisyon hedefleri, inşaat makineleri sektörünü hızla dönüştürüyor. Parker Motion Systems Group Elektrikli Hareket ve Pnömatik Bölümü Pazar Geliştirme Yöneticisi Bruno Jouffrey, yalnızca çekiş sistemlerinin değil; hidrolik, direksiyon, frenleme ve soğutma gibi temel işlevlerin de elektrikli hale getirilmesinin zorunlu olduğunu belirterek iş makinesi sektörünün geleceğine ışık tuttu.
1917 yılında kurulan ve bugün 50’den fazla ülkede faaliyet gösteren Parker Hannifin Corporation, hareket ve kontrol teknolojilerinde dünyanın önde gelen üreticilerinden biri. Şirketin çözümleri; hidrolik, pnömatik, elektrikli hareket sistemleri, filtreleme ve termal yönetim gibi çok geniş bir alanı kapsıyor. Parker Motion Systems Group ise iş makinelerinin elektrifikasyonu sürecinde kritik rol oynayan inovatif çözümleriyle dikkat çekiyor. Parker Motion Systems Group’tan Bruno Jouffrey, iş makinelerindeki elektrikli dönüşüm sürecinin geleneksel yöntemlere göre avantajlarını değerlendirdi.
Sıfır emisyon çağına geçiş
İnşaat ekipmanı endüstrisi, sürdürülebilirlik hedefleri ve sıkı emisyon düzenlemeleriyle dönüşüm sürecinde olduğunu belirten Bruno Jouffrey, “Londra, Berlin ve Paris gibi şehirler, yakın gelecekte içten yanmalı motorlu (ICE) makinelerin şehir sınırları içinde çalışmasını yasaklamaya hazırlanıyor. Artık ihalelerde yalnızca maliyet değil, emisyon verileri de belirleyici hale geliyor. Bu değişim, müteahhitleri ve OEM’leri hızla elektrifikasyon çözümlerine yönlendiriyor. Gerçek verimlilik ve performans kazanımları, makine mimarisinin bütünüyle yeniden tasarlanmasıyla mümkün olacak. Hidrolik, direksiyon ve frenleme gibi işlevlerin elektrifikasyonu, geleceğin iş makinelerinin omurgasını oluşturacak” dedi.
Pil Teknolojisinin sınırları
Günümüzde kompakt makinelerin lityum iyon bataryalarla etkin şekilde çalışabildiğini söyleyen Bruno Jouffrey, “Ancak orta ve ağır hizmet tipi makineler farklı bir tabloyla karşı karşıya. Uzun çalışma süreleri, yoğun hidrolik yükler ve yüksek güç gereksinimleri, mevcut batarya teknolojilerinin sınırlarını zorluyor. Batarya enerji yoğunluğu artsa bile, büyük makineler için gereken güçle mevcut kapasite arasındaki fark kritik bir engel olmaya devam ediyor. Elektrifikasyon yalnızca yeni güç kaynaklarıyla sınırlı değil; aynı zamanda verimsizliklerin azaltılması için de bir fırsat. Geleneksel hidrolik sistemlerde, yakıt enerjisinin yüzde 15’inden azı faydalı işe dönüşüyor. Geri kalan enerji sürtünme, akışkan kısma ve sistem kayıplarında boşa gidiyor. Elektrikli mimariler, enerjiyi tam zamanında ve tam ihtiyaç duyulan noktada sağlayarak bu kayıpları önemli ölçüde azaltma potansiyeli sunuyor” sözlerini kaydetti.
İhtiyaca göre değişken hızlı motorlar tercih ediliyor
Bruno Jouffrey, işlevlerin elektrifikasyonu için iki temel yaklaşımın öne çıktığını söylüyor. Bunlardan ilki, Elektrikli Hidrolik Pompalar (EHP). İlk uygulamalarda sabit hızlı motorlar tercih edilse de günümüzde ihtiyaca göre değişken hızlı motor kontrolü kullanılıyor. Bu yöntem, rölanti kayıplarını azaltıyor, enerji tüketimini düşürüyor ve pil ömrünü uzatıyor.
İkinci yaklaşım ise Elektrikli Hidrolik Aktüatörler (EHA). Bu sistemler, merkezi hidrolik devreyi tamamen ortadan kaldırarak gücü doğrudan aktüatöre iletiyor. Daha karmaşık ve maliyetli olsa da EHA’lar, üstün verimlilik, modülerlik ve hassas kontrol sunuyor. Jouffrey’e göre birçok OEM için hibrit yaklaşımlar, yani EHP’lerin geleneksel valf bloklarıyla birleştirilmesi, entegrasyon kolaylığı ile performans arasında en doğru dengeyi sağlıyor.
Termal yönetimde yeni zorluklar meydana geliyor
Dizel motorlar, kabin ısıtması veya hidrolik sıvıların sıcaklık kontrolü için önemli miktarda atık ısı üretirken, elektrikli makinelerde bu avantaj ortadan kalkıyor. Jouffrey, “Elektrikli makinelerde piller, invertörler, motorlar ve kontrolörler farklı sıcaklık aralıklarında soğutma gerektiriyor. Örneğin: Ekskavatörlerde iki ayrı soğutma devresi gerekiyor: biri güç aktarma organlarını, diğeri hidrolik sistemi soğutuyor. Yüzey delme makinelerinde soğutma sıvısının 8–10 metre boyunca pompalanması gerekiyor, bu da basınç ve kontrol taleplerini artırıyor. Hidrojen yakıt hücrelerinde yüksek sıcaklıklı hava egzozunun güvenli bir şekilde yönlendirilmesi kritik önem taşıyor.”
Voltaj seçimleri: 24V mu, 600V mu?
Soğutma sistemlerinde mühendisler, düşük voltajlı (24V) ve yüksek voltajlı (600V) çözümler arasında seçim yapıyor.
- Yüksek voltajlı sistemler: Daha iyi hava akışı ve verimlilik sağlıyor, ancak güvenlik önlemleri ve yalıtım ihtiyacı artıyor.
- Düşük voltajlı sistemler: Daha basit, kompakt ve uygulanması kolay, fakat sınırlı performans sunuyor.
Her uygulama için makine boyutları, soğutma yükü, güvenlik gereksinimleri ve entegrasyon zorlukları dikkatle değerlendirilmek zorunda.
Hidrojen testleri devam ediyor
Parker Motion Systems Group’tan Bruno Jouffrey, ağır hizmet tipi makinelerde hidrojenin önemine dikkat çekiyor: “Kompakt ve orta ölçekli makinelerde lityum iyon bataryalar yeterli olabiliyor, ancak ağır hizmet tipi makineler için hidrojen öne çıkıyor. Bu noktada sektörde iki ana yaklaşım test ediliyor. Birincisi, hidrojenle çalışan içten yanmalı motorlar (ICE). Bu yöntem, dizel makinelerden uyarlanan bir sistemle karbon emisyonlarını ortadan kaldırıyor, ancak yüksek basınçlı hidrojen depolaması için makine üzerinde önemli alan gerekiyor.
İkinci yaklaşım ise hidrojen yakıt hücreleri. Burada sürekli güç için yakıt hücresi kullanılıyor, ani güç talepleri için ise küçük bir lityum iyon batarya devreye giriyor. Bu sayede hem uzun çalışma süresi hem de hızlı yakıt ikmali sağlanabiliyor.”
Jouffrey, ekliyor: “Şu anda ekskavatörler, forkliftler ve belden kırma kamyonlarda yakıt hücreli prototipler test ediliyor. Ancak sınırlı hidrojen altyapısı, yaygın kullanımın önündeki en büyük engel olmaya devam ediyor.”
Dijitalleşme ve akıllı sistemler
Elektrifikasyon sürecinde donanım kadar dijitalleşmenin de kritik bir rol oynadığını vurgulayan Bruno Jouffrey, “Elektrifikasyon yalnızca yeni güç kaynaklarını getirmekle sınırlı değil. Sensörlerle donatılmış makineler, basınç, tork, sıcaklık ve mekanik gerilimi anlık olarak izleyerek hem verimliliği artırıyor hem de olası arızaları oluşmadan öngörüp bakım maliyetlerini azaltıyor. Fonksiyonel güvenlik açısından, elektrikli ve yarı otonom makinelerde direksiyon ve frenleme sistemlerinin elektronik olarak arıza tespiti yapabilmesi ve otomatik müdahale edebilmesi kritik öneme sahip. Otonom çalışmada ise kablo kumandalı direksiyon ve frenleme sistemleri, uzaktan kontrolü mümkün kılarak madencilik ve büyük hafriyat projelerinde otonom çözümlerin önünü açıyor. Akıllı kontrol platformları, örneğin Parker’ın IQAN sistemi, OEM’lere güvenlik standartlarına uyumlu şekilde gelişmiş kontrol mantıkları tasarlama ve bulut bağlantısı üzerinden gerçek zamanlı teşhis imkanı sağlıyor. Elektrifikasyon, makinenin bütüncül sistem tasarımını yeniden düşünmeyi gerektiriyor. Gerçek verimlilik, akıllı kontrollerin entegrasyonu, termal sistemlerin doğru yönetimi ve uygulamaya uygun enerji kaynağının seçilmesiyle sağlanacak. Amacımız, performanstan ödün vermeden daha temiz, sessiz ve verimli makineler sunmak” açıklamalarını yaptı.
