Взрывной рост электрификации строительной техники: как двигатели могут достичь технологических прорывов?​

Сообщается, что в 2025 году глобальный уровень электрификации строительной техники все еще был ниже 2%. Однако отраслевые прогнозы предполагают, что после достижения технологических прорывов и существенного снижения затрат этот уровень проникновения, как ожидается, превысит 30%. От высотных туннелей до глубоководных шахт — системы электропривода становятся основной движущей силой экологически безопасной трансформации строительной техники. Крупнейшие рынки, такие как Китай, США и Европейский Союз, определили электрификацию как будущее стратегическое направление для сектора строительной техники, сигнализируя о трансформации рынка стоимостью в триллионы долларов.

​I. Промышленная волна​

Электрификация строительной техники больше не является концептуальной идеей, а становится реальностью. С 2024 года Китай недавно выпустил 20 национальных стандартов, касающихся строительной техники, еще 13 находятся в стадии разработки, и все они ориентированы на переход к электрификации, интеллекту и зеленому развитию. Эта серия стандартов охватывает всю производственную цепочку, от терминологии и комплектных машин до испытаний энергопотребления и безопасности аккумуляторов, обеспечивая техническую поддержку для высококачественного развития отрасли. Стандартизация не только снижает риск сбоев, но и способствует концентрации ресурсов на передовых предприятиях.

​II. Проблемы с производительностью​

Основная задача электрификации строительной техники заключается в обеспечении требований к производительности в экстремальных условиях эксплуатации. По сравнению с традиционными системами, работающими на топливе, электрифицированные системы должны преодолеть три основных препятствия: эффективность преобразования энергии, продолжительность работы (диапазон) и стоимость батареи. Профессиональные двигатели должны выдерживать характерные для строительной техники резкие колебания нагрузки, сильную вибрацию и сильные удары. Адаптивность напряжения также стала критически важным показателем. Электрифицированная строительная техника должна охватывать диапазон мощностей от 20 до 200 кВт с возможностью адаптации входного напряжения в широком диапазоне 270–850 В. Проблема снижения мощности в условиях высокогорья также требует конкретных решений. Системы охлаждения являются еще одним ключевым направлением для технологических компаний. Система охлаждения должна включать высокопрочную изоляцию, чтобы гарантировать, что эффективность двигателя соответствует требованиям энергоэффективности класса 2, указанным в стандарте GB30254-2013.

​III. Технологические прорывы​

Развитие технологии электрификации строительной техники проходит отдельные этапы. На первом этапе в первую очередь предполагалась замена топливной энергосистемы на электрическую с сохранением традиционной централизованной гидравлической архитектуры.

На втором этапе началась частичная замена гидротрансмиссии на системы электропривода.

Третье поколение технологий движется в сторону высокоинтегрированного направления.

Технология низкоскоростных двигателей с прямым приводом с постоянными магнитами и высоким крутящим моментом стала значительным прорывом. Эти двигатели непосредственно приводят нагрузку в движение без необходимости использования зубчатого редуктора, что может существенно снизить энергопотребление системы привода и повысить надежность механического оборудования.

Развитие интеллектуальных систем управления также открывает новые возможности для электрификации строительной техники.

​IV. Приложения​

Применение электрификации в строительной технике расширилось по различным сценариям. В горнодобывающем секторе такие продукты, как электрические экскаваторы и электрические карьерные самосвалы, нашли коммерческое применение.

В сфере инфраструктурного строительства также наблюдается проникновение электрификации. Продукция электростроительной техники была быстро внедрена в крупных национальных проектах, таких как Сычуань-Тибетская железная дорога, успешно решая такие проблемы, как снижение выходной мощности в высокогорных условиях и высокие затраты на транспортировку основных запасных частей и топлива.

В проектах городского строительства постепенно набирают популярность такие продукты, как электробетоносмесители и электронасосы. Сообщается, что в июле 2024 года уровень проникновения электрических колесных погрузчиков на внутреннем рынке достиг 15,7%, увеличившись по сравнению с аналогичным периодом прошлого года на 11,1 процентных пункта. Уровень проникновения новых автобетоносмесителей, карьерных самосвалов и тяжелых грузовиков также постоянно растет. Что касается расширения зарубежного рынка, китайская электростроительная техника успешно вышла на международный рынок высокого класса благодаря своим технологическим преимуществам. Полностью электрический автобетоносмеситель Zoomlion, соответствующий стандартам сертификации ЕС CE, успешно вышел на немецкий рынок.

​V. Двойные возможности​

Будущее развитие электрификации строительной техники обусловлено двумя ключевыми факторами: снижением затрат и технологическими итерациями.

Литиевые батареи составляют до 40% стоимости электрической строительной техники. Таким образом, снижение стоимости литиевых батарей имеет решающее значение для повышения конкурентоспособности электрифицированной строительной техники. Китай обладает самой обширной и передовой в мире цепочкой производства литиевых аккумуляторов. Стоимость литий-железо-фосфатных аккумуляторов (LFP) на 17% ниже, чем в Южной Корее, и на 40% ниже, чем в США, что обеспечивает электрификацию строительной техники Китая значительным преимуществом в стоимости. Что касается технологических итераций, основными направлениями будут повышение эффективности систем электропривода и увеличение плотности энергии аккумуляторов. В настоящее время основными факторами, препятствующими увеличению темпов электрификации строительной техники, являются высокая стоимость аккумуляторов и ограниченная продолжительность работы (диапазон), обусловленная относительно низкой эффективностью преобразования энергии гидравлических систем. По мере продвижения стратегии двойного углерода электрификация строительной техники станет решающим конкурентом.один из проектов глобального строительства зеленых шахт.