CIFA e Parker hanno unito le loro competenze per sviluppare un nuovo veicolo elettrico a batteria per l’industria mineraria: progettato per ottenere efficienza, affidabilità e produttività, vanta un design modulare per la massima flessibilità operativa.
di Vittoria Ascari
Dalle betoniere e pompe per calcestruzzo montate su camion alle attrezzature per l’estrazione sotterranea, dal 1928 CIFA investe nei settori delle costruzioni e dell’estrazione mineraria. Come parte della spinta verso una maggiore sostenibilità, l’azienda ha intrapreso un nuovo progetto di un veicolo elettrico a batteria (BEV) dal nome E-Lizard, invece adattare un modello diesel esistente. «Nel nostro impegno per una maggiore sostenibilità nell’industria mineraria, volevamo andare oltre la conversione delle macchine diesel in equivalenti elettrici» afferma Paolo Maini, Direttore Ricerca e Sviluppo di CIFA. «Sapevamo fin dall’inizio che una maggiore efficienza energetica era possibile, ed E-Lizard lo ha confermato.»
Parker ha più di un secolo di esperienza nelle tecnologie di movimento e controllo per un’ampia gamma di apparecchiature in molteplici settori. In linea con il passaggio globale verso soluzioni più sostenibili, è operativa nell’elettrificazione, nell’idrogeno e nell’uso di combustibili alternativi nella movimentazione e nel controllo di macchinari pesanti. Parker si è quindi dimostrato il partner ideale per CIFA per lo sviluppo di questo veicolo elettrico a batteria.
I benefici dell’elettrificazione in un ambiente ostile
Nell’estrazione mineraria sotterranea, il passaggio da una macchina diesel a un’auto elettrica rimuove i gas di scarico nocivi, e riduce la richiesta di circolazione di aria fresca. Questo vantaggio può ridurre significativamente i costi operativi della miniera, soprattutto perché nel tempo un numero maggiore di macchine passa a fonti di energia elettrica. La riduzione delle emissioni migliora anche la sicurezza dei lavoratori, che non sono più esposti alle emissioni di carbonio nel sottosuolo.
Un altro beneficio chiave delle macchine elettriche sta nelle operazioni minerarie ad alta quota. Le macchine diesel convenzionali subiscono un calo significativo delle prestazioni sopra una certa altitudine, mentre i motori elettrici funzionano in modo costante a prescindere.
Oltre all’elettrificazione, il progetto doveva far fronte anche all’ambiente ostile dell’estrazione mineraria sotterranea. Era fondamentale scegliere componenti affidabili in grado di funzionare in un ambiente caratterizzato da urti, vibrazioni, polvere e umidità. Al contempo, il veicolo doveva ridurre il rumore e le vibrazioni che impattano il comfort dell’operatore.
Un altro obiettivo chiave di E-Lizard è stata la modularità, in modo che potesse essere adattato a un’ampia gamma di impieghi. Gli accessori plug-in consentono il trasporto di calcestruzzo, liquidi e materiali solidi.
Efficienza energetica garantita con la tecnologia Parker
Il team tecnico di CIFA ha fornito tutte le informazioni sulle condizioni operative che il veicolo avrebbe affrontato in molteplici applicazioni, consentendo a Parker di effettuare delle simulazioni. Il dimensionamento dei motori e degli inverter è stato calibrato per un intervallo di tensione della batteria che copriva sia le condizioni di carica completa, che di scarica completa.
La sicurezza e l’affidabilità dei componenti sono stati elementi cruciali del progetto per far fronte all’ambiente operativo estremo. Questo includeva l’utilizzo del più alto livello di protezione IP per combattere la presenza di polvere e umidità.
La caratteristica principale del progetto è stata la sostituzione del motore a combustione interna da 130 kW con un sistema elettrico. L’efficienza energetica è stata un requisito chiave per la progettazione, un fattore critico per il successo di un BEV in cui l’apparecchiatura deve funzionare per lunghi periodi prima di essere ricaricata. Tutti i componenti della soluzione, compresi motori, azionamenti e sistemi di raffreddamento, sono stati configurati per garantire elevata efficienza. Il sistema di raffreddamento è stato progettato su misura per questa applicazione.
La tecnologia elettrica Parker impiegata
La soluzione elettrica utilizzata per E-Lizard ha un design modulare che consente di adattarlo a ogni impiego. Vediamo quali sono i componenti forniti da Parker.
Iniziamo con il motore GVM210-150MQW, un ePTO: in altre parole funge da punto di alimentazione di energia per tutte le utenze che il cliente finale desidera abbinare al veicolo. La sua efficienza consente un risparmio energetico fino al 30%.
Il motore GVM310-250BT2W fornisce energia per azionare una pompa idrostatica che controlla il movimento (trazione e sterzo) di E-Lizard. L’inverter GVI-G650-0300 si abbina al motore GVM310-250BT2W, e il GVI-H650-00500 si abbina al motore GVM210-150MQW, in entrambi i casi per fornire i requisiti di velocità e coppia richiesti dal progetto.
Infine, lo scambiatore di calore QDC006 offre elevata densità di potenza ed efficienza con una capacità di raffreddamento massima di 26 kW a 40°C.
Un progetto di elettroficazione in collaborazione
Nel progettare E-Lizard ognuno ha messo a disposizione i propri punti di forza. CIFA ha contribuito con le sue risorse nell’applicazione della macchina nelle operazioni minerarie, mentre Parker ha fornito prodotti ed esperienza per applicare tali soluzioni allo sviluppo del veicolo.
L’identificazione dell’intera gamma di condizioni operative di E-Lizard è stata fondamentale. Un team tecnico CIFA ha fornito la descrizione di ogni caso d’utilizzo con le specifiche per ogni applicazione, e le condizioni operative chiave. Gli ingegneri Parker hanno utilizzato queste informazioni per simulare e analizzare le prestazioni delle macchine elettriche e del sistema elettroidraulico. Il team congiunto di CIFA e Parker ha potuto testare varie opzioni nell’ambiente di simulazione, per determinare la scelta ottimale dell’attrezzatura per coprire l’intero spettro delle operazioni.
Anche il comfort dell’operatore e la guidabilità di E-Lizard sono stati integrati nel sistema. Il rumore e le vibrazioni sono tenuti lontani grazie alla scelta e al posizionamento dei componenti rispetto alla cabina dell’operatore. Il feedback dei conducenti durante i test ha permesso a Parker di ottimizzare la guidabilità, la reattività alle manovre e la dinamica operativa.
Le due aziende hanno collaborato per un monitoraggio completo delle condizioni operative. La soluzione elettrica, insieme alla connettività, consente la raccolta e la trasmissione di dati dal veicolo. Gli ingegneri possono così misurare l’efficienza e lo stile di guida, e analizzare le prestazioni e lo stato di salute di E-Lizard. Si possono prevedere i guasti delle apparecchiature, e implementare pratiche di manutenzione preventiva.
I risultati ottenuti con l’elettrificazione del veicolo
di raffreddamento massima di 26 kW a 40°C.
Le prestazioni del veicolo hanno superato le aspettative del team tecnico, con miglioramenti misurabili in termini di efficienza operativa, affidabilità e produttività: l’efficienza energetica è del 70%. Progettato come una macchina multiuso, E-Lizard non si limita a un singolo ciclo di lavoro standard: garantisce un funzionamento continuo per oltre quattro ore anche in condizioni estreme, trasportando carichi fino a 13,5 t su terreni sconnessi con pendenze fino al 25%.
L’elettrificazione ha permesso di spostare le frequenze sonore dei componenti elettrici al di fuori della soglia udibile, riducendo l’impatto acustico nell’abitacolo e offrendo un ambiente di guida più silenzioso e confortevole.
Grazie all’eliminazione della maggior parte dei componenti soggetti a usura, la manutenzione ordinaria si limita al cambio dell’olio e dei filtri dell’impianto idraulico.
Questo progetto ha segnato la prima collaborazione tra CIFA e Parker per costruzione da zero un BEV, ponendo le basi per lo sviluppo di ulteriori veicoli elettrici.
