Fluido 446- Maggio 2022

38 fluidotecnica 446 • maggio 2022 Architetture ibride Lecaratteristichedel ciclodi lavoro, i transito- ri del carico trascinante e la grande quantità di energia recuperabile, infatti, rendono gli escavatori la macchina di riferimento ideale per la tecnologia ibrida in quanto consente di ottenere maggiori risparmi di carburante e un ritorno dell’investimento più breve. Negli ultimi due decenni sono state studiate diverse architetture ibride per escavatori, alcunedellequali utilizzanobatterie emotori elettrici per l’ibridizzazione. Sia le tecnologie ibride idrauliche che quelle elettriche hanno ciascuna i propri vantaggi e svantaggi. Per esempio, la tecnologia dell’ibrido elettrico oppure del completo elettrico, può essere conforme alla normativa sulle emissioni zero, ma a causa della ridotta densità di potenza è, solitamente, più adatta per esca- vatori di piccole dimensioni. D’altra parte, gli escavatori di grandi dimensioni possono beneficiare maggiormente della tecnologia ibrida idraulica che può avere il vantaggio di una maggiore densità di potenza e di minori costi dei componenti. Le architetture ibride sono generalmente classificate in tre tipi principali: ibrido-serie, ibrido-parallelo e ibrido serie-parallelo. Di seguito sono evi- denziati alcuni esempi tratti dalla letteratura. Ibrido-serie: in un’architettura ibrida in serie non esiste alcuna connessione meccanica tra il motore a combustione interna (ICE) e le utenze finali. In questa configurazione il vantaggio è che il regime del motore può essere controllato indipendentemente dalla richiesta di portata delle utenze finali, purché siadisponibileunapotenzasufficiente.D’altra parte, ilmotoreelettricoutilizzatoper azionare l’albero principale deve essere dimensionato persoddisfarelarichiestadipotenzacomples- sivadegliattuatori,ilchepotrebbeessereproi- bitivo in termini di costi e requisiti di spazio. Ibrido-parallelo: nei sistemi ibridi inparallelo vi è un approccio diverso, la stessa unità che carica l’accumulatore è utilizzata anche per scaricarlo. Sebbene tali sistemi possano livellare la coppia del motore durante le variazioni di carico, il regime del motore è ancora vincolato alla richiesta di portata di tutte le utenze. Ibrido serie-parallelo: un approccio interme- dio consiste nell’avere uno o più attuatori in una configurazione in serie, mentre altri an- cora collegati meccanicamente al motore in quellocheènotocome ibridoserie-parallelo. Questa architettura è particolarmente inte- ressante per gli escavatori grazie alla facile integrazione della sezione in serie con il motore dello swing, consentendo anche il recuperoenergeticodall’inerziadellacabina. Un confronto tra tutte e tre le principali ar- chitetture ibride nella loro versione elettrica è stato effettuato da Kwon et al [1]. Maggiore efficienza Da quest’analisi si è concluso che l’architet- tura ibrida inserieèquellapiùefficienteper- ché consente un migliore funzionamento del motore. Lo studio conclude che il costo di una soluzione in serie comporterebbe un ritorno dell’investimento più lungo rispetto a una soluzione serieparallelo. Un approc- cio simile è stato effettuato da Lee et al. [2], in collaborazione con Hyundai con un confronto tra un parallelo, un ibrido di serie standard e un power-split composto.Tutte le configurazioni ibride erano elettriche e l’impianto idraulico era quello degli esca- vatori standard. Gli autori hanno concluso che il sistema parallelo è risultato più effi- ciente di quello in serie, diversamente da RICERCA Schema idraulico di un escavatore ibrido. Sistema idraulico multi-attuatore.