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建設機械の電動化の爆発的な成長: モーターはどのようにして技術的なブレークスルーを達成できるのでしょうか?
世界の建設機械の電動化率は、2025 年時点でもまだ 2% 未満であると報告されています。しかし、業界の予測では、技術的な進歩と大幅なコスト削減を達成した後、この普及率は 30% を超えると予想されています。高高度トンネルから深海鉱山に至るまで、電気駆動システムは建設機械のグリーン変革の中核的な原動力となりつつあります。中国、米国、欧州連合などの主要市場はいずれも電動化を建設機械部門の将来の戦略的方向性として挙げており、数兆ドル規模の市場変革を示唆している。
I. 業界の波
建設機械の電動化は、もはや概念的なアイデアではなく、現実になりつつあります。 2024 年以降、中国は建設機械に関連する 20 の国家基準を新たに発表し、さらに 13 が開発中ですが、これらはすべて電化、インテリジェンス、グリーン開発への移行に焦点を当てています。この一連の規格は、用語や完全な機械からエネルギー消費試験や電源バッテリーの安全性まで、産業チェーン全体をカバーし、業界の高品質な開発に技術サポートを提供します。標準化は失敗のリスクを軽減するだけでなく、大手企業へのリソースの集中も促進します。
II.パフォーマンスの課題
建設機械の電動化における中心的な課題は、極限の動作条件下での性能要件を満たすことにあります。従来の燃料駆動システムと比較して、電動システムは、エネルギー変換効率、動作時間（航続距離）、バッテリーコストという 3 つの大きなハードルを克服する必要があります。プロ仕様のモーターは、建設機械特有の激しい負荷変動、激しい振動、強い衝撃に耐える必要があります。電圧適応性も重要な指標となっています。電動建設機械製品は、入力電圧が 270 ～ 850 V の広範囲に適応し、20 kW ～ 200 kW の電力範囲をカバーする必要があります。高地環境での電力減衰の問題にも、特別な解決策が必要です。冷却システムも技術面での重要な焦点です。冷却システムには、モーターの効率が GB30254-2013 規格で指定されたグレード 2 のエネルギー効率要件を確実に満たすように、高強度の絶縁設計を組み込む必要があります。
Ⅲ．技術の進歩
建設機械の電動化技術の開発には、明確な段階があります。第 1 段階では主に、従来の集中型油圧アーキテクチャを維持しながら、燃料駆動のエネルギー システムを電気エネルギー システムに置き換えることが含まれていました。
第 2 段階では、油圧トランスミッションを部分的に電気駆動システムに置き換え始めました。
第 3 世代のテクノロジーは、高度に統合された方向に向かって進歩しています。
低速、高トルクの永久磁石ダイレクトドライブ モーター技術は、大きな進歩として浮上しました。これらのモーターは減速機を必要とせずに負荷を直接駆動するため、駆動システムのエネルギー消費を大幅に削減し、機械装置の信頼性を向上させることができます。
インテリジェント制御システムの進歩により、建設機械の電動化にも新たな可能性が開かれます。
IV.アプリケーション
建設機械における電動化の適用は、さまざまなシナリオに広がっています。鉱山分野では、電気掘削機や電気鉱山トラックなどの製品が商用化されています。
インフラ建設の分野でも電化が浸透しています。電動建設機械製品は、四川チベット鉄道などの主要な国家プロジェクトに急速に採用され、高地環境での出力低下や主要なスペアパーツや燃料の高額な輸送コストなどの問題に対処することに成功しています。
都市部の建設プロジェクトでは、電動ミキサー車や電動ポンプ車などの製品が徐々に普及してきています。 2024年7月の電動ホイールローダーの国内普及率は15.7％に達し、前年比11.1ポイント増加したと報告されている。新エネルギーミキサートラック、鉱山トラック、大型トラックの普及率も引き続き上昇しています。海外市場の拡大に関しては、中国の電動建設機械製品は、その技術的優位性をもとに国際ハイエンド市場への参入に成功している。 EU CE認証基準に準拠したZoomlionの純粋電動ミキサートラックは、ドイツ市場への参入に成功しました。
V. 二重の機会
建設機械の電動化の将来の発展は、コスト削減と技術の反復という 2 つの重要な力によって推進されます。
建設電動機械のコスト内訳の最大40％をリチウム電池が占めています。したがって、電動建設機械の競争力を高めるには、リチウム電池のコストを削減することが重要です。中国は世界で最も包括的かつ先進的なリチウム電池産業チェーンを保有している。リン酸鉄リチウム（LFP）電池のコストは韓国より17％、米国より40％低く、中国の建設機械の電動化に大幅なコスト優位性をもたらしている。技術の反復に関しては、電気駆動システムの効率の向上とバッテリーのエネルギー密度の向上が主な方向性となります。現在、建設機械の電動化率の向上を妨げている主な要因は、バッテリーのコストが高いことと、油圧システムのエネルギー変換効率が比較的低いことに起因する稼働時間（航続距離）の制限です。デュアルカーボン戦略が進むにつれ、建設機械の電動化は重要な競争力となる世界的なグリーン鉱山建設の一つ。