النمو الهائل في كهربة آلات البناء: كيف يمكن للمحركات تحقيق اختراقات تكنولوجية؟

يُذكر أن معدل الكهربة العالمية لآلات البناء كان لا يزال أقل من 2% في عام 2025. ومع ذلك، تشير توقعات الصناعة إلى أنه بعد تحقيق اختراقات تكنولوجية وتخفيضات كبيرة في التكلفة، من المتوقع أن يتجاوز معدل الاختراق 30%. من الأنفاق المرتفعة إلى المناجم في أعماق البحار، أصبحت أنظمة الدفع الكهربائي هي القوة الدافعة الأساسية وراء التحول الأخضر لآلات البناء. وقد حددت الأسواق الكبرى مثل الصين والولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي الكهربة باعتبارها الاتجاه الاستراتيجي المستقبلي لقطاع آلات البناء، مما يشير إلى تحول في السوق بقيمة تريليونات.

​أولا: موجة الصناعة​

لم تعد كهربة آلات البناء فكرة مفاهيمية بل أصبحت حقيقة تتكشف. منذ عام 2024، أصدرت الصين حديثا 20 معيارا وطنيا يتعلق بآلات البناء، مع 13 معيارا آخر قيد التطوير، وكلها تركز على الانتقال نحو الكهربة والذكاء والتنمية الخضراء. تغطي سلسلة المعايير هذه السلسلة الصناعية بأكملها، بدءًا من المصطلحات والآلات الكاملة وحتى اختبار استهلاك الطاقة وسلامة بطاريات الطاقة، مما يوفر الدعم الفني لتطوير الصناعة عالي الجودة. ولا يؤدي التوحيد القياسي إلى تقليل مخاطر الفشل فحسب، بل يعزز أيضًا تركيز الموارد في المؤسسات الرائدة.

​ثانيا. تحديات الأداء​

يكمن التحدي الأساسي لكهربة آلات البناء في تلبية متطلبات الأداء في ظل ظروف التشغيل القاسية. بالمقارنة مع الأنظمة التقليدية التي تعمل بالوقود، يجب أن تتغلب الأنظمة المكهربة على ثلاث عقبات رئيسية: كفاءة تحويل الطاقة، ومدة التشغيل (المدى)، وتكلفة البطارية. يجب أن تتحمل المحركات الاحترافية تقلبات الأحمال الشديدة المميزة لآلات البناء، والاهتزازات الشديدة، والتأثيرات القوية. أصبحت القدرة على التكيف مع الجهد أيضًا مقياسًا بالغ الأهمية. تحتاج منتجات آلات البناء المكهربة إلى تغطية نطاق طاقة يتراوح من 20 كيلووات إلى 200 كيلووات، مع جهد دخل يتكيف مع نطاق واسع يتراوح بين 270-850 فولت. كما تتطلب مسألة توهين الطاقة في البيئات المرتفعة حلولاً محددة. أنظمة التبريد هي محور رئيسي آخر للتكنولوجيا. يجب أن يتضمن نظام التبريد تصميمًا عازلًا عالي القوة لضمان تلبية كفاءة المحرك لمتطلبات كفاءة الطاقة من الدرجة الثانية المحددة في معيار GB30254-2013.

​ثالثا. الاختراقات التكنولوجية​

يُظهر تطور تكنولوجيا الكهرباء لآلات البناء مراحل متميزة. تضمنت المرحلة الأولى في المقام الأول استبدال نظام الطاقة الذي يعمل بالوقود بنظام كهربائي، مع الحفاظ على البنية الهيدروليكية المركزية التقليدية.

بدأت المرحلة الثانية باستبدال ناقل الحركة الهيدروليكي جزئيًا بأنظمة الدفع الكهربائي.

يتقدم الجيل الثالث من التكنولوجيا نحو اتجاه متكامل للغاية.

لقد برزت تكنولوجيا المحركات ذات الدفع المباشر ذات المغناطيس الدائم ذات السرعة المنخفضة وعزم الدوران العالي كإنجاز كبير. تعمل هذه المحركات على دفع الحمولة مباشرة دون الحاجة إلى مخفض تروس، وهو ما يمكن أن يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة لنظام القيادة ويعزز موثوقية المعدات الميكانيكية.

كما يفتح تقدم أنظمة التحكم الذكية إمكانيات جديدة لكهربة آلات البناء.

​رابعا. التطبيقات​

لقد توسع تطبيق الكهرباء في آلات البناء عبر سيناريوهات مختلفة. في قطاع التعدين، حققت منتجات مثل الحفارات الكهربائية وشاحنات التعدين الكهربائية تطبيقًا تجاريًا.

يشهد مجال إنشاء البنية التحتية أيضًا اختراقًا للكهرباء. تم اعتماد منتجات آلات البناء الكهربائية بسرعة في المشاريع الوطنية الكبرى مثل خط سكة حديد سيتشوان-التبت، مما أدى بنجاح إلى معالجة قضايا مثل انخفاض إنتاج الطاقة في البيئات المرتفعة وارتفاع تكاليف النقل لقطع الغيار الرئيسية والوقود.

في مشاريع البناء الحضرية، تكتسب المنتجات مثل شاحنات الخلاطات الكهربائية وشاحنات المضخات الكهربائية شعبية تدريجية. يُذكر أنه في يوليو 2024، وصل معدل الاختراق المحلي للرافعات ذات العجلات الكهربائية إلى 15.7٪، بزيادة سنوية قدرها 11.1 نقطة مئوية. كما أن معدلات انتشار شاحنات خلط الطاقة الجديدة وشاحنات التعدين والشاحنات الثقيلة آخذة في الارتفاع بشكل مستمر. وفيما يتعلق بالتوسع في الأسواق الخارجية، دخلت منتجات آلات البناء الكهربائية الصينية بنجاح إلى السوق الدولية الراقية بناءً على مزاياها التكنولوجية. دخلت شاحنة الخلاط الكهربائية النقية من Zoomlion، المتوافقة مع معايير شهادة الاتحاد الأوروبي CE، السوق الألمانية بنجاح.

​خامساً: الفرص المزدوجة​

إن التطوير المستقبلي لكهربة آلات البناء مدفوع بقوتين رئيسيتين: خفض التكلفة والتكرار التكنولوجي.

تمثل بطاريات الليثيوم ما يصل إلى 40% من تكاليف آلات البناء الكهربائية. لذلك، يعد تقليل تكاليف بطاريات الليثيوم أمرًا أساسيًا لتعزيز القدرة التنافسية لآلات البناء المكهربة. تمتلك الصين سلسلة صناعة بطاريات الليثيوم الأكثر شمولاً وتقدماً في العالم. وتقل تكلفة بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد بنسبة 17% عنها في كوريا الجنوبية، وأقل بنسبة 40% عنها في الولايات المتحدة، مما يوفر لكهربة آلات البناء في الصين ميزة كبيرة من حيث التكلفة. وفيما يتعلق بالتكرار التكنولوجي، فإن تحسين كفاءة أنظمة القيادة الكهربائية وزيادة كثافة طاقة البطارية سيكونان التوجهات الأساسية. تتمثل العوامل الأساسية الحالية التي تعيق الزيادة في معدل كهربة آلات البناء في ارتفاع تكاليف البطارية ومحدودية مدة التشغيل (المدى) الناتجة عن انخفاض كفاءة تحويل الطاقة نسبيًا للأنظمة الهيدروليكية. ومع تقدم استراتيجية الكربون المزدوج، سيصبح كهربة آلات البناء أمرًا بالغ الأهميةأول بناء منجم أخضر عالمي.