חשמול של כלי צמ"ה
המעבר לציוד מכני הנדסי חשמלי חושף אתגרים חדשים של עלות, טעינה ותפעול, ומחייב שינוי תפיסתי בענף
לפי דו"ח עדכני על חשמול ציוד מכני הנדסי שפרסמה חברת הייעוץ OHR, שיעור השילוב העולמי של כלים חשמליים הוא כ־0.8% בלבד היום. עם זאת ב־OHR מעריכים כי באזורים שבהם כבר זמינים כלים חשמליים לשוק, הנתון צפוי לעלות ליותר מ־3% עד שנת 2028. גופים אחרים בתעשייה, הנחשבים פחות שמרניים, סבורים כי שיעור השילוב עשוי להגיע אף ל־10% עד 2030 - נתון שהיה מייצג שינוי עמוק בגישת בעלי הצי והקבלנים, וממחיש את המומנטום הגובר של יצרניות הציוד (OEMs) להרחיב את היצע הכלים המונעים באמצעות חשמל.
בענף עצמו מתגבשת גישה פרגמטית יותר כלפי חשמול. לדברי נייט קלר (Nate Keller), מנהל פיתוח עסקי בחברת הטכנולוגיה מוג (Moog Construction), המעבר לא חייב להיות מהלך של "הכול או כלום". שילוב של ארכיטקטורות היברידיות, מערכות דיזל חשמליות ופתרונות מודולריים מאפשר ליהנות מיתרונות החשמול בלי לצבור עלויות מיותרות או מגבלות תפעוליות. קלר מדגיש כי חשמול אינו חייב להיות זהה לאפס פליטות, וכי אפשר לשפר ביצועים ויעילות גם באמצעות גנרטורים־דיזל, עם אגירת אנרגיה בסוללות או בלעדיה, תוך שיפור ניכר בתפקוד מערכות ההנעה והעבודה.
אחת התפיסות השגויות הרווחות, לדבריו, היא שהמעבר לחשמל מחייב ויתור על הידראוליקה. למעשה, להידראוליקה יתרון מובהק בצפיפות הספק גבוהה, מה שהופך אותה לרלוונטית במיוחד בכלים בינוניים וגדולים. כאשר משאבות הידראוליות נשלטות באמצעות מנועים חשמליים, אפשר לשפר את רמת הבקרה, הגמישות והיעילות, ולהפחית עלויות תפעול תוך העלאת הביצועים.
מצד השוק, קלר מציין כי הדחיפה לחשמול מגיעה בראש ובראשונה מדרישות המשתמשים עצמם: כלים שמספקים ביצועים טובים יותר, עלויות תפעול נמוכות יותר ובסופו של דבר עלות כוללת לבעלות (TCO) נמוכה מזו של הדור הקודם. עם זאת ביצועים אינם מונח אחיד: בכלים קומפקטיים כגון מיני־מעמיסים הדגש עשוי להיות רב־שימושיות, ובמחפרים כבדים במשקל 20 טונות מושם דגש בפריון ובקצב העברת החומר.
בהקשר זה, מערכות הנעה ובקרה חשמליות משתלבות היטב עם הדרישה לשיפור ביצועים. היתרונות ביעילות ובשליטה גורמים ליצרנים לבחון מחדש את ארכיטקטורת המערכות בכלים שלהם ולפתח פתרונות שמציעים יותר תפוקה בפחות עלות תפעול בלי להכביד יותר מדי על מחיר הרכישה הראשוני.
קלר מדגיש כי "אין פתרון אחד שמתאים לכולם." כל סוג כלי, גודל ויישום, מחייבים בחינה נפרדת של תצורת המערכת האופטימלית כדי לאזן עלות, יעילות וביצועים. מערכות מודולריות, שאפשר אף לשלב בכלים קיימים, מאפשרות מעבר הדרגתי לחשמול, לעיתים באמצעות החלפה פשוטה למדי של מערכות הבקרה, בלי להנדס מחדש את המכשיר כולו.
אתגרים של גישה מודולרית
הגישה המודולרית יוצרת גם אתגרי מורכבות: ריבוי של רכיבים, מחברים וכבלים בהשוואה לכלי חשמלי אינטגרלי לחלוטין. לכן ניהול המורכבות הוא תנאי קריטי להצלחת הגישה. פתרונות היברידיים, המשלבים מנוע דיזל מוקטן עם חבילת סוללות קטנה, עשויים לצמצם חששות בנוגע לטווח העבודה ולזמני הטעינה. בתצורה זו, מנוע הדיזל פועל בנקודת היעילות האופטימלית לטעינת הסוללה, ואילו הסוללה מספקת את ההספק המיידי לפעולות הכלי. אמנם לא מדובר בפתרון נטול פליטות לחלוטין, אך הוא מפחית מאוד את צריכת הדלק ומאפשר גם עבודה במצב שקט וללא פליטות פרקי זמן מוגבלים.
יתרון נוסף של המערכות החשמליות הוא היכולת לספק הספק מיידי גבוה. כשמנוע הדיזל מוגבל להספק הנקוב שלו, אגירת אנרגיה בסוללה מאפשרת "קפיצות כוח" קצרות בעת הצורך, למשל בכניסה לערימת חומר דחוסה עם מעמיס אופני, בלי להזדקק למנוע גדול ויקר יותר. מספר רכיבים קטן יותר במערכות חשמליות תורם להארכת מרווחי הטיפולים ולשיפור זמינות הכלים.
בהיבט עתידי, חשמול פותח דלת לאיסוף וניתוח של נתונים ולשילוב אוטומציה. היכולת לדעת בזמן אמת את מצב הכלי, מאפשרת לפתח מערכות בקרה מתקדמות ואף מעבר הדרגתי לאוטונומיה. פתרונות כגון טרה־טק (TerraTech) של מוג, מדגימים כיצד ארכיטקטורת בקרה משולבת עשויה לצמצם במידה רבה את מורכבות החיווט, להפחית תלות בספקים ולפנות את המהנדסים להתמקד בביצועים ולא בהתמודדות עם חסמים תפעוליים.
לסיכום, נראה כי בקרת תנועה חשמלית תהיה מרכיב מרכזי במערך הכלים העתידי לצד המשך שימוש בהידראוליקה. מקור האנרגיה עצמו צפוי להיות שילוב של דיזל, סוללות, דלק ביולוגי ואולי גם מימן. במקום החלפה מוחלטת של הדיזל, התעשייה נעה לעבר כלים חכמים, גמישים ומותאמים יותר, כאלה שמצליחים לשלב בין מקורות אנרגיה כדי להשיג פריון גבוה יותר והשפעה סביבתית נמוכה יותר בעשור הקרוב.
