Energiesysteem voor 100% emissieloze betonmixer-opleggers

1. Achtergrond

Beton is, na water, het meest gebruikte materiaal ter wereld. Onze bouw verwerkt jaarlijks ca. 14 miljoen m3 beton. Niet verwonderlijk, want beton is sterk, biedt een hoge isolatiewaarde en is eenvoudig te verwerken. Maar het betongebruik leidt ook tot een jaarlijkse CO2-uitstoot van circa 3,5 megaton. Circa 80 procent van deze emissie is gerelateerd aan de productie van cement; een belangrijke betongrondstof. En ook het transport naar de bouw is vervuilend. Zeker wanneer nog gebruik wordt gemaakt van Euro 3 dieselmotoren. De elektrische betonmixer-opleggers van P. van der Velden Lease b.v. bieden hier een oplossing voor. Jos Leurs Automotive, Top Systems en MG Energy Systems hebben het energiesysteem van de betonmixer-opleggers zo uitgelegd, dat de trommel de hele dag emissieloos kan draaien.

De opdrachtgever

P. van der Velden Lease b.v. is een leasemaatschappij voor met name MAN vrachtwagens en andere bedrijfswagens. “Wij leasen haakarmsystemen, kiepers, betonmixers en andere uitvoeringen voor de bouwsector", vertelt directeur Casper van der Velden. “Bovendien zijn wij MAN servicedealer. Wij nemen graag het onderhoud en de reparatie uit handen zodat de hoge kwaliteit van de vloot gehandhaafd blijft. Om aan te sluiten bij de trends en ontwikkelingen in de bouw én maatschappij, ontwikkelen wij onze producten continu. Onze elektrische vloot is een mooi visitekaartje hiervoor.”

100% elektrische transportvloot

De stap naar elektrificatie werd al in 2014 ingezet. “Ik ben een fanatiek fietser”, vertelt Van der Velden. “Onderweg vanuit de stad naar de natuur, kruiste ik regelmatig dieselvrachtwagens. Kon dat niet anders? In dezelfde periode heb ik een hybride auto aangeschaft en ik merkte dat ik zoveel mogelijk elektrisch reed. Een 100% elektrische auto volgde en ik was hier zo enthousiast over, dat ik de mogelijkheden voor de transportvloot ben gaan onderzoeken.” Samen met een partner en als eerste project werd een aantal terminalbussen geëlektrificeerd. “Met een andere partner hebben we bovendien een betonmixer-auto en kraanwagen geëlektrificeerd. Maar we wilden dit ook zelf kunnen! Jos Leurs, eigenaar van Jos Leurs Automotive, zag het wel zitten om dit gezamenlijk op te pakken.”

2. Uitdaging

Jos Leurs Automotive is gespecialiseerd in voertuigaanpassingen en campermodificaties. Ook verzorgt het bedrijf het ontwerp en de engineering van accusystemen voor o.a. campers, schepen, machines, ESS-systemen en andere toepassingen. Leurs: “Traditioneel beschikt een betonmixer-oplegger over een dieselmotor die een hydrauliekpomp aandrijft, om zo de trommel van de betonmixer rond te draaien. Gezien de huidige ontwikkelingen rondom duurzaamheid en CO2-reductie, ben ik gevraagd om hier een duurzaam alternatief voor te engineeren, ontwikkelen en realiseren. Doel was om de dieselaandrijving te vervangen door een 100% elektrische aandrijving, zónder de bediening te veranderen. Bovendien moet goed service en onderhoud verleend kunnen worden.”

3. Oplossing

Modulair energiesysteem

“Mede hierom is het energiesysteem modulair opgebouwd”, vertelt Van der Velden. Op het moment dat zich onverhoopt een storing voordoet, kan in 15-30 minuten tijd het complete energiesysteem gedemonteerd worden.“

's Nachts laden, overdag draaien

De keuze om juist de betonmixer-opleggers te elektrificeren, was volgens hem een logische. “Immers maken nog veel van deze trailers gebruik van Euro 3 dieselmotoren. Pas sinds een half jaar is de Euro 5 emissienorm van kracht voor nieuwe opleggers. De meeste betonmixer-opleggers zijn echter nog zo vervuilend, dat de winst van elektrificatie enorm is. Het energiesysteem is zodanig uitgelegd, dat de trommel/oplegger de hele dag kan draaien, zonder tussendoor te laden. Het is ’s nachts laden en overdag gebruiken, zonder beperkingen.”

Leurs: “Om dit mogelijk te maken, hebben we vooraf de excessen in gebruik inzichtelijk gemaakt. Eén trommel kan maximaal 15 m3 beton vervoeren. Hoeveel vermogen moet het systeem maximaal kunnen leveren om deze hoeveelheid zonder restricties te kunnen mixen, zoals de gebruiker gewend is? Vervolgens hebben we hier een passende gelijkstroom-elektromotor en energiesysteem bij gezocht. Het energiesysteem is geleverd door Top Systems, dat een heel net pakket met accumodules en een Battery Management Systeem (BMS) heeft samengesteld.”

Hoog voltage accusysteem

Leurs had al ervaring met de systemen van Top Systems, die regelmatig in campers, caravans, schepen en ESS-systemen worden toegepast. “Ik wist dat Top Systems ook hoog voltage accusystemen kon leveren. Aan tafel met Top Systems en MG Energy Systems hebben we de mogelijkheden voor dit specifieke project onderzocht. Ik heb een mechanische tekening van de behuizing gemaakt, waarvoor ook Top Systems en MG Energy Systems hun inbouwinformatie hebben aangeleverd. Bovendien hebben zij nuttige tips & tricks gedeeld, op basis waarvan het systeem geoptimaliseerd kon worden. Ook met betrekking tot de elektrische aansluitingen. Een inbedrijfsteller van Top Systems heeft de inbedrijfstelling begeleid en de installatie gekeurd: is alles goed aangesloten? En functioneren alle veiligheden?”

4. Eindresultaat

Het energiesysteem is ingebouwd in een e-box achterop de betonmixer-oplegger. “Aan de basis van het energiesysteem liggen 14 MG LFP lithium-ion-accu’s van 7,2 kWh (totaal: 100,8 kWh)”, vertelt Ronald van den Berg, sectorspecialist Bouw, Installatie en Infrastructuur bij Top Systems. “De 24 Volt accu’s zijn in serie aangesloten, waardoor een hoge spanning van 358 Volt ontstaat. Dit komt overeen met de gewenste gelijkspanning, die door de elektromotor wordt gevraagd. De lithium-ion accumodules zijn gekoppeld aan een MG Master 300A High Voltage Battery Management Systeem (BMS), met een gelijkspanningsbereik van 144 tot 800 Volt. Het BMS bestuurt, beschermt en bewaakt de aangesloten accu’s tegen overladen, overmatig ontladen, te hoge of te lage temperaturen. Daarnaast regelt dit systeem het uitbalanceren van de accucellen en maakt ze belangrijke parameters zoals accustatus en energieverbruik inzichtelijk.”

5. Voordeel

Optimale werking en veiligheid

Doordat alle componenten nauwkeurig zijn afgestemd en feilloos communiceren, worden een optimale werking en veiligheid geborgd. Conform de huidige eisen en zowel voor de machine als voor haar gebruikers.

Enorme CO2-winst, lagere TCO

De eerste betonmixer-oplegger is eind mei in gebruik genomen, in augustus gevolgd door nummer 2. “Nummer 3 en 4 zijn op dit moment in ontwikkeling”, vertelt Leurs. “De realisatie hiervan staat gepland voor eind dit jaar. Uniek aan ons systeem is dat we niet alleen nieuwe, maar ook bestaande opleggers kunnen elektrificeren. Bedrijven profiteren in dit geval van een enorme CO2-winst. Bovendien is het onderhoud van een elektrische aandrijving veel eenvoudiger, waardoor betonbouwers ook hun Total Cost of Ownership kunnen verlagen.”

Binnen 4 jaar terugverdiend

Van der Velden: “Met de huidige energieprijzen kan de elektrificatie van een betonmixer-oplegger al binnen vier jaar worden terugverdiend. Bedrijven die beschikken over zonnepanelen of andere duurzame energie-opwekkers, kunnen de machines bovendien 100% duurzaam opladen. Mede hierdoor verwachten we dat de elektrificatie in de bouw de komende jaren een vlucht zal nemen.”

DKTI-subsidietraject

Voor de elektrificatie van de transportvloot is P. van der Velden Lease b.v. een DKTI (Demonstratie klimaattechnologieën en -innovaties in transport) traject gestart, in samenwerking met Vlot Logistics. “We hebben subsidie gekregen van het RVO, dat we onder andere besteden aan de elektrificatie van de betonmixer-opleggers. Binnenkort starten we bovendien met de elektrificatie van een kieper”, aldus Van der Velden. “Ook hebben we een elektrische trekker aangeschaft en zijn we druk bezig met de ontwikkeling van mobiele laadinfra.”