Batteribyte är lösningen när skogsmaskiner blir eldrivna

2021-11-09 06:00  

Ute i skog och mark finns inga laddstolpar. När skogsmaskiner och lantbrukets traktorer elektrifieras blir ett svenskt system för batteribyte i terrängen lösningen.

En batteridriven traktor som arbetar förarlöst ute på åkern. När batteriet börjar bli urladdat, kör den fram till en flyttbar batteribytesrobot vid kanten av fältet. Det gamla batteriet byts mot ett fulladdat, varpå traktorn återgår till arbetet – alltihop autonomt, utan mänsklig inblandning.

Det är den ena av två prototyper som ska fälttestas i ett projekt lett av forskningsinstitutet Rise.

– Med ett sådant här system skulle jordbrukaren kunna hyra batterier vid behov, till exempel under vårbruket eller andra säsongsbundna arbetstoppar, säger projektledaren Jonas Engström, som är verksamhetsledare för Testbädd digitaliserat jordbruk vid Rise.

Batteribytet från svenska företaget

Batteribytessystemet är en vidareutveckling av Täbyföretaget Powerswaps lösning för personbilar.

– Det handlar om ett platt batteripack som går ganska enkelt att byta. Vi jobbar med detaljspecen just nu, men den totala kapaciteten hamnar runt 33 kilowattimmar, som det ser ut nu, säger Jonas Engström.

Den andra prototypen som byggs i projektet är en så kallad kombimaskin, som både kan skörda (fälla, kvista och kapa träd) och skota (lasta och transportera stockar från skog till väg). Som världens första helelektriska skördare blir den unik i sig, och kommer från maskintillverkaren Malwa Forest i Skene.

– Just nu är vi inne i en intensiv fas av konstruktionsarbete. Vi plockar bort dieselmotorn och hydrostatdrivlinan, och sätter in elmotorer till kran och transmission. Det blir separata motorer för framdrivningen och för kranen, som jobbar oberoende av varandra, sammanfattar Malwas grundare och utvecklingschef Magnus Wallin.

Basmodellen av den eldrivna skogsmaskinen kan fälla träd med upp till 42 centimeters diameter i diameter, och kan lasta 5,5 ton. Den batteridrivna versionen ska få samma kaacitet, enligt Magnus Wallin. Foto: Malwa Forest

Han framhåller att man inte vill bygga in alltför mycket ny teknik i maskinen i det här skedet.

– Det kommer säkert finnas mer att göra med nya styrsystem och så vidare, men vi vill inte lägga krut på det nu. Syftet är att bygga en demonstrator för att testa både systemet och marknadens förutsättningar, säger Magnus Wallin.

Går samma väg som jordbrukstraktorn

Skogsmaskinen ska använda samma utbytbara batterier som jordbrukstraktorn, men här byter föraren batteri med hjälp av maskinens egen kran.

– Den som jobbar i skogen kör ju oftast pickup eller liknande, och kan enkelt ta med sig några extra batterier på flaket, säger Magnus Wallin.

Läs mer: ”Smarta” skruven meddelar om den sitter löst

Den dieseldrivna standardmaskin man utgår ifrån heter Malwa 560C. Den klarar träd upp till 42 centimeter i diameter, har en matarkraft på 14,6 kilonewton, kan lasta 5,5 ton, och hålla en transporthastighet på 20 kilometer i timmen.

– Min övertygelse är att elmaskinen kommer få samma prestanda som en ”vanlig” 560. Och även om vi har en bit kvar, så är vi ganska nära en kommersiell produkt, säger Magnus Wallin.

Grundaren Magnus Wallin visar en av de första modellerna, den röda till vänster. Foto: Sören Håkanlind

Jordbrukstraktorn heter Drever 120. Även den blir unik i sig, då det handlar om en av världens första autonoma elmaskiner i denna storleksklass (fem ton).

– Det är en tidig prototyp tillverkad av företaget Traktorarvid AB. Tillsammans med dem ska vi nu bygga klart den, med bland annat styrsystem med öppen källkod från Rise, säger Jonas Engström.

Den har ett drag i fronten för att kunna bogseras ut till fältet, samtidigt som den har redskap kopplade baktill precis som en vanlig traktor.

– Konceptet är ett fordonståg, där batteribytesstationen enkelt kan kopplas på tåget och tas med ut till åkern, säger Jonas Engström.

I nuläget räknar man med att batteriet kan ge omkring 60 kilowatt kontinuerlig effekt under en timmes tid, innan batteribyte behövs.

– När det gäller skogsmaskinen tror vi på en till två timmars drifttid mellan batteribytena. Men eftersom det blir världens första batterimaskiner i sitt slag, så vet vi ännu inte exakt hur långa drifttider vi kan förvänta oss, säger Jonas Engström.

”Skogsbranschen är redo för eldrivna maskiner”

Arbetsmaskiner tillverkas i små serier, vilket gör det svårt för enskilda tillverkare att ta tröskelkostnaderna för att utveckla egna batterisystem. Jonas Engström hoppas att projektet ska leda fram till en standard, som kan användas brett.

– Vi ska undersöka hur det kan skalas upp och spridas till fler tillämpningar. Om systemet kan användas av flera branscher, så kanske samma batterier som hyrs av en bonde under vårbruket kan användas av en snöröjare under vintersäsongen. Eller användas för buffring av elnät, beredskapssystem och annat ute på landsbygden, säger han.

Jonas Engström, verksamhetsledare för Testbädd digitaliserat jordbruk vid Rise. Foto: Rise

Läs mer: Anrika gjuteriet Bruzaholms bruk blir fossilfritt – och utreder egen elproduktion

Och skogsbranschen är redo för eldrivna maskiner, tror Magnus Wallin.

– Ungefär 30 procent av våra maskiner går i stadsnära skog, ofta på jobb med offentliga beställare. Min bedömning är att det är i det segmentet man kommer att gå i bräschen för eldrift. För pratar man kronor per kubikmeter så blir det initialt dyrare med elmaskiner, men det finns ju andra drivkrafter än strikt ekonomiska för att gå före med ny teknik, säger han.

Enligt plan ska kombimaskinen premiärvisas på skogsmässan Elmia Wood i Jönköping i juni 2022. Hela systemet med båda maskinerna och batteribyteskonceptet ska kunna demonstreras i september 2022.

Undersöker eldrivna timmerbilar

Såväl jordbruket som skogsnäringen kan vinna mycket på elektrifiering, enligt branschexperter. Men enbart eldrift kan inte stå för hela omställningen.

Karolina Boholm, ansvarig för transport- och infrastrukurfrågor på branschorganisationen Skogsindustrierna, uppger att skogsbranschen ”absolut intresserar sig för eldrift där det kan fungera”.

– För att nå de högt ställda klimatmålen, behöver alla sektorer elektrifieras så långt som möjligt. Vi undersöker möjligheter och förutsättningar för eldrift i en rad olika applikationer, säger hon.

Exempelvis är Skogsindustrierna, tillsammans med flera stora skogsbolag, medfinansiärer till projektet Timmer Pod. Där utreder man potentialen i att transportera timmer med en automatiserad och elektrifierad lastbil utvecklad av Einride.

– Projektet håller på att färdigställas just nu, och resultaten är lovande. Livscykelanalysen visar att elektrifierade transporter skulle vara lönsamt för skogsbruket – under förutsättning att man kan nå upp till samma lastvikter som hos ”vanliga” timmerbilar, säger Karolina Boholm.

Karolina Boholm, ansvarig för transport- och infrastrukurfrågor på Skogsindustrierna. Foto: Björn Leijon

Skogsindustrierna har även formulerat en färdplan, där fossilfria arbetsmaskiner är ett av de uttalade målen.

Redan i dag finns goda erfarenheter av elektrifierade maskiner vid branschens industrianläggningar. Men för maskinerna ute i själva skogsbruket har biodrivmedel setts som den främsta lösningen, säger Karolina Boholm.

I början av 2010-talet var dock Skogsindustrierna involverade i Öviksföretaget Elforests utveckling av världens första eldrivna skotare. Totalt byggde Elforest sex el-skotare mellan 2012 och 2014, innan företaget skiftade fokus till konsultarbete inom elektriska drivlinor och drivsystem.

– Men sedan dess har det ju hänt enormt mycket inom både digitalisering och batteriteknik, så det är möjligt att tiden är mogen för eldrift ute i terrängen, säger Karolina Boholm.

Hon poängterar dock att det krävs flera olika lösningar för att uppnå fossilfrihet i skogsbranschen.

– Biodrivmedel är en annan viktig del. Vissa applikationer kommer inte att kunna elektrifieras inom överskådlig tid, så det behövs både el och biobränsle framöver, säger Karolina Boholm.

Målet: Svenska lantbruket fossilfritt 2030

När det gäller jordbruket har Lantbrukarnas Riksförbund (LRF) satt som mål, att det svenska lantbruket ska vara 100 procent fossilfritt 2030. Och eldrift är ”efterfrågat och välkommet”, enligt Niklas Bergman, energi- och resurseffektivitetsexpert på LRF.

– Jordbrukarna är väldigt intresserade av ny teknik, och viljan att elektrifiera finns. Men tekniken finns inte ännu. Mindre eldrivna lastmaskiner förekommer i viss utsträckning, men utbudet är skralt när det gäller tyngre utrustning som traktorer, säger han.

De fåtaliga elmaskinerna på marknaden är dessutom betydligt dyrare än vanlig dieseldriven utrustning.

– Det finns visserligen olika stöd att söka, exempelvis genom Klimatklivet. Men Sverige är ett litet land. För att elektrifiering i jordbruket ska komma i gång ordentligt, krävs nog att andra länder börjar jobba i kapp oss på det klimatpolitiska området, säger Niklas Bergman.

Ur den enskilda bondens perspektiv finns tydliga fördelar med eldrift, menar Niklas Bergman.

– Om man till exempel har solceller på gården och producerar sin egen el, då blir det ju win-win. Av hävd har man ett självförsörjande tänk i jordbruket, säger han.

Han framhåller dock att biobränslen är en annan viktig pusselbit i omställningen av jordbruket, precis som Karolina Boholm gör i fråga om skogsnäringen.

– Och om vi ska ställa om till mer förnybar energi så måste konsumenterna vara med och ta sin del av kostnaderna, som åtminstone initialt blir högre. Vi kanske får vara beredda att betala lite mer för maten, helt enkelt, säger Niklas Bergman.

Här är vägen till eldriven skogsmaskin

I projektet ingår:

• Utveckling av ett batteribytessystem för arbetsmaskiner som bygger på innovationer från Powerswap AB och komponenter från Micropower AB.

• Färdigställande av en prototyp för en autonom eldriven jordbruksmaskin från Traktorarvid AB, med komponenter från Regal Components och Micropower, och styrsystem med öppen källkod från Rise.

• Elektrifiering av en skogsmaskin från Malwa Forest AB med komponenter från Regal Components och Micropower.

• Demonstration av batteribytessystemet och de båda eldrivna maskinerna i praktisk körning.

• Undersökning av hur batteribytesystemet kan skalas upp och spridas till andra tillämpningar, samt hur det kan påverka arbetsmiljö och jämställdhet i maskintunga branscher.

Projektet heter Modulärt batteribytessystem för fossilfria eldrivna arbetsmaskiner, och finansieras av de medverkande parterna tillsammans med FFI (Fordonsstrategisk forskning och innovation) genom Vinnova.

Tommy Harnesk

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt