การเติบโตอย่างรวดเร็วในการใช้พลังงานไฟฟ้าของเครื่องจักรในการก่อสร้าง: มอเตอร์จะบรรลุความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้อย่างไร?​

มีรายงานว่าอัตราการใช้ไฟฟ้าทั่วโลกสำหรับเครื่องจักรก่อสร้างยังคงต่ำกว่า 2% ในปี 2025 อย่างไรก็ตาม การคาดการณ์ของอุตสาหกรรมชี้ให้เห็นว่า หลังจากบรรลุความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและลดต้นทุนได้อย่างมาก อัตราการเจาะทะลุนี้คาดว่าจะเกิน 30% ตั้งแต่อุโมงค์สูงไปจนถึงเหมืองใต้ทะเลลึก ระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากำลังกลายเป็นแรงผลักดันหลักเบื้องหลังการเปลี่ยนแปลงสีเขียวของเครื่องจักรก่อสร้าง ตลาดหลักๆ เช่น จีน สหรัฐอเมริกา และสหภาพยุโรป ต่างก็ระบุว่าการใช้พลังงานไฟฟ้าเป็นทิศทางเชิงกลยุทธ์ในอนาคตสำหรับภาคเครื่องจักรก่อสร้าง ซึ่งส่งสัญญาณถึงการเปลี่ยนแปลงของตลาดที่มีมูลค่านับล้านล้าน

​I. คลื่นอุตสาหกรรม​

การใช้พลังงานไฟฟ้าของเครื่องจักรก่อสร้างไม่ใช่แนวคิดเชิงแนวคิดอีกต่อไป แต่เป็นความจริงที่กำลังเปิดเผย ตั้งแต่ปี 2024 จีนได้เปิดตัวมาตรฐานระดับชาติ 20 ฉบับที่เกี่ยวข้องกับเครื่องจักรในการก่อสร้าง โดยอีก 13 มาตรฐานอยู่ระหว่างการพัฒนา โดยทั้งหมดนี้เน้นไปที่การเปลี่ยนผ่านไปสู่การใช้พลังงานไฟฟ้า ความฉลาด และการพัฒนาสีเขียว ชุดมาตรฐานนี้ครอบคลุมห่วงโซ่อุตสาหกรรมทั้งหมด ตั้งแต่คำศัพท์เฉพาะทางและเครื่องจักรที่สมบูรณ์ ไปจนถึงการทดสอบการใช้พลังงานและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ โดยให้การสนับสนุนทางเทคนิคสำหรับการพัฒนาคุณภาพสูงของอุตสาหกรรม การกำหนดมาตรฐานไม่เพียงแต่ช่วยลดความเสี่ยงของความล้มเหลว แต่ยังส่งเสริมการกระจุกตัวของทรัพยากรในองค์กรชั้นนำอีกด้วย

​ครั้งที่สอง ความท้าทายด้านประสิทธิภาพ​

ความท้าทายหลักสำหรับการใช้พลังงานไฟฟ้าของเครื่องจักรก่อสร้างอยู่ที่การตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพภายใต้สภาวะการทำงานที่รุนแรง เมื่อเปรียบเทียบกับระบบที่ใช้พลังงานเชื้อเพลิงแบบเดิม ระบบไฟฟ้าจะต้องเอาชนะอุปสรรคสำคัญสามประการ ได้แก่ ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน ระยะเวลาการดำเนินงาน (ช่วง) และต้นทุนแบตเตอรี่ มอเตอร์ระดับมืออาชีพจะต้องทนทานต่อความผันผวนของโหลดที่รุนแรง การสั่นสะเทือนที่รุนแรง และการกระแทกที่รุนแรงในลักษณะเฉพาะของเครื่องจักรก่อสร้าง ความสามารถในการปรับตัวของแรงดันไฟฟ้าก็กลายเป็นตัวชี้วัดที่สำคัญเช่นกัน ผลิตภัณฑ์เครื่องจักรก่อสร้างที่ใช้ไฟฟ้าต้องครอบคลุมช่วงกำลังตั้งแต่ 20 kW ถึง 200 kW โดยแรงดันไฟฟ้าอินพุตจะปรับเป็นช่วงกว้าง 270–850 V นอกจากนี้ ปัญหาการลดทอนกำลังในสภาพแวดล้อมที่สูงยังต้องการวิธีแก้ปัญหาเฉพาะอีกด้วย ระบบทำความเย็นถือเป็นจุดสนใจหลักอีกประการหนึ่งของเทคโนโลยี ระบบทำความเย็นจะต้องรวมการออกแบบฉนวนที่มีความแข็งแรงสูงเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพของมอเตอร์ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพพลังงานระดับ 2 ที่ระบุในมาตรฐาน GB30254-2013

​III. ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี​

การพัฒนาเทคโนโลยีการใช้พลังงานไฟฟ้าสำหรับเครื่องจักรก่อสร้างมีขั้นตอนที่แตกต่างกัน ขั้นแรกเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนระบบพลังงานเชื้อเพลิงเป็นเชื้อเพลิงเป็นหลัก โดยยังคงรักษาสถาปัตยกรรมไฮดรอลิกแบบรวมศูนย์แบบดั้งเดิมไว้

ขั้นตอนที่สองเริ่มแทนที่ระบบส่งกำลังไฮดรอลิกบางส่วนด้วยระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า

เทคโนโลยีรุ่นที่สามกำลังก้าวไปสู่ทิศทางที่มีการบูรณาการอย่างสูง

เทคโนโลยีมอเตอร์ขับเคลื่อนโดยตรงแม่เหล็กถาวรแรงบิดสูงความเร็วต่ำได้กลายเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ มอเตอร์เหล่านี้ขับเคลื่อนโหลดโดยตรงโดยไม่ต้องใช้ตัวลดเกียร์ ซึ่งสามารถลดการใช้พลังงานของระบบขับเคลื่อนได้อย่างมาก และเพิ่มความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์เครื่องจักรกล

ความก้าวหน้าของระบบควบคุมอัจฉริยะยังเปิดโอกาสใหม่ๆ สำหรับการใช้ไฟฟ้าในเครื่องจักรก่อสร้างอีกด้วย

​IV. การใช้งาน​

การประยุกต์ใช้ระบบไฟฟ้าในเครื่องจักรก่อสร้างได้ขยายออกไปในสถานการณ์ต่างๆ ในภาคเหมืองแร่ ผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น รถขุดไฟฟ้าและรถบรรทุกเหมืองแร่ไฟฟ้า ได้ประสบความสำเร็จในการนำไปใช้เชิงพาณิชย์

สาขาการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานกำลังประสบกับการรุกของการใช้พลังงานไฟฟ้าเช่นกัน ผลิตภัณฑ์เครื่องจักรก่อสร้างไฟฟ้าถูกนำมาใช้อย่างรวดเร็วในโครงการระดับชาติที่สำคัญๆ เช่น รถไฟเสฉวน-ทิเบต ซึ่งประสบความสำเร็จในการแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น ผลผลิตไฟฟ้าที่ลดลงในสภาพแวดล้อมที่สูง และต้นทุนการขนส่งที่สูงสำหรับชิ้นส่วนอะไหล่และเชื้อเพลิงหลัก

ในโครงการก่อสร้างในเมือง ผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น รถผสมไฟฟ้า และรถปั๊มไฟฟ้า กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ มีรายงานว่าในเดือนกรกฎาคม 2024 อัตราการเจาะรถตักล้อยางไฟฟ้าในประเทศสูงถึง 15.7% เพิ่มขึ้น 11.1 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบเป็นรายปี อัตราการเจาะของรถบรรทุกผสมพลังงานใหม่ รถบรรทุกเหมืองแร่ และรถบรรทุกงานหนักก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเช่นกัน ในแง่ของการขยายตลาดในต่างประเทศ ผลิตภัณฑ์เครื่องจักรก่อสร้างไฟฟ้าของจีนประสบความสำเร็จในการเข้าสู่ตลาดระดับไฮเอนด์ระดับนานาชาติโดยอาศัยข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยี รถโม่ผสมไฟฟ้าบริสุทธิ์ของ Zoomlion ซึ่งได้มาตรฐานการรับรอง EU CE ได้ประสบความสำเร็จในการเข้าสู่ตลาดเยอรมนีแล้ว

​V. โอกาสคู่​

การพัฒนาระบบไฟฟ้าสำหรับเครื่องจักรก่อสร้างในอนาคตได้รับแรงผลักดันจากปัจจัยสำคัญ 2 ประการ ได้แก่ การลดต้นทุนและการทำซ้ำทางเทคโนโลยี

แบตเตอรี่ลิเธียมคิดเป็นสัดส่วนถึง 40% ของการแบ่งต้นทุนสำหรับเครื่องจักรก่อสร้างไฟฟ้า ดังนั้นการลดต้นทุนแบตเตอรี่ลิเธียมจึงเป็นสิ่งสำคัญในการเสริมสร้างขีดความสามารถในการแข่งขันของเครื่องจักรก่อสร้างที่ใช้ไฟฟ้า ประเทศจีนมีห่วงโซ่อุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมที่ครอบคลุมและทันสมัยที่สุดในโลก ต้นทุนของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP) ต่ำกว่าในเกาหลีใต้ 17% และต่ำกว่าในสหรัฐอเมริกา 40% ทำให้เครื่องจักรก่อสร้างของจีนมีความได้เปรียบด้านต้นทุนอย่างมาก สำหรับการทำซ้ำทางเทคโนโลยี การปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าและการเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่จะเป็นทิศทางหลัก ปัจจัยหลักในปัจจุบันที่ขัดขวางการเพิ่มขึ้นของอัตราการใช้ไฟฟ้าของเครื่องจักรก่อสร้างคือต้นทุนแบตเตอรี่ที่สูงและระยะเวลาการทำงาน (ช่วง) ที่จำกัด ซึ่งเป็นผลมาจากประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่ค่อนข้างต่ำของระบบไฮดรอลิก ในขณะที่กลยุทธ์คาร์บอนคู่ก้าวหน้า การนำเครื่องจักรก่อสร้างมาใช้ไฟฟ้าจะกลายเป็นส่วนสำคัญจุดเริ่มต้นของการก่อสร้างเหมืองสีเขียวระดับโลก