Stiller ut hydrogen-graver på Vei og Anlegg

Utviklingen av utslippsfrie anleggsmaskiner har fått mye oppmerksomhet i Norge, først og fremst drevet av elektrisk utstyr. Veidekke var de første i Norge som investerte i batterielektisk gravemaskin på 25 tonn. Men bruken av hydrogen som energibærer har ikke fått like mye oppmerksomhet, og det ønsket flere lokale gründere i Kongsberg-området å gjøre noe med. I 2020 bestemte de seg for å se på muligheten for å utnytte hydrogen for å drive tyngre anleggsmaskiner. initiativtakerne har alle lang bakgrunn fra teknologimiljøet på Kongsberg og de har erfaring med å få tekniske løsninger omvendt til praktisk bruk.

– Det har vært mye snakk om bruk av hydrogen, men ikke så mye om hvordan man i praksis skal kunne anvende denne energibæreren. Det ønsket vi å se nærmere på. Vi kom relativt raskt i kontakt med Tveito Maskin gjennom et felles bilmiljø, og vi startet et samarbeid med å se på muligheten for å bygge om anleggsmaskiner til hydrogrendrift. Anleggsmaskiner opererer innen kontrollerte rammebetingelser, med store maskiner som krever mye energi og med et forbruk som kan estimeres. Dermed begynte ballen å rulle, og i 2021 fikk vi over 12 millioner kroner i støtte fra Enova for å utvikle prosjektet videre. Det har opplagt vært meget viktig i arbeidet som er gjennomført og som ga oss en flying start, sier Vidar Sten-Halvorsen, administrerende direktør i Applied Hydrogen.

Han forteller at de startet Applied Hydrogen med et brennende ønske om å vise mulighetene som finnes med å bruke hydrogen som energibærer, og at de ønsket å bevise dette gjennom å konvertere en standard gravemaskin til drift via hydrogen.

Han beskriver dette som et høna og egget-problem.

– Maskiner vil ikke utvikles før etterspørselen er etablert, og praktisk hydrogenforsyning vil ikke være på plass før det er maskiner som tas i bruk. Det vil vi bidra til å gjøre noe med, sier han videre.

30 tonns gravemaskin
Arbeidet startet med å konvertere en 30 tonns gravemaskin fra Tveito Maskin.

– Vi begynte med en 30 tonns Volvo-graver i D-serien som var brukt. Vi fikk tilgang til maskinstyringen og kunne logge forbruket og alle karakteristika, og satt dermed med et stort bibliotek av datafiler over forbruk og så videre, forteller Sten-Halvorsen.

Etter hvert utviklet satsingen seg videre, ikke minst med at andre samarbeidspartnere kom inn i bildet.

Nå har de snart den første maskinen ferdig ombygget, en Volvo EC300E som ble levert til Applied Hydrogen fra Veidekke tidlig i 2023 De er nå er i sluttfasen med å klargjøre maskinen for Vei og Anlegg i slutten av april.

– Det er fortsatt noe arbeid som gjenstår før maskinen er fullt operativ, men vi vil vise frem hvordan maskinen vil bli og den vil kunne kjøre på egne belter inn på Volvostanden via ren batteridrift. Her vil alle kunne se på maskinen og sette seg inn i hva dette innebærer. I etterkant av messen fortsetter arbeidet med å få alle de siste detaljene på plass før vi virkelig kan starte testingen av maskinen med bruk av hydrogen og brenselceller, sier Sten-Halvorsen.

Slik fungerer maskinen
Kort fortalt omfatter konverteringen at man tar ut dieselmotoren, dieseltanken, og erstatter dette med en elektrisk motor som driver hovedpumpe og andre enheter som ble drevet av dieselmotoren fire hydrogentanker og et batteri. Brenselcellen produserer elektrisk strøm fra hydrogen, som da driver maskinen. Utslippet fra maskinen kommer kun som vanndamp.

– Brenselcellen skal kunne ta unna de normale arbeidsoperasjonene, foruten toppene. Batteriet kobles inn som ekstra energi når tyngre oppgaver utføres, og dette skal jobbe sammen sømløst. Brenselscellen leverer kraft tilsvarende maks 120kW, mens batteriet leverer inntil 120 kW i korte perioder. Samlet gir dette en kraft på 240kW makseffekt, mens en dieseldrevet maskin i samme størrelse leverer 180kW, forteller Sten-Halvorsen. Batteriet lades av brenselcellen når det ikke trekkes effekt fra det. En full tank med hydrogen skal holde til normal drift i 15-17 timer, før man må fylle tanken, noe som vil ta rundt 30 minutter.

– Dette skjer på samme måte som man fyller diesel på tanken, fra en mobil fyllestasjon. Det gjøres selvsagt også tilpasninger på maskinen for å sikre en god og trygg tankeprosess. Hydrogen er som kjent et meget brennbart materiale, men det etableres flere sikkerhetsbarrierer som sørger for at dette skal være helt sikkert å bruke, på lik linje med diesel og bensin, mener Sten-Halvorsen.

Underveis i prosessen har de sammen med ulike samarbeidspartnere regnet på effektflyten, og sett nærmere på hvordan de skulle utvikle løsningen. De vurderte forbrenning av hydrogen, men fant raskt ut at dette ville gi et høyere forbruk, hvor mye av energien forsvant til varme.

– Over tid vil brenselceller gi bedre driftsøkonomi og kan kjøre lengre skift, og havner dermed nærmere hvordan en dieselmaskin vil oppføre seg. Derfor gikk vi videre med en løsning med brenselceller kombinert med en batteripakke, legger han til.

Sterke samarbeidspartnere
På sensommer i fjor kom Veidekke inn på eiersiden i selskapet, med en andel på 20 prosent. Å få de med på utviklingsprosjektet har vært viktig for Applied Hydrogen.

Dermed skal også den første hydrogenmaskinen som nå bygges gå til Veidekke. Dette er en Volvo EC300E, som er en av flere Veidekke bestilte av produsenten. Maskinen som skal hydrogen-konverteres ble plukket rett av samlebåndet, og sendt til Applied Hydrogen på Kongsberg. Planen er at dette er én av flere maskiner som skal gå til entreprenøren i løpet av relativt kort tid.

– Vi er nok på mange måter litt pionerer med arbeidet som nå utføres her på Kongsberg. Vi skjønner jo at dette er noe som vil ta litt tid, og det er viktig å gjøre alt riktig. Men vi klør jo i fingrene til å komme i gang, sier Kristian Sabel, fagansvarlig for grunn og masseflytting i Veidekke Anlegg.

Han mener at det å komme over noe som har høy kapasitet, og som fungerer veldig likt maskiner som går på diesel, er en stor fordel.

– Det at vi kan bruke en 30-tonns graver i vanlig drift, og deretter fylle tanken på en halvtime, gjør at maskinen fungerer tilnærmet som en ordinær dieselmaskin, samt at den kan brukes nesten hvor som helst, legger Sabel til.

Han mener også at det er lurt å starte med en 30-tonns maskin.

– Det er en allrounder, som kan brukes innen mange ulike felter. Men det er heller ikke noe i veien for at både dumpere og øvrig tyngre energikrevende utstyr kan bygges om. Også med større maskiner, hvor batteridrift vil bli meget krevende, mener Sabel.

Han sier at denne satsingen er viktig for Veidekke.

– Vi er et selskap som ønsker å være en pådriver. Når dette kom opp i ledergruppen i Veidekke Infrastruktur ble det raskt klart at vi ønsket å være en medeier i satsingen. Man må være tidlig med om man ønsker å påvirke utviklingen. Nå håper vi denne satsingen vil være en inspirator til andre for å bli med videre, og vi ønsker ikke at dette kun skal være en satsing mellom partene som nå er med. Dette er noe vi ønsker å få med flere selskaper på, også våre konkurrenter, utdyper Sabel.

Etter mye testing av maskinen i løpet av sommeren og høsten, regner man med at den første hydrogenmaskinen vil være i drift på et Veidekke-prosjekt i første kvartal neste år.

Oppretteholder garantien
Volvo har også vært en viktig støttespiller for Applied Hydrogen i hvordan de har kunnet gå inn å konvertere en konvensjonell Volvo-graver til drift på hydrogen.

– De har vært en viktig samarbeidspartner for oss gjennom hele prosessen. De sa ja til prosjektet og har vært med å bidra på ulike måter, men er selv ikke en formell del av utviklingsarbeidet. Men samtidig følger de godt med på utviklingen, og har gitt oss tilganger til å kunne overvåke og styre oppsettet og hjernen på maskinen. Ikke minst jobber vi tett sammen på software, spesielt på motorstyring og hydraulikken. Dette innebærer at alt også vil fungere rundt oppdateringer. Dette er unikt og har vært avgjørende for å kunne hente ut viktig informasjon og hvordan maskinen skal kunne styres og tilpasses utstyret vi monterer i oppsettet. Dette innebærer at Volvo-garantien også vil gjelde for alt på maskinen, foruten selve hydrogen-driften og batteripakken, som vi garanterer for ut til kunden, forteller Vidar Sten-Halvorsen.

Han understreker at solide samarbeidspartnere gjennom hele verdikjeden har vært avgjørende for å kunne levere et produkt som de ønsker.

I tillegg til Veidekke og Volvo har de med seg AVL og Ballard som begge er tunge innen utviklingen av brenselcelle-teknologi.

Rask konvertering
Selskapet er nå i inne i en sluttspurt til å kunne levere maskinen til utstillingen i Nova Spektrum, men arbeidet forsetter med ferdiggjøringen av den første maskinen like etter at dørene stenges på messen. Planen er at man skal kunne starte testingen av maskinen frem mot sommeren, og etter at den første maskinen er testet, starter arbeidet med flere maskiner.

– Vi jobber nå for å komme tungt ut i markedet. Håpet er å kunne bygge om og selge ut 70 enheter i perioden 2026-2027. Markedet for gravere i dette segmentet er stort, og det selges rundt 500 enheter av denne størrelsen i året i Norge, påpeker Sten-Halvorsen.

Han sier de har brukt mye tid på å kunne lage et konsept som gjør at når den første graveren er oppe og går, er dette et konverteringsarbeid noe som raskt skal kunne la seg gjennomføre.

– Ombyggingen er modulbasert, så det kan skje raskt. Det skal være en så enkel ombygging som mulig, der det hydrauliske nesten er helt urørt. Vi mener vi skal klare å bygge om en maskin på fire uker i starten, og på to uker etter hvert. Dette kan også gjøres andre steder enn her på Kongsberg, mener han.

Sten-Halvorsen sier konseptet også i prinsippet skal kunne brukes på andre merker, og på maskiner av andre størrelser, med noen tilpasninger.

– Løsningen er veldig skalerbar. Den vanskelige jobben er nå gjort, sier han, og peker på at det er inspirerende å utvikle norsk miljøteknologi.

– Det er veldig gøy å vite at bransjen kan kjøpe lokal kunnskap innen dette feltet, og dette er blitt et hjertebarn for oss som har vært involvert i prosjektet. Det er vanskelig å bli rike på dette, men vi blir rike på opplevelser av å lykkes med dette vi jobber med nå, og det å kunne få gjøre dette i Norge er utrolig givende, sier han.