Hydraulische brekers: energiebesparing en emissiereductie – nieuwe technologieën en sectorpraktijken

Energie- en emissiereductie is een systeemprobleem, geen productprobleem

Besprekingen over energiebesparing en emissiereductie van hydraulische brekers in brancheverslagen richten zich op het brekeraccessoire zelf: zuiniger ontwerpen van hevelkleppen, accumulatoren voor energieterugwinning en een lagere hydraulische debietbehoefte voor een gelijkwaardig BPM. Deze verbeteringen zijn reëel en meetbaar. Een moderne breker van de middenklasse vereist 15–20% minder hydraulisch debiet van de draagmachine om hetzelfde BPM te bereiken als zijn equivalent van tien jaar geleden, voornamelijk dankzij een verbeterde kleptimingefficiëntie. Maar de hydraulische breker is niet de grootste energieverbruiker in het systeem waarvan hij deel uitmaakt — de dieselmotor van de draagmachine is dat wel. De motor van een 20-tonne graafmachine met een vermogen van 120 kW verbruikt 15–20% van dat vermogen aan inefficiënties in de hydraulische circuit voordat de olie de breker bereikt. Een vermindering van de debietbehoefte van de breker met 15% heeft een kleiner absoluut energie-effect dan het handhaven van een voldoende hoge reinheid van de hydraulische olie van de draagmachine om de circuitefficiëntie te behouden. De emissiereductie die wordt bereikt door over te stappen op een nieuw, efficiënt brekermodel, is doorgaans kleiner dan de emissieboete die ontstaat bij het gebruik van een bestaande breker met hydraulische olie waarvan de viscositeit verder is afgenomen dan de optimale waarde.

De technologieën waarop de meeste ontwikkelingsinvesteringen worden geïnvesteerd voor emissie- en energiereductie zijn compatibiliteit met elektrische transportmiddelen, compatibiliteit met biologisch afbreekbare hydraulische vloeistoffen en constructies van geluidsdempende behuizingen. Compatibiliteit met biologisch afbreekbare hydraulische olie is de factor die direct van invloed is op de afdichtingspecificatie: standaard afdichtingen van minerale olie (NBR, FKM) presteren over het algemeen goed met plantaardige-ester-biologisch afbreekbare hydraulische vloeistoffen, maar polyurethaanafdichtingsmaterialen in sommige oudere ontwerpen kunnen opzwellen of verslijten bij contact met synthetische estervloeistoffen. HOVOO- en HOUFU-afdichtingsmaterialen zijn geformuleerd voor compatibiliteit met de belangrijkste categorieën biologisch afbreekbare hydraulische vloeistoffen die worden gebruikt in Europese en Australische toepassingen met milieuvergunning — esters en polyalkyleenglycolen — naast gebruik met standaard minerale olie.

Energie-terugwinaccumulators — dubbele-accumulatorontwerpen die de terugslagenergie van de zuiger opslaan en deze vrijgeven bij de volgende neergaande slag — vormen de belangrijkste efficiëntiewinst op breaker-niveau zonder dat de draagcircuitconstructie hoeft te worden herontworpen. De efficiëntieverhoging bedraagt 8–15% bij aanhoudende hardsteenbreking, en is kleiner bij onderbroken, lichtere werkzaamheden. Het membraan van de accumulator in een energieterugwinontwerp ondergaat een hogere flexcyclusfrequentie dan in een standaardontwerp; HOVOO FKM-membraansets met een elasticiteitsbehoud van >95% na 2 miljoen flexcycli zijn gespecificeerd voor toepassingen met energieterugwinaccumulators.

De praktijk die meer energie bespaart dan elke component-upgrade

De reinheid van de olie is de meest effectieve energiebesparende en emissiereducerende maatregel die beschikbaar is voor elke operator van een vloot hydraulische brekers. Hydraulische olie die is verontreinigd met 5 mg/L deeltjes veroorzaakt interne lekkage in de circuits van 3–8% in typische klepcombinaties van brekers. Deze lekkage vertegenwoordigt olie die wordt gepompt, maar niet wordt omgezet in zuigerarbeid — het is verspilde energie die door de aandrijfmotor moet worden opgewekt en zich manifesteert als brandstofverbruik zonder overeenkomstige brekprestatie. Een ISO-reinheidsnorm van 18/16/13 is in de meeste bouwomgevingen haalbaar met regelmatige filterwisseling en afgedichte slangverbindingen; het consistent handhaven van deze norm bij een vloot van tien eenheden bespaart jaarlijks meer brandstof dan het upgraden van elke eenheid naar het volgende generatiemodel met lage stroming. De kosten van het filter vormen slechts een fractie van de brandstofbesparing. De discipline om reinheid te handhaven is moeilijker vol te houden dan elke aankoop van apparatuur, en het is juist deze praktijk die vloten met laag brandstofverbruik onderscheidt van vloten met hoog brandstofverbruik die ogenschijnlijk dezelfde apparatuur gebruiken.