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建設分野における電気自動車 2024-2044年:技術、プレーヤー、予測


Electric Vehicles in Construction 2024-2044: Technologies, Players, Forecasts

IDTechExのレポート「建設における電気自動車: 技術、プレーヤー、予測」は、急成長する電動建設機械業界を深く詳細に分析している。世界のOEMによる200台以上の建設機械を分析し、機械性能、バッテリーサイ... もっと見る

 

 

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IDTechEx
アイディーテックエックス
2024年7月18日 US$7,000
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331 英語

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サマリー

IDTechExのレポート「建設における電気自動車: 技術、プレーヤー、予測」は、急成長する電動建設機械業界を深く詳細に分析している。世界のOEMによる200台以上の建設機械を分析し、機械性能、バッテリーサイズ、充電、価格などの傾向を明らかにしている。本レポートでは、これらについて詳しく解説する。
 
電動建設機械業界はまだ初期段階にあるが、OEMはすでに電動製品の提供を拡大するために迅速に動いており、顧客はこの技術を採用する意欲を示している。電気機械は、使用時にゼロ・エミッションを実現し、健康、安全、作業上の利点や、総所有コスト(TCO)の改善をもたらすことができる。電動建設機械業界の電動化は、バッテリー技術の継続的な発展や、他のヘビーデューティーおよびオフハイウェイ市場における同様の電動化によっても推進される。IDTechExのレポートでは、電動建設機械産業は2044年には1,260億米ドル規模に成長し、20年間のCAGRは21%になると予測している。
 
 
長期的にはTCOによって、短期的には政策によって普及が促進される
電動建設機械の最大の潜在的メリットのひとつは、ディーゼル機械よりも総所有コスト(TCO)を低く抑えることができることだ。電気機械は、ディーゼルの代わりに安価な電気を使用し、メンテナンス要件やダウンタイムを低減することで、運転コストを大幅に削減することができる。IDTechExの分析によると、平均的な10トン掘削機の場合、ディーゼル機は燃料代だけで年間6,500米ドルを必要とするのに対し、電気代替機の充電コストは年間わずか3,350米ドルに過ぎない。このような大きなTCOメリットが、長期的には電気機械導入の主な原動力になると予想される。
 
電気機械が苦しむのは、その高い初期費用である。バッテリーと電動パワートレインの追加コストは、同等のディーゼル機械の50~100%という、大幅な価格プレミアムを意味する。これらのプレミアムは、電気機械の技術が成熟するにつれて低下すると予想され、ほとんどの場合、正味のTCOメリットはまだ可能である。しかし、多くの顧客にとって、先行投資コストは依然として障害であり、これが普及を遅らせる要因となっている。
 
そのため、政府の政策とインセンティブが、短期的には電気機械導入の重要な動機付けになると思われる。現在の法規制はまばらで、北欧や米国の一部の州で局所的に見られるだけである。建設機械は、排ガス規制が導入される最後の自動車カテゴリーになる可能性が高い。
 
 
 
大型化する電気機械
建設機械市場では今、大型ショベルカーやホイールローダーなど、より大型の電気機械が台頭してきている。小型機が100kWh以下のバッテリー(製造プロセスとサプライチェーンが確立している電気自動車のバッテリー程度のサイズ)を使用しているのに対し、大型機用のバッテリーは200~500kWhの範囲にあることが多く、成熟期に入ったばかりである。この2つの分野は、販売台数で最大の機械分野のひとつであり、その大きさと燃料消費量から、あらゆる建設機械の中でも最大級の排出量を誇る。電動化は、建設業界全体の脱炭素化にとって極めて重要である。
 
特に、大型機械の電動化で豊富な経験を持つ中国での取り組みが注目されている。市場に出回っている電動ホイールローダーの3分の2以上は中国のOEMが生産しており、中国の電動掘削機には700kWhものバッテリーが搭載されている。中国のOEMは主にLFPバッテリーを使用しており、機械自体が重量増に耐えられる一方で、より低いコストを実現している。IDTechExのレポートでは、建設機械に見られる様々なバッテリーの化学的性質や設計の選択肢についても掘り下げており、各技術と機械のタイプ間の互換性について詳述している。
 
本レポートは、これらすべてのトレンドとそれ以上のものをまとめ、建設業界の近未来に横たわる変革を浮き彫りにしている。地域別、機械タイプ別に分類した20年間の詳細な予測は、業界内のこの変化を推進する主要技術に関する重要な洞察を提供します。
 
主要な側面
本レポートは、電動建設機械業界に関する以下のような重要な市場情報を提供します:
 
建設機械の電動化を推進する背景と技術
  • 電動化の利点と障壁
  • 主要OEMと電動化活動
  • 電動建設機械業界の重要な動向
 
主要機械カテゴリーの詳細分析
  • 耐久性、電力、充電などの徹底的な性能ベンチマーク
  • 技術、市場、サプライチェーン要因の評価
  • 包括的な総所有コスト分析
  • 主要なバッテリー技術と、さまざまな建設機械タイプへの適用可能性
  • 水素を動力源とする建設機械のレビュー
 
市場分析
  • 全主要OEMの200以上の電動建設機械モデルの分析
  • 販売台数、バッテリー需要、市場規模に関する20年間の詳細な予測

 



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目次

1. 要旨
1.1. 主な調査結果 (1)
1.2. 主な報告書 (2)
1.3. 建設機械
1.4. Key建設機械 for Electrification
1.5. 建設OEM
1.6. 主要OEMの電動化活動
1.7. 機械電化の利点と障壁
1.8. 電動ミニショベルの利点
1.9. 電気機械はディーゼルの性能に匹敵する
1.10. 電気機械はディーゼルと同等の稼働時間を達成できる
1.11. デューティ・サイクルの要求に応えるためのオプション
1.12. エネルギーコストの節約だけではEVは有利にならない
1.13. TCO損益分岐点にはメンテナンスの節約が不可欠
1.14. 購入補助金と排出権料がROIの創出に貢献
1.15. 改修は長期的には有効な選択肢ではない
1.16. インハウス・プロダクションが生み出すTCOメリット
1.17. エネルギー価格は機械のTCOに影響を与える
1.18. 性能要件を満たすバッテリーサイジング
1.19. 建設業界におけるバッテリー化学
1.20. バッテリーパックの要件建設機械
1.21. 電動建設機械地域別販売台数予測
1.22. 電動建設機械の機種別販売台数予測
1.23. 電動建設機械用バッテリーの機械タイプ別需要予測
1.24. 電動建設機械の市場規模予測:機械タイプ別
1.25. IDTechEx購読でさらにアクセス
2. 建設業界入門
2.1. はじめに
2.1.1. 建設機械概要
2.1.2. 種類建設機械
2.1.3. 建設機械販売
2.1.4. トップ建設OEM
2.1.5. 建設OEM地域別
2.2. 建設機械電化の推進要因
2.2.1. CO₂排出量建設機械
2.2.2. パリ協定と世界の排出量
2.2.3. 主要排出源としての自動車
2.2.4. 建設機械タイプ別排出量
2.2.5. 地域の大気質
2.2.6. 都市における化石燃料の使用禁止
2.2.7. 道路以外の排出基準
2.2.8. ノイズ・リダクション
2.2.9. 燃料価格の変動
2.2.10. 電動ドライバー建設機械
2.3. 政府と企業の排出権政策
2.3.1. ノルウェーのゼロエミッション建設現場
2.3.2. 北欧諸国
2.3.3. オランダの無排出補助金制度
2.3.4. コロラド州クリーン・ディーゼル・プログラム
2.3.5. カリフォルニア州ゼロ・エミッション機器購入奨励金
2.3.6. 英国におけるオフハイウェイの脱炭素化
2.3.7. 政府規制と政策の概要 2017 - 2030
2.3.8. 建設会社の排出目標
2.3.9. ボルボ・グループ
2.3.10. キャタピラーとコマツ
2.4. 電気の要件建設機械
2.4.1. 総所有コスト
2.4.2. 建設用EVに求められるもの
2.4.3. 建設用EVの電力需要
2.4.4. 建設機械の技術ポジショニング
2.5. 建設用電気自動車の可能性
2.5.1. バッテリーの可能性
2.5.2. モーターと充電の機会
2.5.3. 充電・給油インフラ
2.5.4. 自律システムとデジタル化
2.5.5. IDTechEx'のレポートの詳細
3. 電動ミニショベル
3.1. はじめに
3.1.1. 建設電化をリードするミニショベル
3.1.2. 電気ショベルの性能上の利点
3.1.3. ミニショベルOEM
3.1.4. 電動ミニショベルの機種概要 (1)
3.1.5. 電動ミニショベルの機種概要 (2)
3.1.6. 電動ミニショベルのモデル概要 (3)
3.1.7. ICE対EVの掘削力
3.1.8. ミニショベルのバッテリーサイズと車両重量
3.1.9. バッテリーサイジング
3.1.10. バッテリー容量とランタイム
3.1.11. デューティ・サイクルのエネルギー需要を満たすための選択肢
3.1.12. 電動ミニショベル プレミアム価格
3.1.13. ミニショベルの燃料消費量
3.1.14. 電化によるエネルギーコスト削減
3.1.15. 電気とディーゼルの損益分岐点:エネルギーコストの節約
3.1.16. 損益分岐時間:エネルギーコストの節約
3.1.17. メンテナンス費用
3.1.18. カミンズ電気ミニショベルの分析
3.1.19. 電気とディーゼルの損益分岐点:エネルギーメンテナンス費用
3.1.20. 損益分岐時間:エネルギーとメンテナンスの節約
3.1.21. エネルギー価格がミニショベルの損益分岐点に影響
3.1.22. EV購入補助金でTCOは改善する
3.1.23. 排出権課金で電気機械にインセンティブを与える
3.1.24. 長期的なTCOはバッテリーのコストに支配される
3.1.25. レンタル会社によるEVの早期導入
3.1.26. OEMとディーラーのレトロフィット・パートナーシップ
3.1.27. 電動化を目指すエンジンメーカー
3.1.28. 電動ミニショベルによるCO₂ 排出削減効果
3.1.29. CO₂排出量ミニショベルの充電
3.2. モデルとケーススタディ
3.2.1. CASEコンストラクション(CNHインダストリアル) CX15EV & CX25EV
3.2.2. Sany SY19E
3.2.3. カトー電動ミニショベル
3.2.4. ヤンマーSV17e電動プロトタイプ
3.2.5. Caterpillar 301.9
3.2.6. ボルボ電動ミニショベル
3.2.7. ボルボEC55エレクトリック
3.2.8. コマツPC30E-5およびPC33E-6
3.2.9. ディーゼル電気ハイブリッド・テザー・マシン
4. 電気ショベル
4.1. はじめに
4.1.1. 中型/大型掘削機OEM
4.1.2. 電動ショベルの機種概要 (1)
4.1.3. 電動ショベルの機種概要 (2)
4.1.4. ショベルカーの掘削力(ICEとEVの比較)
4.1.5. バッテリーサイジング
4.1.6. 電気ショベルのバッテリーサイズと車両重量
4.1.7. ICEとEVのエネルギーコスト比較:電動大型ショベルカー
4.1.8. ディーラー主導の電動化開発
4.1.9. 大型電気ショベルのTCO-レトロフィット
4.1.10. 大型電気ショベルのTCO - 自社生産
4.1.11. 損益分岐時間:レトロフィット vs インハウス
4.1.12. 掘削機のTCOに及ぼすエネルギー価格の影響
4.2. モデルとケーススタディ
4.2.1. ボルボEC230電動
4.2.2. ボルボEC500およびEC80電動
4.2.3. コマツPC210E
4.2.4. コマツPC138E-11電動およびHB215LC-3ハイブリッド
4.2.5. ジョン・ディアとキャタピラー、商業化に近づく
4.2.6. リーヘル 916E
4.2.7. シャンチュイ電動ショベル
4.2.8. 中国OEMの電動ショベル
5. 電動コンパクト・スキッドステア・ローダー
5.1. はじめに
5.1.1. コンパクトローダ、スキッドステアローダ、コンパクトダンパ
5.1.2. コンパクト・ローダー販売
5.1.3. コンパクトローダーOEM
5.1.4. 電動コンパクトホイールローダーのモデル概要 (1)
5.1.5. 電動コンパクトホイールローダーのモデル概要 (2)
5.1.6. 電動スキッドステアおよびコンパクトダンパーのモデル概要
5.1.7. EVとICEの比較 コンパクト・ローダーのモーター出力
5.1.8. バッテリーサイジング必要条件
5.1.9. 電動コンパクトローダーのバッテリーサイズと機械重量
5.1.10. 電動コンパクトローダーの価格
5.1.11. コンパクトローダーの節約(エネルギー+メンテナンス)
5.1.12. 既存のEVモデルへの節約適用
5.1.13. 長期保険料と貯蓄の比較
5.1.14. 損益分岐点時間
5.1.15. 損益分岐点は燃料と電気料金に影響される
5.2. モデルとケーススタディ
5.2.1. ワッカー・ニューソン電動コンパクトホイールローダー
5.2.2. ボルボL20およびL25電動コンパクトホイールローダー
5.2.3. Multione EZシリーズコンパクトホイールローダー
5.2.4. ボブキャットT7XおよびS7Xスキッドステアローダー
5.2.5. ファーストグリーン工業 スキッドステアローダー
5.2.6. ジェーシービー1T-E Compact Dumper
5.2.7. AUSA電動コンパクトダンパー
6. 電動バックホーローダー
6.1. はじめに
6.1.1. バックホーローダー
6.1.2. バックホーローダーOEM
6.1.3. 電動バックホーローダーのモデル概要
6.1.4. 燃料節約とメンテナンスの節約バックホーローダー
6.1.5. 電動バックホー損益分岐点時間
6.2. モデルとケーススタディ
6.2.1. CASEコンストラクション 580 EV
6.2.2. ジョンディア 310 Xティア Eパワー
6.2.3. ハディッヒ・タイゴンPHEVバックホー
6.2.4. エスコートライダー ハイブリッドバックホーローダー
7. 電動ホイールローダー
7.1. はじめに
7.1.1. ホイールローダーOEM
7.1.2. 電動ホイールローダーのモデル概要 (1)
7.1.3. 電動ホイールローダーのモデル概要 (2)
7.1.4. EVとICEの比較 ホイールローダーのモーター出力
7.1.5. バッテリーサイズと車両重量ホイールローダー
7.1.6. 電気のエネルギーとメンテナンスの節約ホイールローダー
7.1.7. TCOブレークイーブンは稼働率とバッテリー価格次第
7.2. モデルとケーススタディ
7.2.1. XCMG XC968-EV
7.2.2. ボルボL90およびL120
7.2.3. キャタピラー950GC
7.2.4. 劉公
7.2.5. ノウハウ
7.2.6. 中国における電動ローダーのモデル
7.2.7. デュアルガン超高速充電
8. 電動テレハンドラー
8.1. はじめに
8.1.1. テレスコピック・ハンドラー
8.1.2. テレハンドラー
8.1.3. 電動テレハンドラーのモデル概要
8.1.4. 電気とディーゼルのモーター出力テレハンドラー
8.1.5. 電動テレハンドラーのバッテリーサイズと車両重量のベンチマーク
8.1.6. 電気自動車とディーゼルの価格差テレハンドラー
8.1.7. 電化による節約テレハンドラー
8.1.8. 節約 vs プレミアム価格
8.1.9. 電気のTCOに関する長期的展望テレハンドラー
8.2. モデルとケーススタディ
8.2.1. JCB 525-60E ロードオール
8.2.2. Liebherr 電動テレハンドラーのコラボレーション
8.2.3. Faresin 6.26 and F17.45
8.2.4. XCMG XC6-2506E テレハンドラー
8.2.5. テン・ミニ・アグリE
9. 電動移動式クレーン
9.1. はじめに
9.1.1. 移動式クレーン
9.1.2. 移動式クレーンOEM
9.1.3. Summaryの Electric移動式クレーン Models
9.1.4. PHEV移動式クレーン Benchmarking
9.1.5. BEV移動式クレーン Benchmarking
9.1.6. BEVのエネルギー節約とバッテリーコスト
9.2. モデルとケーススタディ
9.2.1. グローブPHEV GMK4100L-2
9.2.2. Spiering City BoyとeLiftクレーン
9.2.3. XCMG XCT25EVおよびXCA60EV PHEVトラッククレーン
9.2.4. XCMG G2シリーズ
9.2.5. ズームリオン電動クレーン
9.2.6. 三洋電機クレーンのポートフォリオ
10. その他の電動建設車両
10.1. その他の建設車両
10.2. ボルボFMXセメントトラック
10.3. SANY E-mixer電動コンクリートトラックシリーズ
10.4. 中国からの他のモデルOEM
10.5. ルノーDワイド
10.6. 中国製バッテリー交換式ダンプトラック
10.7. SANY 電動ダンプトラック
10.8. Zoomlionバッテリー・燃料電池ダンプトラック
10.9. ジュンタン電動杭打リグ
10.10. Liebherr 電動ドリルリグ
10.11. BAM 電動ロードローラー
10.12. ボルボ DD25、DD40、および PT220 電動ローラー
10.13. Shantui SD17E-X 電動ブルドーザー
10.14. シノブーム電動ブーム・シザーリフト
11. 建設機械用バッテリー技術
11.1. 主要バッテリー技術
11.1.1. はじめに未来のバッテリー技術へ
11.1.2. リチウム電池の化学物質
11.1.3. バッテリー技術の主な違い
11.1.4. 代表的な技術オプションのリチウムイオン電池性能比較
11.1.5. チタン酸リチウム(LTO)
11.1.6. シリコン陽極
11.1.7. リチウム金属
11.1.8. ソリッドステート
11.1.9. リチウム硫黄
11.1.10. ナトリウムイオン
11.1.11. アルミニウムイオン
11.1.12. 亜鉛電池
11.2. Battery必要条件の建設機械
11.2.1. バッテリーサイジングの建設機械
11.2.2. バッテリー容量とランタイムs
11.2.3. Battery Chemistry Market Share
11.2.4. Battery Chemistries地域別
11.2.5. バッテリー電圧
11.2.6. バッテリー必要条件
11.2.7. Battery Discharge Rate
11.2.8. バッテリー充電率
11.2.9. バッテリーパックの要件EV建設機械
11.2.10. Battery Cost必要条件
11.3. Applicabilityの Battery Technologies to建設機械
11.3.1. Battery Technology Comparison
11.3.2. Best Fit Battery Technologies for建設機械
11.3.3. Battery Markets in Construction, Agriculture & Mining Machines2024-2034
11.4. Battery Pack Suppliers for建設機械
11.4.1. ノースボルト
11.4.2. Forsee Power
11.4.3. CATL
11.4.4. ボルグワーナー
11.4.5. Kreisel Electric
11.4.6. ディマーグ
11.4.7. OEM & Battery Supplier Relationships (1)
11.4.8. OEM & Battery Supplier Relationships (2)
12. 電動建設車両用モーター
12.1. Summaryの Traction Motor Types
12.2. Comparisonの Traction Motor Construction
12.3. Danfoss Editron
12.4. ABBモーターs
12.5. HYDAC ENGIRO モーターs
12.6. ダナEアクスルs
12.7. ZF優先電動ドライブトレイン・アーキテクチャー
12.8. Electric Motor Performance Designed to Match ICE
12.9. Electrically Powered Hydraulic Systems
12.10. All-Electric Machines with Electric Actuation
13. 水素で動く建設車両
13.1. 概要
13.1.1. Attractionの Fuel Cell Vehicles
13.1.2. Deployment Barriersの Fuel Cell Vehicles
13.1.3. Colorsの Hydrogen
13.1.4. Fuel Cells for Green Machines Need Green Hydrogen
13.1.5. BEV vs.FCEV Efficiency
13.1.6. Green Hydrogen Cost Reduction
13.1.7. Hydrogen Fuel vs. Diesel Costs
13.1.8. 燃料電池市場のプレーヤーs
13.1.9. Hydrogen Combustion Engines (HICE)
13.1.10. BEV,FCEV, andHICE Comparison
13.1.11. 水素に関するIDTechExの展望建設機械
13.2. FCEVモデルとケーススタディ
13.2.1. Hyundai FC Construction Equipment
13.2.2. アプライド・ハイドロジェン 30トン燃料電池ショベル
13.2.3. 燃料電池ホイールローダー
13.2.4. Chinese Fuel Cell Dump Trucks
13.3. HICEモデルとケーススタディ
13.3.1. KEYOU水素ICE
13.3.2. ジェーシービー Hydrogen Combustion Engines
13.3.3. Liebherr PrototypeHICE Excavator
14. 予測
14.1. Forecast Methodology (1)
14.2. Construction Machine Total Addressable Market
14.3. Forecast Methodology (2)
14.4. Forecast Assumptions
14.5. 電動建設機械地域別販売台数予測
14.6. グローバル電動建設機械の機種別販売台数予測
14.7. 米国電動建設機械の機種別販売台数予測
14.8. 中国電動建設機械の機種別販売台数予測
14.9. ヨーロッパ電動建設機械の機種別販売台数予測
14.10. RoW電動建設機械の機種別販売台数予測
14.11. 電動建設機械用バッテリーの機械タイプ別需要予測
14.12. Electric Construction Machine Battery Demand Forecast地域別
14.13. 電動建設機械の市場規模予測:機械タイプ別
14.14. Electric Construction Machine Market Size Forecast地域別
15. 会社概要
15.1. バッテリーワン
15.2. ボブキャット完全電動スキッドステアローダー
15.3. Briggs & Stratton
15.4. Caterpillar: Electric Construction Equipment
15.5. CNH Industrial
15.6. Develon: Electric Construction Vehicles
15.7. Doosan Bobcat
15.8. HYDAC: Electrificationの Off-Highway Machines
15.9. ジェーシービー
15.10. ジョンディア電動建設機械
15.11. カトー:電動ミニショベルs
15.12. キーユー
15.13. コベルコ
15.14. Komatsu: Electrificationの建設機械
15.15. クボタ
15.16. 劉公
15.17. シノブーム
15.18. シュノーケリング
15.19. Urban Mobility Systems
15.20. ボルボCE
15.21. XCMG: Xuzhou Construction Machinery Group Co
15.22. ズームライオン
15.23. ZQuip: Batteries for建設機械

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Summary

この調査レポートは、急成長する電動建設機械業界について詳細に調査・分析しています。世界のOEMによる200台以上の建設機械を分析し、機械性能、バッテリーサイズ、充電、価格などの傾向を明らかにしています。
 
主な掲載内容(目次より抜粋)
  • 電動ミニショベル
  • 電動ショベル
  • 電動コンパクト・スキッドステア・ローダー
  • 電動バックホーローダー
  • 電動ホイールローダー
  • 電動テレハンドラー
  • 電動移動式クレーン
  • 建設機械用バッテリー技術
  • 電動建設車両用モーター
 
Report Summary
IDTechEx's report "Electric Vehicles in Construction: Technologies, Players, Forecasts" provides a deep and granular analysis of the fast-growing electric construction machine industry. Over 200 construction machines from global OEMs have been analyzed to reveal trends in machine performance, battery sizing, charging, pricing, and more. These are explored in detail in this report.
 
The electric construction machine industry is still in its very early stages, but OEMs are already moving quickly to expand their offerings of electric products while customers have shown a willingness to adopt the technology. Electric machines can offer zero-emission operation at the point of use, along with health, safety, and operational benefits as well as improved total costs of ownership (TCO). The electrification of the electric construction machine industry will also be driven by continued development of battery technology and similar electrification in other heavy-duty and off-highway markets. IDTechEx's report predicts that the electric construction machine industry will grow to be worth US$126 billion in 2044, representing a 20-year CAGR of 21%.
 
 
Adoption will be driven by TCO in the long-term, but by policy in the short-term
One of the greatest potential benefits of electric construction machines is their ability to generate lower total costs of ownership (TCO) than diesel machines. Electric machines can save significant amounts on operating costs by using cheaper electricity instead of diesel, and through lower maintenance requirements and downtime. IDTechEx's analysis finds that for an average 10-tonne excavator, a diesel machine will require US$6,500 per year in fuel alone, while charging for an electric alternative costs just US$3,350 per year. These significant TCO benefits are expected to be the main driver of electric machine adoption in the long-term.
 
Where electric machines suffer is in their high upfront costs. The added costs of batteries and electric powertrains means that they come at significant price premiums, as high as 50-100% the price of an equivalent diesel machine. These premiums are expected to drop as electric machine technology matures, and in most cases a net TCO benefit is still possible. However, upfront cost remains a hindrance to many customers - which can slow down uptake.
 
As such, government policies and incentives are likely to be a key motivator for electric adoption in the short term. Current legislation is sparse, seen only on a local scale in Northern Europe and some US states. Construction machines are likely to be among the last vehicle categories to see emissions regulations, as they are a relatively small contributor of greenhouse gas emissions compared to road vehicles. However, a desire to improve air quality in cities has seen governments impose some regulation on construction sites, which will encourage firms to investigate zero-emission solutions. IDTechEx has also assessed the impacts of EV purchase grants and local emissions charges and found that even small figures (e.g. US$5,000 purchase grant or US$5/day emissions charge) have considerable impact on electric machine economics and improve their favorability to operators.
 
Electric machines can compete with diesel on performance
From the time of the first electric construction machine releases in 2015 until now, questions have been asked over these machines' ability to match the rigorous demands placed on them by construction environments, and whether they could match the performance of conventional diesel machines. Customers are unlikely to purchase electric variants if they are unable to provide the same functions as diesel. However, continued development from OEMs as well as in battery and drivetrain technology means these concerns are being alleviated.
 
This IDTechEx report analyzes a wide variety of machine types from all major construction OEMs - including Caterpillar, Komatsu, XCMG, Volvo, and more - to find that electric machines can already largely match the expectations of diesel machines on runtime, power delivery, digging force, and more. This applies broadly across all the machine types analyzed in this IDTechEx report and is a major step towards further uptake of electric machines.
 
As the most developed electric machine segment, mini-excavators show off this trend well. Virtually all electric mini-excavators can achieve 4 hours of operation on a single charge, with many closer to 8 hours (a full workday). Accelerated battery development, electrification of other off-highway sectors, and, R&D from OEMs will continue to enhance the performance of electric machines of all types. IDTechEx expects most machines will be able to achieve a full workday of runtime or greater.
 
 
Electric machines are getting bigger
The construction machine market is now seeing larger electric machines such as large excavators and wheel loaders come to the fore. Where compact machines use batteries of 100 kWh or less (about the size of an electric car battery, which has established manufacturing processes and supply chains), batteries for larger machines are often in the 200-500 kWh range and are just entering maturity. These are two of the biggest machine segments in terms of sales, and among the biggest emitters of any construction machine due to their size and fuel consumption. Their electrification will be critical to the overall decarbonization of the construction industry.
 
Efforts are particularly focused in China, which has a wealth of experience in electrifying heavy-duty machines. Over two-thirds of the electric wheel loaders on the market are produced by Chinese OEMs, while Chinese electric excavators have batteries as large as 700 kWh. Chinese OEMs primarily use LFP batteries, which offer lower costs while the machines themselves can tolerate their additional weight. IDTechEx's report also delves into the various battery chemistry and design choices seen in construction machinery, detailing the compatibility between each technology and machine type.
 
This report brings together all these trends and more, highlighting the transformation that lies in the construction industry's near future. 20-year granular forecasts broken down by region and machine type provide critical insight into the key technologies driving this change within the industry.
 
Key aspects
This report provides critical market intelligence into the electric construction machine industry, including:
 
Context and technology driving electrification of construction machines
  • Advantages and barriers of electrification
  • Key OEMs and electrification activities
  • Significant trends within the electric construction machine industry
 
Detailed analysis of major machine categories
  • Thorough performance benchmarking of endurance, power, charging, and more
  • Assessment of technical, market, and supply chain factors
  • Comprehensive total costs of ownership analysis
  • Key battery technologies and their applicability to different construction machine types
  • A review of hydrogen powered construction machines
 
Market analysis
  • Analysis of over 200 electric construction machine models from all major OEMs
  • Granular 20-year forecasts for unit sales, battery demand, and market size


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Table of Contents

1. EXECUTIVE SUMMARY
1.1. Key Report Findings (1)
1.2. Key Report Findings (2)
1.3. Construction Machines
1.4. Key Construction Machines for Electrification
1.5. Construction OEMs
1.6. Electrification Activity of Major OEMs
1.7. Advantages and Barriers to Machine Electrification
1.8. Advantages of Electric Mini-Excavators
1.9. Electric Machines Match Performance of Diesel
1.10. Electric Machines Can Reach Runtime Parity with Diesel
1.11. Options for Meeting Duty Cycle Demands
1.12. Energy Cost Savings Alone Cannot Make EVs Favorable
1.13. Maintenance Savings Are Crucial To TCO Breakeven
1.14. Purchase Grants and Emissions Charges Help Generate ROI
1.15. Retrofitting Is Not A Viable Long-Term Option
1.16. In-House Production Generates TCO Benefits
1.17. Energy Prices Will Impact Machine TCO
1.18. Battery Sizing Meets Performance Requirements
1.19. Battery Chemistries in Construction
1.20. Battery Pack Requirements for Construction Machines
1.21. Electric Construction Machine Sales Forecast by Region
1.22. Electric Construction Machine Sales Forecast by Machine Type
1.23. Electric Construction Machine Battery Demand Forecast by Machine Type
1.24. Electric Construction Machine Market Size Forecast by Machine Type
1.25. Access More With an IDTechEx Subscription
2. INTRODUCTION TO THE CONSTRUCTION INDUSTRY
2.1. Introduction
2.1.1. Construction Machines Overview
2.1.2. Types of Construction Machines
2.1.3. Construction Machine Sales
2.1.4. Top Construction OEMs
2.1.5. Construction OEMs by Region
2.2. Drivers for Construction Machine Electrification
2.2.1. CO₂ Emissions of Construction Machines
2.2.2. Paris Agreement and Global Emissions
2.2.3. Vehicles as a Major Source of Emissions
2.2.4. Emissions by Construction Machine Type
2.2.5. Local Air Quality
2.2.6. Fossil Fuel Bans in Cities
2.2.7. Non-Road Emissions Standards
2.2.8. Noise Reduction
2.2.9. Fuel Price Volatility
2.2.10. Drivers for Electric Construction Machines
2.3. Government and Company Emissions Policies
2.3.1. Norway's Zero-Emission Construction Sites
2.3.2. Nordic Countries
2.3.3. The Netherlands Emission-Free Subsidy Scheme
2.3.4. Colorado Clean Diesel Program
2.3.5. California Zero-Emission Equipment Purchase Incentives
2.3.6. Off-Highway Decarbonization in the UK
2.3.7. Summary of Government Regulations and Policies 2017 - 2030
2.3.8. Emissions Goals of Construction Firms
2.3.9. Volvo Group
2.3.10. Caterpillar and Komatsu
2.4. Requirements for Electric Construction Machines
2.4.1. Total Cost of Ownership
2.4.2. What Construction EVs Must Deliver
2.4.3. Power Demand for Construction EVs
2.4.4. Technology Positioning for Construction Equipment
2.5. Opportunities for Electric Construction Vehicles
2.5.1. Battery Opportunities
2.5.2. Opportunities for Motors and Charging
2.5.3. Charging and Refueling Infrastructure
2.5.4. Autonomous Systems and Digitalization
2.5.5. More Details in IDTechEx's Reports
3. ELECTRIC MINI-EXCAVATORS
3.1. Introduction
3.1.1. Mini-Excavators Leading Construction Electrification
3.1.2. Performance Advantages of Electric Excavators
3.1.3. Mini Excavator OEMs
3.1.4. Summary of Electric Mini Excavator Models (1)
3.1.5. Summary of Electric Mini Excavator Models (2)
3.1.6. Summary of Electric Mini Excavator Models (3)
3.1.7. ICE vs. EV Digging Force
3.1.8. Mini Excavator Battery Size vs. Vehicle Weight
3.1.9. Battery Sizing
3.1.10. Battery Capacity and Runtime
3.1.11. Options for Meeting Duty Cycle Energy Demand
3.1.12. Electric Mini-Excavator Price Premium
3.1.13. Mini-Excavator Fuel Consumption
3.1.14. Energy Cost Savings of Electrification
3.1.15. Electric vs. Diesel Breakeven: Energy Cost Savings
3.1.16. Breakeven Time: Energy Cost Savings
3.1.17. Maintenance Costs
3.1.18. Cummins Electric Mini Excavator Analysis
3.1.19. Electric vs. Diesel Breakeven: Energy + Maintenance Costs
3.1.20. Breakeven Time: Energy and Maintenance Savings
3.1.21. Energy Price Impacts Mini-Excavator Breakeven
3.1.22. Grants for EV Purchases Will Improve TCO
3.1.23. Incentivizing Electric Machines Through Emissions Charges
3.1.24. Battery Costs Will Dominate Long-Term TCO
3.1.25. Early EV Deployment by Rental Companies
3.1.26. OEM and Dealer Retrofitting Partnerships
3.1.27. Engine Manufacturers Looking to Electrify
3.1.28. CO₂ Emission Savings from Electric Mini-Excavators
3.1.29. CO₂ Emissions of Mini-Excavator Charging
3.2. Models and Case Studies
3.2.1. CASE Construction (CNH Industrial) CX15EV & CX25EV
3.2.2. Sany SY19E
3.2.3. Kato Electric Mini-Excavators
3.2.4. Yanmar SV17e Electric Prototype
3.2.5. Caterpillar 301.9
3.2.6. Volvo Electric Mini-Excavators
3.2.7. Volvo EC55 Electric
3.2.8. Komatsu PC30E-5 and PC33E-6
3.2.9. Hybrid Diesel-Electric Tethered Machines
4. ELECTRIC EXCAVATORS
4.1. Introduction
4.1.1. Medium / Large Excavator OEMs
4.1.2. Summary of Electric Excavator Models (1)
4.1.3. Summary of Electric Excavator Models (2)
4.1.4. Excavator Digging Force (ICE vs. EV)
4.1.5. Battery Sizing
4.1.6. Battery Size vs. Vehicle Weight for Electric Excavators
4.1.7. ICE vs. EV Energy Cost Savings: Electric Large Excavators
4.1.8. Dealer Driven Electrification Development
4.1.9. Large Electric Excavator TCO - Retrofit
4.1.10. Large Electric Excavator TCO - In-house Production
4.1.11. Breakeven Times: Retrofit vs In-House
4.1.12. Energy Price Effects on Excavator TCO
4.2. Models and Case Studies
4.2.1. Volvo EC230 Electric
4.2.2. Volvo EC500 and EC80 Electric
4.2.3. Komatsu PC210E
4.2.4. Komatsu PC138E-11 Electric and HB215LC-3 Hybrid
4.2.5. John Deere and Caterpillar Approaching Commercialization
4.2.6. Liebherr 916E
4.2.7. Shantui Electric Excavators
4.2.8. Electric Excavators From Chinese OEMs
5. ELECTRIC COMPACT AND SKID STEER LOADERS
5.1. Introduction
5.1.1. Compact Loaders, Skid Steer Loaders, and Compact Dumpers
5.1.2. Compact Loader Sales
5.1.3. Compact Loaders OEMs
5.1.4. Summary of Electric Compact Wheel Loader Models (1)
5.1.5. Summary of Electric Compact Wheel Loader Models (2)
5.1.6. Summary of Electric Skid Steer and Compact Dumper Models
5.1.7. EV vs. ICE Compact Loader Motor Power
5.1.8. Battery Sizing Requirements
5.1.9. Battery Size vs. Machine Weight for Electric Compact Loaders
5.1.10. Electric Compact Loader Pricing
5.1.11. Compact Loader Savings (Energy + Maintenance)
5.1.12. Applying Savings to Existing EV Models
5.1.13. Long-Term Premiums vs. Savings
5.1.14. Breakeven Times
5.1.15. Breakeven Is Impacted By Fuel and Electricity Pricing
5.2. Models and Case Studies
5.2.1. Wacker Neuson Electric Compact Wheel Loaders
5.2.2. Volvo L20 and L25 Electric Compact Wheel Loaders
5.2.3. Multione EZ Series Compact Wheel Loaders
5.2.4. Bobcat T7X and S7X Skid Steer Loaders
5.2.5. First Green Industries Skid Steer Loaders
5.2.6. JCB 1T-E Compact Dumper
5.2.7. AUSA Electric Compact Dumper
6. ELECTRIC BACKHOE LOADERS
6.1. Introduction
6.1.1. Backhoe Loaders
6.1.2. Backhoe Loaders OEMs
6.1.3. Summary of Electric Backhoe Loader Models
6.1.4. Fuel Savings and Maintenance Savings for Backhoe Loaders
6.1.5. Electric Backhoe Breakeven Times
6.2. Models and Case Studies
6.2.1. CASE Construction 580 EV
6.2.2. John Deere 310 X-Tier E-Power
6.2.3. Huddig TIGON PHEV Backhoes
6.2.4. Escorts Rider Hybrid Backhoe Loader
7. ELECTRIC WHEEL LOADERS
7.1. Introduction
7.1.1. Wheel Loaders OEMs
7.1.2. Summary of Electric Wheel Loader Models (1)
7.1.3. Summary of Electric Wheel Loader Models (2)
7.1.4. EV vs. ICE Wheel Loader Motor Power
7.1.5. Battery Size vs Vehicle Weight for Wheel Loaders
7.1.6. Energy and Maintenance Savings of Electric Wheel Loaders
7.1.7. TCO Breakeven Will Depend on Utilization & Battery Pricing
7.2. Models and Case Studies
7.2.1. XCMG XC968-EV
7.2.2. Volvo L90 and L120
7.2.3. Caterpillar 950GC
7.2.4. LiuGong
7.2.5. Know-How
7.2.6. Electric Loader Models in China
7.2.7. Dual Gun Ultra-Fast Charging
8. ELECTRIC TELEHANDLERS
8.1. Introduction
8.1.1. Telescopic Handlers
8.1.2. Telehandlers
8.1.3. Summary of Electric Telehandler Models
8.1.4. Motor Power of Electric and Diesel Telehandlers
8.1.5. Electric Telehandler Battery Size and Vehicle Weight Benchmarking
8.1.6. Pricing Differences Between Electric and Diesel Telehandlers
8.1.7. Savings from Electrification of Telehandlers
8.1.8. Savings vs. Price Premiums
8.1.9. Long-Term Prospects for TCO of Electric Telehandlers
8.2. Models and Case Studies
8.2.1. JCB 525-60E Loadall
8.2.2. Liebherr Electric Telehandler Collaborations
8.2.3. Faresin 6.26 and F17.45
8.2.4. XCMG XC6-2506E Telehandler
8.2.5. Dieci Mini Agri-e
9. ELECTRIC MOBILE CRANES
9.1. Introduction
9.1.1. Mobile Cranes
9.1.2. Mobile Crane OEMs
9.1.3. Summary of Electric Mobile Crane Models
9.1.4. PHEV Mobile Crane Benchmarking
9.1.5. BEV Mobile Crane Benchmarking
9.1.6. BEV Energy Savings vs. Battery Cost
9.2. Models and Case Studies
9.2.1. Grove PHEV GMK4100L-2
9.2.2. Spiering City Boy and eLift Cranes
9.2.3. XCMG XCT25EV and XCA60EV PHEV Truck Cranes
9.2.4. XCMG G2 Series
9.2.5. Zoomlion Electric Cranes
9.2.6. Sany Electric Crane Portfolio
10. OTHER ELECTRIC CONSTRUCTION VEHICLES
10.1. Other Construction Vehicles
10.2. Volvo FMX Cement Truck
10.3. SANY E-mixer Electric Concrete Truck Series
10.4. More Models from Chinese OEMs
10.5. Renault D-Wide
10.6. Chinese Battery Swapping Dump Trucks
10.7. SANY Electric Dump Trucks
10.8. Zoomlion Battery and Fuel Cell Dump Trucks
10.9. Junttan Electric Pile Driving Rig
10.10. Liebherr Electric Drilling Rigs
10.11. BAM Electric Road Roller
10.12. Volvo DD25, DD40, and PT220 Electric Rollers
10.13. Shantui SD17E-X Electric Bulldozer
10.14. Sinoboom Electric Boom & Scissor Lifts
11. BATTERY TECHNOLOGIES FOR CONSTRUCTION MACHINES
11.1. Key Battery Technologies
11.1.1. Introduction to Future Battery Technologies
11.1.2. Lithium Battery Chemistries
11.1.3. Key Differences Between Battery Technologies
11.1.4. Li-ion Battery Performance Comparisons of Typical Technology Options
11.1.5. Lithium Titanate Oxide (LTO)
11.1.6. Silicon Anode
11.1.7. Lithium-Metal
11.1.8. Solid-State
11.1.9. Lithium-Sulphur
11.1.10. Sodium-Ion
11.1.11. Aluminium-Ion
11.1.12. Zinc-Based Batteries
11.2. Battery Requirements of Construction Machines
11.2.1. Battery Sizing of Construction Machines
11.2.2. Battery Capacity and Runtimes
11.2.3. Battery Chemistry Market Share
11.2.4. Battery Chemistries by Region
11.2.5. Battery Voltage
11.2.6. Battery Power Requirements
11.2.7. Battery Discharge Rate
11.2.8. Battery Charging Rate
11.2.9. Battery Pack Requirements for EV Construction Machines
11.2.10. Battery Cost Requirements
11.3. Applicability of Battery Technologies to Construction Machines
11.3.1. Battery Technology Comparison
11.3.2. Best Fit Battery Technologies for Construction Machines
11.3.3. Battery Markets in Construction, Agriculture & Mining Machines 2024-2034
11.4. Battery Pack Suppliers for Construction Machines
11.4.1. Northvolt
11.4.2. Forsee Power
11.4.3. CATL
11.4.4. BorgWarner
11.4.5. Kreisel Electric
11.4.6. Dimaag
11.4.7. OEM & Battery Supplier Relationships (1)
11.4.8. OEM & Battery Supplier Relationships (2)
12. MOTORS FOR ELECTRIC CONSTRUCTION VEHICLES
12.1. Summary of Traction Motor Types
12.2. Comparison of Traction Motor Construction
12.3. Danfoss Editron
12.4. ABB Motors
12.5. HYDAC ENGIRO Motors
12.6. Dana E-Axles
12.7. ZF Preferred Electric Drivetrain Architecture
12.8. Electric Motor Performance Designed to Match ICE
12.9. Electrically Powered Hydraulic Systems
12.10. All-Electric Machines with Electric Actuation
13. HYDROGEN POWERED CONSTRUCTION VEHICLES
13.1. Overview
13.1.1. Attraction of Fuel Cell Vehicles
13.1.2. Deployment Barriers of Fuel Cell Vehicles
13.1.3. Colors of Hydrogen
13.1.4. Fuel Cells for Green Machines Need Green Hydrogen
13.1.5. BEV vs. FCEV Efficiency
13.1.6. Green Hydrogen Cost Reduction
13.1.7. Hydrogen Fuel vs. Diesel Costs
13.1.8. Fuel Cell Market Players
13.1.9. Hydrogen Combustion Engines (HICE)
13.1.10. BEV, FCEV, and HICE Comparison
13.1.11. IDTechEx Outlook on Hydrogen Construction Machines
13.2. FCEV Models and Case Studies
13.2.1. Hyundai FC Construction Equipment
13.2.2. Applied Hydrogen 30-tonne Fuel Cell Excavator
13.2.3. Liebherr Fuel Cell Wheel Loader
13.2.4. Chinese Fuel Cell Dump Trucks
13.3. HICE Models and Case Studies
13.3.1. KEYOU Hydrogen ICE
13.3.2. JCB Hydrogen Combustion Engines
13.3.3. Liebherr Prototype HICE Excavator
14. FORECASTS
14.1. Forecast Methodology (1)
14.2. Construction Machine Total Addressable Market
14.3. Forecast Methodology (2)
14.4. Forecast Assumptions
14.5. Electric Construction Machine Sales Forecast by Region
14.6. Global Electric Construction Machine Sales Forecast by Machine Type
14.7. US Electric Construction Machine Sales Forecast by Machine Type
14.8. China Electric Construction Machine Sales Forecast by Machine Type
14.9. Europe Electric Construction Machine Sales Forecast by Machine Type
14.10. RoW Electric Construction Machine Sales Forecast by Machine Type
14.11. Electric Construction Machine Battery Demand Forecast by Machine Type
14.12. Electric Construction Machine Battery Demand Forecast by Region
14.13. Electric Construction Machine Market Size Forecast by Machine Type
14.14. Electric Construction Machine Market Size Forecast by Region
15. COMPANY PROFILES
15.1. BatteryOne
15.2. Bobcat: Fully Electric Skid Steer Loader
15.3. Briggs & Stratton
15.4. Caterpillar: Electric Construction Equipment
15.5. CNH Industrial
15.6. Develon: Electric Construction Vehicles
15.7. Doosan Bobcat
15.8. HYDAC: Electrification of Off-Highway Machines
15.9. JCB
15.10. John Deere: Electric Construction Machines
15.11. Kato: Electric Mini-Excavators
15.12. KEYOU
15.13. Kobelco
15.14. Komatsu: Electrification of Construction Machines
15.15. Kubota
15.16. LiuGong
15.17. Sinoboom
15.18. Snorkel
15.19. Urban Mobility Systems
15.20. Volvo CE
15.21. XCMG: Xuzhou Construction Machinery Group Co
15.22. Zoomlion
15.23. ZQuip: Batteries for Construction Machines

 

 

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