Uudised

On mitmeid aku- ja laadimistehnoloogiaid, mida tuleb maa-aluses kaevandamises elektromobiilsusele üleminekul arvestada.

Akutoitel kaevandussõidukid sobivad ideaalselt allmaakaevandamiseks.Kuna need ei eralda heitgaase, vähendavad need jahutus- ja ventilatsioonivajadust, vähendavad kasvuhoonegaaside (KHG) heitkoguseid ja hoolduskulusid ning parandavad töötingimusi.

Peaaegu kõik maa-aluste kaevanduste seadmed on tänapäeval diiselmootoriga ja tekitavad heitgaase.See toob kaasa vajaduse ulatuslike ventilatsioonisüsteemide järele, et tagada töötajate ohutus.Veelgi enam, kuna tänapäeva kaevandusoperaatorid kaevavad maagimaardlatele juurdepääsu saamiseks kuni 4 km (13 123,4 jalga) sügavusele, muutuvad need süsteemid eksponentsiaalselt suuremaks.See muudab nende paigaldamise ja käitamise kulukamaks ning energianäljasemaks.

Samal ajal on turg muutumas.Valitsused seavad keskkonnaalaseid eesmärke ja tarbijad on üha enam nõus maksma lisatasu lõpptoodete eest, mille süsiniku jalajälg on väiksem.See tekitab suuremat huvi kaevanduste dekarboniseerimise vastu.

LHD-masinad on selleks suurepärane võimalus.Need moodustavad umbes 80% allmaakaevandamise energiavajadusest, kui nad liiguvad läbi kaevanduse inimesi ja seadmeid.

Akutoitel sõidukitele üleminek võib kaevandamist dekarboniseerida ja ventilatsioonisüsteeme lihtsustada.

Selleks on vaja suure võimsusega ja pika tööeaga akusid – see ülesanne ületas varasema tehnoloogia võimalused.Viimaste aastate teadus- ja arendustegevus on aga loonud uut tüüpi liitiumioonakusid, millel on õige jõudlus, ohutus, taskukohasus ja töökindlus.

Viieaastane ootus

Kui operaatorid ostavad LHD masinaid, ootavad nad raskete tingimuste tõttu maksimaalselt 5-aastast eluiga.Masinad peavad transportima raskeid veoseid 24 tundi ööpäevas ebaühtlastes tingimustes niiskuse, tolmu ja kividega, mehaanilise löögi ja vibratsiooniga.

Võimsuse osas vajavad operaatorid akusüsteeme, mis vastavad masina elueale.Akud peavad vastu pidama ka sagedastele ja sügavatele laadimis- ja tühjendustsüklitele.Samuti peavad need olema võimelised kiirelt laadima, et maksimeerida sõiduki kättesaadavust.See tähendab 4 tundi teenistust korraga, mis vastab poolepäevase vahetuse mustrile.

Aku vahetus versus kiirlaadimine

Selle saavutamiseks kerkisid esile kaks võimalust aku vahetamine ja kiirlaadimine.Aku vahetamiseks on vaja kahte identset akukomplekti – üks toidab sõidukit ja teine ​​on laadimisel.Pärast 4-tunnist vahetust asendatakse tühjaks saanud aku värskelt laetud akuga.

Eeliseks on see, et see ei vaja suure võimsusega laadimist ja seda saab tavaliselt toetada kaevanduse olemasolev elektritaristu.Üleminek nõuab aga tõstmist ja käsitsemist, mis tekitab lisaülesande.

Teine võimalus on kasutada ühte akut, mis on võimeline kiiresti laadima umbes 10 minuti jooksul pauside, pauside ja käiguvahetuse ajal.See välistab vajaduse akusid vahetada, muutes elu lihtsamaks.

Kiirlaadimine tugineb aga suure võimsusega võrguühendusele ja kaevanduste operaatoritel võib tekkida vajadus uuendada oma elektritaristut või paigaldada teeäärsed energiasalvestid, eriti suuremate autoparkide puhul, mis peavad laadima samaaegselt.

Liitiumioonkeemia aku vahetamiseks

Valik vahetamise ja kiirlaadimise vahel annab teada, millist tüüpi aku keemiat kasutada.

Liitiumioon on katustermin, mis hõlmab laia valikut elektrokeemiat.Neid saab kasutada eraldi või segatuna, et tagada nõutav tsükli eluiga, kalendri kasutusiga, energiatihedus, kiirlaadimine ja ohutus.

Enamik liitium-ioonakusid on valmistatud negatiivse elektroodi grafiidist ja positiivse elektroodina on erinevad materjalid, nagu liitiumnikkel-mangaan-koobaltoksiid (NMC), liitiumnikkel-koobalt-alumiiniumoksiid (NCA) ja liitiumraudfosfaat (LFP). ).

Neist nii NMC kui ka LFP pakuvad head energiasisaldust piisava laadimisvõimega.See muudab mõlemad neist ideaalseks aku vahetamiseks.

Uus keemia kiirlaadimiseks

Kiirlaadimiseks on tekkinud atraktiivne alternatiiv.See on liitiumtitanaatoksiid (LTO), millel on NMC-st valmistatud positiivne elektrood.Grafiidi asemel põhineb selle negatiivne elektrood LTO-l.

See annab LTO akudele teistsuguse jõudlusprofiili.Nad suudavad vastu võtta väga suure võimsusega laadimist, nii et laadimisaeg võib olla vaid 10 minutit.Need võivad toetada ka kolm kuni viis korda rohkem laadimis- ja tühjendustsükleid kui muud tüüpi liitiumioonkeemia.See tähendab pikemat kalendrielu.

Lisaks on LTO-l äärmiselt kõrge loomuomane ohutus, kuna see talub elektrilist kuritarvitamist, nagu sügavtühjenemine või lühised, aga ka mehaanilisi kahjustusi.

Aku haldamine

Teine oluline originaalseadmete tootjate disainitegur on elektrooniline jälgimine ja juhtimine.Nad peavad integreerima sõiduki akuhaldussüsteemiga (BMS), mis juhib jõudlust, kaitstes samal ajal ohutust kogu süsteemis.

Hea BMS kontrollib ka üksikute elementide laadimist ja tühjendamist, et hoida püsivat temperatuuri.See tagab ühtlase jõudluse ja pikendab aku kasutusiga.Samuti annab see tagasisidet laetuse (SOC) ja tervisliku seisundi (SOH) kohta.Need on olulised aku tööea näitajad, SOC näitab, kui kaua saab operaator sõidukit vahetuse ajal juhtida, ja SOH on kalendri järelejäänud tööea näitaja.

Plug-and-play võimalus

Sõidukite akusüsteemide täpsustamisel on moodulite kasutamine väga mõistlik.Seda võrreldakse alternatiivse lähenemisviisiga, mille kohaselt palutakse akutootjatel välja töötada iga sõiduki jaoks kohandatud akusüsteemid.

Modulaarse lähenemisviisi suur eelis on see, et originaalseadmete tootjad saavad välja töötada mitme sõiduki jaoks põhiplatvormi.Seejärel saavad nad akumooduleid järjestikku lisada, et luua stringe, mis annavad iga mudeli jaoks vajaliku pinge.See reguleerib väljundvõimsust.Seejärel saavad nad neid stringe paralleelselt kombineerida, et luua vajalik energiasalvestusvõimsus ja tagada vajalik kestus.

Maa-aluses kaevandamises mängivad suured koormused tähendavad, et sõidukid peavad tootma suurt võimsust.Selleks on vaja akusüsteeme, mille pinge on 650–850 V.Kuigi kõrgemale pingele tõstmine annaks suurema võimsuse, tooks see kaasa ka kõrgemad süsteemikulud, mistõttu arvatakse, et süsteemid jäävad lähitulevikus alla 1000 V.

4-tunnise pideva töö saavutamiseks otsivad disainerid tavaliselt 200–250 kWh energiasalvestusvõimsust, kuigi mõned vajavad 300 kWh või rohkem.

See modulaarne lähenemisviis aitab originaalseadmete tootjatel kontrollida arenduskulusid ja lühendada turule jõudmise aega, vähendades vajadust tüübitestimise järele.Seda silmas pidades töötas Saft välja plug-and-play akulahenduse, mis on saadaval nii NMC kui ka LTO elektrokeemias.

Praktiline võrdlus

Moodulite võrdlemise tunnetamiseks tasub tüüpilise LHD-sõiduki jaoks vaadata kahte alternatiivset stsenaariumi, mis põhinevad aku vahetamisel ja kiirlaadimisel.Mõlema stsenaariumi korral kaalub sõiduk tühjalt 45 tonni ja täislastis 60 tonni kandevõimega 6-8 m3 (7,8-10,5 yd3).Sarnaste võrdluste võimaldamiseks visualiseeris Saft sarnase kaalu (3,5 tonni) ja mahuga (4 m3 [5,2 yd3]) akud.

Aku vahetamise stsenaariumi korral võiks aku põhineda kas NMC või LFP keemial ja toetada 6-tunnist LHD nihet suuruse ja kaalu ümbrikust.Kaks akut, mille võimsus on 650 V ja võimsus 400 Ah, vajaksid sõidukist väljavahetamisel 3-tunnist laadimist.Igaüks kestaks 2500 tsüklit kogu kalendriea jooksul 3–5 aastat.

Kiirlaadimiseks oleks ühe samade mõõtmetega pardal oleva LTO-aku nimipinge 800 V ja võimsus 250 Ah, mis tagab 3-tunnise töö 15-minutilise ülikiire laadimisega.Kuna keemia talub palju rohkem tsükleid, annaks see 20 000 tsüklit, eeldatava kalendrieaga 5–7 aastat.

Reaalses maailmas võiks sõidukidisainer kasutada seda lähenemisviisi kliendi eelistuste rahuldamiseks.Näiteks vahetuse kestuse pikendamine, suurendades energiasalvestusmahtu.

Paindlik disain

Lõppkokkuvõttes on kaevanduste operaatorid need, kes valivad, kas nad eelistavad aku vahetamist või kiirlaadimist.Ja nende valik võib varieeruda sõltuvalt elektrivõimsusest ja igas saidis saadaolevast ruumist.

Seetõttu on oluline, et LHD-tootjad pakuksid neile valikuvabadust.