Dieselaandrijving en hydrauliek. Dat vormde jarenlang de basis voor bouwmaterieel. Met de verduurzaming wordt de dieselgestookte motor echter in rap tempo vervangen door een elektrische. Voor kolossen als heimachines is dat echter veel gemakkelijker gezegd dan gedaan. Hydrauvision en Fundex Equipment gingen de uitdaging aan met de elektrische F4800E.
Hydrauvision is het moederbedrijf van funderingsspecialist Fundex Equipment. Maar het bedrijf is ook een grote speler in zowel hydraulische als elektrische aandrijf- en besturingstechniek. Niet zo vreemd dus dat de twee gezamenlijk optrokken toen het ambitieuze plan voor een geëlektrificeerde fundatie installatie werkelijkheid moest worden. Het elektrificeren van bouwmaterieel is niet persé hogere wiskunde. Wanneer de opgenomen vermogens bescheiden zijn en de energievraag daarmee laag, is elektrificeren zelfs vrij eenvoudig. Hoe anders liggen de kaarten op tafel bij een fundatiemachine. Daar praten we niet over kilowatts vermogen, maar over megawatts. Om een hele werkdag probleemloos te kunnen draaien ligt de lat dan ook flink hoog ten aanzien van de stroomvoorziening.
Dieselaangedreven F4800 als basis
De F4800E is gebaseerd op de – je raadt het al – de dieselgestookte F4800 funderingsmachine van Fundex Equipment. Hij heeft een boorkoppel van 500 kNm over de hele lengte en een dagelijks energieverbruik van maximaal 2.000 kWh. Met een makelaarlengte van 48 meter is de elektrificatie van funderingsmachines van deze omvang ongekend, met de aandrijving als grootste uitdaging. Om de machine compatibel te maken met de meeste bouwplaatsen, besloot Fundex prioriteit te geven aan een flexibel ontwerp dat het mogelijk maakte om te schakelen tussen verschillende energiebronnen. Als gevolg daarvan wordt de basismachine, inclusief lieren en hydraulische pompeenheden, nu volledig elektrisch aangedreven door permanente magneetmotoren en omvormers.
De F4800E heeft ook een geïntegreerd accupakket van 150 kWh voor pieken tijdens normaal bedrijf. Daarnaast wordt de accu gebruikt om de teruggewonnen energie van de lieren op te slaan. Dit betekent dat de machine volledig emissievrij kan werken als hij op een stroombron is aangesloten. De lieren worden direct elektrisch aangedreven. Een ander deel van de functies, zoals het afstempelen van de machine, de aandrijving van de rupsen en het bewegen van de makelaar, gebeurt hydraulisch, waarbij de hydraulische pompen weer elektrisch worden aangedreven.
Technische specificaties
- Makelaarlengte: 48 meter
- Hydraulische aggregaten in basismachine: 490 kW + 120 kW
- Accupakket: 150 kWh
- Geluidsemissie: 101 dB(a)
- Boorkoppel: 500kNm over de gehele makelaarlengte
- Capaciteit: maximaal 150 ton trekkracht en 40 ton gereedschapsgewicht
Backup generator
Stroombronnen zijn helaas nog niet op elke bouwplaats beschikbaar. Daarom ontwikkelde Hydrauvision een DC-generatorset met dieselmotor als aanvulling op het accupakket. De generator kan ter voorkoming van inefficiënte piekbelastingen ook de peak shaving en stroomback-up verzorgen. Hoeveel het energieverbruik door elektrificeren wordt teruggedrongen hangt af van de configuratie en het funderingsproces. Maar besparingen tussen de 25 en 40 procent zijn volgens de bouwers hoe dan ook gegarandeerd.
Een ander probleem waar de bouwsector momenteel mee te maken heeft, is de onzekerheid over wat in de toekomst de primaire energiebron voor de productie en opslag van elektriciteit zal zijn. Om hiermee rekening te houden, kan de generatorset eenvoudig worden losgekoppeld en vervangen door alternatieve energiebronnen. Denk daarbij aan bijvoorbeeld waterstof, mierenzuur of e-methanol. Verder kan het systeem ook rechtstreeks op het elektriciteitsnet worden aangesloten. Zodra er andere energiebronnen beschikbaar komen, kan Hydrauvision hier dus zeer snel op inspelen dankzij het flexibele ontwerp van de F4800E. Dit geeft klanten een hoog rendement op hun investering.
Vergelijkbare of betere prestaties
Naast de aanzienlijke duurzaamheidsvoordelen heeft Hydrauvision bij het ontwerp van de F4800E ook hoge prestaties als prioriteit gesteld. Door het ontwerp te baseren op de conventionele machine, maar de dieselaandrijflijn te vervangen door een volledig elektrisch systeem, waren ze in staat om de prestaties te handhaven en op sommige plaatsen zelfs te verbeteren. De F4800E is speciaal ontworpen voor zowel boor- als heitechnieken. De productieprestaties zijn ook gelijk aan die van conventionele machines, inclusief een hoog boorkoppel van 500 kNm over de gehele makelaarlengte en een maximale trekkracht van 150 ton en een gereedschapsgewicht van 40 ton.
Bedrijfsbreed fundament
Alle onderdelen binnen Hydrauvision zijn betrokken bij het project. Bij Technotron zijn de besturingskasten, besturingspanelen en DC-panelen gebouwd. De elektrische aandrijvingen zijn ontwikkeld door Electrauvision en gebaseerd op Danfoss Editron componenten. De verschillende vestigingen van Hydrauvision leverden ook ieder hun eigen bijdrage. Zo zijn de pompsets en de kleppenblokken geassembleerd in Schoondijke en is het hydraulische leidingwerk gemaakt in Yerseke. Het batterijpakket en de generator zijn samengebouwd in Raamsdonksveer en de ventielen in IJmuiden.
De bedieningselementen van de F4800E zijn identiek aan die van de conventionele machine, wat betekent dat machinisten gemakkelijk kunnen overstappen op de elektrische uitrusting. Dankzij de elektromotor maakt de machine tijdens het gebruik ook 90 procent minder lawaai dan zijn dieselaangedreven broer, wat een waardevol voordeel is bij het werken in stedelijke omgevingen.
Heien bij Heijmans
De prestaties van de installatie werden getest in september 2023 bij het project Canvas Living in Rotterdam van vastgoed- en bouwservicebedrijf Heijmans. De F4800E plaatste met succes meer dan 250 funderingspalen. Op hetzelfde project werd een conventionele F3500 funderingsinstallatie gebruikt als vergelijkingspunt voor de elektrische installatie. Uit de vergelijking kwam naar voren dat de F4800E niet alleen een sterke, robuuste en betrouwbare machine is, maar de prestaties van conventionele heistellingen ook moeiteloos evenaart. Doordat daarbij ook de energierekening lager uitpakte en er een stuk minder geluidsoverlast was, was de elektrische fundatiemachine voor Heijmans een lonende investering.
Duurzame bouwplaats
Volgens Michiel Wondergem, R&D Engineer bij Hydrauvision laat de primeur zien dat duurzaamheid tegenwoordig helemaal geen kostenpost hoeft te zijn, maar op tal van punten kan lonen. “De succesvolle prestaties van de F4800E op het Rotterdamse project van Heijmans zijn een grote stap in de richting van de toekomst en een voorbeeld van de mogelijkheden die een innovatief ontwerp kan bieden in de bouwsector. De ontwikkeling van de F4800E is het resultaat van een bewuste keuze om grenzen te verleggen door een groep enthousiaste vernieuwers die niet bang zijn om van bestaande paden af te wijken en het bewijs dat duurzaamheid en hoge prestaties hand in hand kunnen gaan in de bouw.”
Volgens Antti Väyrynen, directeur Off-Highway bij de Editron-divisie van Danfoss, is vooral het feit dat een machine die lange tijd als onneembare vesting voor elektrificatie werd gezien nu toch volledig elektrisch is, een motiverende opsteker voor de bouwsector. Als dit kan, dan kan de rest ook redeneert hij. “Omdat ze zo groot en krachtig zijn, werden heistellingen ooit beschouwd als een van de laatste grenzen in de elektrificatie van de bouwindustrie. Met het succes van dit project hebben we die grens overschreden en laten we zien dat de elektrische overgang in de bouwsector niet meer te stoppen is.”