Työmailla ja teollisuudessa käytettävistä liikkuvista työkoneista syntyy hiilidioksidipäästöjä, jotka muodostavat noin 5 prosenttia Suomen kokonaispäästöistä. Tämä on huolestuttava luku, kun otetaan huomioon ympäristön tilanne ja globaalit ilmastotavoitteet.

EU-tasolla liikkuvien työkoneiden päästöjä ei kuitenkaan säädellä lainkaan, ja konkreettisia suunnitelmia niiden vähentämiseksi ei ole olemassa. Tämä herättää kysymyksiä, ja aihetta on käsitelty asiantuntijapiireissä laajalti.

Asiantuntijat ovat yhtä mieltä siitä, että yksi merkittävimmistä ratkaisuista hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä on siirtyminen dieselhydraulisista tehonsiirroista sähkömoottoreihin ja akkuihin. Teknologinen kehitys sähköistämisessä etenee nopeaa tahtia, mutta markkinoille saapuneet raskaat sähköiset koneet ovat vielä kolme kertaa kalliimpia kuin perinteiset polttomoottorikoneet. Suomessa nämä koneet ovat vielä harvinaisia, vaikka niiden kysyntä kasvaa.

Liikkuvien työkoneiden kirjo on laaja ja niiden käyttömahdollisuudet kasvavat. Jo nyt sähköisiä koneita, kuten kaivinkoneita ja pyöräkuormaajia, on käytössä esimerkiksi kaivoksissa ja satamissa, joissa ne ovat liitettyinä sähköverkkoon kaapelilla. Tällä hetkellä tutkimus keskittyy siihen, miten sähköiset koneet voitaisiin irrottaa kaapeleista ja käyttää akkua energialähteenä.

”Dieselpolttoaineen energiatiheys on 30 kertaa suurempi kuin nykyisten litium-ion-akkujen. Tämä tarkoittaa, että akkukäyttöisen koneen koko ja paino kasvaisivat huomattavasti, jotta saavutettaisiin sama toiminta-aika kuin dieselmoottorisella koneella”, toteaa LUT-yliopiston konetekniikan professori Heikki Handroos.

Pienikokoiset, akkukäyttöiset työkoneet, kuten minikaivurit, yleistyvät suurten kaupunkien rakennustyömailla, mutta tilanne maa- ja metsätaloudessa on monimutkaisempi, koska latauspisteiden järjestäminen on haastavaa. Kaupungit etsivät keinoja tehdä työmaista ympäristöystävällisempiä; esimerkiksi Tukholma on päättänyt kieltää dieselkäyttöiset työmachinakoneet ydinkeskustassa vuoden 2024 loppuun mennessä.

LUT-yliopiston älykkäiden koneiden laboratoriossa on simulaattori, joka mahdollistaa virtuaalisen puukuormaimen tai pyöräkuormaajan ajamisen. Simulaattori auttaa tutkijoita ja insinöörejä ymmärtämään, miten eri komponentit vaikuttavat koneen toimintaan. ”Polttomoottorisissa tehonsiirtosysteemeissä kuluu tällä hetkellä yli 60 prosenttia energiasta lämpöön. Ratkaisuiksi kehitämme osittain ja kokonaan sähköistettyjä tehonsiirtolinjoja”, Handroos selittää.

Tulevaisuuden sähköiset työmaakoneet tulevat erottumaan merkittävästi nykyisistä koneista, sillä sähkömekaaniset ja -hydrauliset toimilaitteet ovat suuria ja raskaita. Tämän vuoksi koneen runkoa on vahvistettava ja kaikkien osien yhteensopivuutta on suunniteltava uudelleen.

Teollisuus etsii kansainvälisiä ratkaisuja haasteisiinsa. LUT-yliopisto tekee yhteistyötä Danfoss Editronin kanssa, joka valmistaa sähkömoottoreita ja tehoelektroniikkajärjestelmiä. Suuri yhtiö Danfoss on hiljattain ilmoittanut laajentavansa tuotantoaan Lappeenrannassa, mikä vahvistaa alueen asemaa sähköisten teknologioiden kehitys- ja tuotantokeskuksena. Tämä kehitys voi olla avaintekijä kestävän teollisuuden tulevaisuudessa.