Wat is een Elektrische Power Take-Off (ePTO)?

Wanneer is de elektrificatie van grote, mobiele machines winstgevend? Met behulp van een ePTO voldoen zware applicaties aan wet- en regelgeving op het gebied van geluid en uitstoot. En de juiste componentenselectie maakt deze applicaties ook economisch interessant. In dit artikel zoomen we in op de ePTO, de werking ervan en bespreking we de toepassing ervan in betonmixers, vuilniswagens en kraanwagens. Leer wanneer het als machinebouwer zinvol is om een ePTO in te zetten naast een traditionele verbrandingsmotor in jouw applicatie.

Wet- en regelgeving stuurt sterk aan op de elektrificatie van alle voertuigen die in stedelijke omgevingen gebruikt worden. Gebruik van e-pto ivm ontbreken/mindere mate de mechanische PTO op verbrandingsmotor door toenemend aantal componenten van nabehandeling. Dit moet de uitstoot van uitlaatgassen en geluidsoverlast reduceren. Maar veel machinebouwers vinden de stap naar een volledige elektrische aandrijving nog te groot. Daarom kiezen zij vaak voor een splitsing van de aandrijving naar de zogenaamde tractie- en werkfunctie, het rijden van de machine en het besturen van hulpwerktuigen. Het voertuig blijft rijden op een verbrandingsmotor maar een ePTO drijft de werktuigen aan

Wat is ePTO

Elektrische Power Take-Off (ePTO) is de mogelijkheid om elektrisch vermogen te leveren aan aftakas door middel van bijvoorbeeld een hydraulische pomp. Door dit te combineren met een batterij zorgt een ePTO voor een efficiënter gebruik van energie (de motor hoeft niet te draaien als de aftakas in gebruik is), verbeterde prestaties en minder geluidsoverlast. Ideaal voor toepassingen die in een stedelijke omgeving actief zijn zoals bouwkranen, vuilniswagens en betonmixers. Voorheen gebruikte dergelijke toepassingen een Power Take-Off (PTO) die direct werd aangedreven door een verbrandingsmotor.

Een ePTO systeem bestaat uit een omvormer of inverter die een elektrische motor aandrijft waarbij de inverter gevoed wordt door een DC (Direct Current) energiebron zoals een batterij. Hieronder twee illustraties van de manier waarop dit in de praktijk wordt ingezet:

1. Herlaadbare batterij die bijvoorbeeld ’s nachts opgeladen wordt (met groene energie of voor een laag energietarief)

2. Laden door middel van de verbrandingsmotor (tijdens het voortbewegen van de applicatie), gebruik van opgeslagen energie tijdens stilstand

Het tweede scenario is bijvoorbeeld van toepassing op een vuilniswagen. De batterij laadt op tijdens het rijden en de stroom wordt gebruikt om de kraan- en persmachine te gebruiken. Het voordeel is dat er een kleinere, lichtere batterij gebruikt kan worden en tegelijkertijd goedkoper is dan de eerste waarbij alle functies op één batterijlading moet volbrengen.

Optimale ePTO Motor

Voor veel machinebouwers is de eerste stap naar elektrificatie het vervangen van de door de verbrandingsmotor aangedreven PTO voor een elektrische PTO. Tegelijkertijd zijn er ook kansen voor verdere efficiëntieverbetering door een betere componentenselectie zoals bijvoorbeeld bij de motor het geval is. Een reguliere luchtgekoelde 110kW inductiemotor legt het namelijk af tegen een Permanent Magnet AC (PMAC) synchroonmotor. Neem bijvoorbeeld de Parker GVM210 400 motor met 136 kW, deze is slechts een twintigste van de grootte en een tiende van het gewicht terwijl de koppelingsdichtheid en mogelijkheden in combinatie met een inverter precies de optimale toerental en koppel kunnen leveren om maximale prestaties uit de electro-hydraulische pomp te halen. De efficiëntie is daarnaast ook veel beter, wat het mogelijk maakt om een lichtere, goedkopere batterij te gebruiken en de ePTO oplossing in het algemeen aantrekkelijker maakt.

2 ePTO toepassingen in de bouw

Naast de vuilniswagen zijn er nog twee toepassingen die veel voordeel hebben van de ePTO oplossing; een laadkraan vrachtwagen en een betonmixer.

Truck at work

Een vrachtwagen met een laadkraan heeft twee taken voor de aandrijving, de vrachtwagen naar zijn bestemming rijden en vervolgens het laden en lossen van de zware materialen. Door tijdens het laden gebruik te maken van een batterij-aangedreven ePTO kan de verbrandingsmotor uitgeschakeld worden, waardoor de toepassing ook in bijvoorbeeld een magazijn gebruikt kan worden omdat er geen uitlaatgassen zijn. Ook hier levert een juiste componentenselectie een grote bijdrage aan de efficiëntie en kostprijs van de applicatie.

De betonmixer heeft een veel uitdagender gebruiksprofiel waarbij het mixen van het beton, vervoer naar de bouwlocatie en tot slot het pompen tijdens de hele cyclus vraagt om een relatief hoog koppel. Juist in deze veeleisende toepassing maken de selectie van de juiste batterij, omvormer en motor dus het verschil op het gebied van (kosten)efficiëntie. Een te ‘zware’ oplossing brengt onnodig gewicht en kosten met zich mee. Een efficiënte ePTO oplossing zorgt ervoor dat de motor op de bouwplaats niet hoeft te lopen, dit zorgt voor verbeterde werkcondities voor werknemers en minder geluidsoverlast voor omwonenden.

Trouwens, door de tandwielkast die de rotatie van de betonmixer aanstuurt direct aan te sluiten op de ePTO wordt het hydraulische circuit overbodig. Dit verbetert de efficiëntie en betrouwbaarheid, en verlaagd de onderhoudsbehoefte van de toepassing.

Waarom ePTO

De (verwachte) aanpassingen in wet- en regelgeving maken dat elektrificatie inmiddels onafwendbaar lijkt, ook bij grote mobiele machines die voorheen buiten schot bleven. Gelukkig biedt dit machinebouwers ook aanzienlijke kansen. Door een goede componentenselectie is een geëlektrificeerde aandrijving van hulpapparatuur namelijk winstgevend terwijl het juiste hydraulische systeem de juiste mechanische kracht kan leveren voor de cruciale functies.

Ben jij bezig met elektrificatie of de mogelijkheden ervan aan het verkennen? Dan ben je bij VARIODRIVE aan het juiste adres. Onze jarenlange, praktische ervaring met dit type oplossingen maakt dat we samen snel stappen zetten en jou een goed beeld geven van de mogelijkheden. Maak een afspraak via sales@variodrive.nl of bel 0186-636280.

Meer weten over E-mobility? Download het whitepaper: