Вести

Постоји неколико технологија батерија и пуњења које треба узети у обзир при преласку на електромобилност у подземном рударству.

Рударска возила на батерије су идеална за подземно рударење.Пошто не емитују издувне гасове, смањују захтеве за хлађењем и вентилацијом, смањују емисије гасова стаклене баште (ГХГ) и трошкове одржавања и побољшавају услове рада.

Скоро сва подземна рударска опрема данас ради на дизел мотор и ствара издувне гасове.Ово покреће потребу за опсежним вентилационим системима како би се одржала безбедност радника.Штавише, како данашњи рудници копају чак 4 км (13.123,4 стопа) да би приступили налазиштима руде, ови системи постају експоненцијално већи.То их чини скупљим за инсталацију и рад и више енергетски гладним.

Истовремено, тржиште се мења.Владе постављају еколошке циљеве и потрошачи су све спремнији да плаћају премију за крајње производе који могу показати нижи угљенични отисак.То ствара веће интересовање за декарбонизацију рудника.

Машине за утовар, извлачење и истовар (ЛХД) су одлична прилика за то.Они представљају око 80% енергетске потражње за подземно рударство док премештају људе и опрему кроз рудник.

Прелазак на возила на батерије може декарбонизирати рударство и поједноставити вентилационе системе.

Ово захтева батерије велике снаге и дугог трајања – дужност која је била изван могућности претходне технологије.Међутим, истраживање и развој у последњих неколико година створили су нову врсту литијум-јонских (Ли-ион) батерија са правим нивоом перформанси, безбедности, приступачности и поузданости.

Петогодишње очекивање

Када оператери купују ЛХД машине, очекују живот од највише 5 година због тешких услова.Машине треба да транспортују тешке терете 24 сата дневно у неуједначеним условима са влагом, прашином и камењем, механичким ударима и вибрацијама.

Када је у питању снага, оператерима су потребни системи батерија који одговарају животном веку машине.Батерије такође морају да издрже честе и дубоке циклусе пуњења и пражњења.Такође треба да буду способни за брзо пуњење да би максимално повећали доступност возила.То значи 4 сата рада у исто време, што одговара шеми полудневне смене.

Замена батерија наспрам брзог пуњења

Замена батерија и брзо пуњење појавиле су се као две опције за постизање овог циља.За замену батерија потребна су два идентична сета батерија – један за напајање возила и један за пуњење.После смене од 4 сата, истрошена батерија се замењује свеже напуњеном.

Предност је у томе што за ово није потребно пуњење велике снаге и обично се може подржати постојећом електричном инфраструктуром рудника.Међутим, промена захтева подизање и руковање, што ствара додатни задатак.

Други приступ је коришћење једне батерије способне за брзо пуњење у року од око 10 минута током пауза, пауза и промена смена.Ово елиминише потребу за заменом батерија, чинећи живот лакшим.

Међутим, брзо пуњење се ослања на мрежну везу велике снаге и оператери рудника ће можда морати да надограде своју електричну инфраструктуру или инсталирају складиште енергије поред пута, посебно за веће флоте које треба да се пуне истовремено.

Ли-јонска хемија за замену батерија

Избор између замене и брзог пуњења обавештава који тип хемије батерије да се користи.

Ли-јон је кровни термин који покрива широк спектар електрохемија.Они се могу користити појединачно или комбиновано да испоруче потребан животни век циклуса, календарски век, густину енергије, брзо пуњење и безбедност.

Већина литијум-јонских батерија је направљена од графита као негативне електроде и имају различите материјале као позитивне електроде, као што су литијум никл-манган-кобалт оксид (НМЦ), литијум никл-кобалт алуминијум оксид (НЦА) и литијум гвожђе фосфат (ЛФП ).

Од тога, и НМЦ и ЛФП обезбеђују добар енергетски садржај са довољним перформансама пуњења.Ово чини било који од ових идеалним за замену батерија.

Нова хемија за брзо пуњење

За брзо пуњење појавила се атрактивна алтернатива.Ово је литијум титанат оксид (ЛТО), који има позитивну електроду направљену од НМЦ.Уместо графита, његова негативна електрода је заснована на ЛТО.

Ово даје ЛТО батеријама другачији профил перформанси.Они могу прихватити пуњење веома велике снаге тако да време пуњења може бити само 10 минута.Они такође могу да подрже три до пет пута више циклуса пуњења и пражњења него друге врсте Ли-јонске хемије.Ово се преводи у дужи рок трајања календара.

Поред тога, ЛТО има изузетно високу инхерентну сигурност јер може издржати електричну злоупотребу као што су дубоко пражњење или кратки спојеви, као и механичка оштећења.

Управљање батеријом

Још један важан фактор дизајна за ОЕМ произвођаче је електронски надзор и контрола.Они морају да интегришу возило са системом за управљање батеријом (БМС) који управља перформансама док истовремено штити безбедност у целом систему.

Добар БМС ће такође контролисати пуњење и пражњење појединачних ћелија како би одржао константну температуру.Ово обезбеђује доследне перформансе и максимизира век трајања батерије.Такође ће пружити повратне информације о стању напуњености (СОЦ) и здравственом стању (СОХ).Ово су важни показатељи трајања батерије, при чему СОЦ показује колико дуго оператер може да управља возилом током смене, а СОХ је индикатор преосталог календарског века трајања.

Плуг-анд-плаи способност

Када је у питању спецификација система батерија за возила, има смисла користити модуле.Ово се пореди са алтернативним приступом тражења од произвођача батерија да развију системе батерија по мери за свако возило.

Велика предност модуларног приступа је да произвођачи оригиналне опреме могу развити основну платформу за више возила.Затим могу да додају модуле батерија у серију да би направили низове који испоручују потребан напон за сваки модел.Ово управља излазном снагом.Затим могу да комбинују ове жице паралелно да би изградили потребан капацитет складиштења енергије и обезбедили потребно трајање.

Велика оптерећења у подземном рударству значе да возила морају да испоручују велику снагу.То захтева системе батерија на 650-850В.Док би повећање напона на веће напоне обезбедило већу снагу, такође би довело до већих трошкова система, тако да се верује да ће системи остати испод 1.000 В у догледној будућности.

Да би постигли 4 сата непрекидног рада, дизајнери обично траже капацитет складиштења енергије од 200-250 кВх, иако ће некима бити потребно 300 кВх или више.

Овај модуларни приступ помаже произвођачима оригиналне опреме да контролишу трошкове развоја и смање време изласка на тржиште смањењем потребе за испитивањем типа.Имајући на уму ово, Сафт је развио плуг-анд-плаи батеријско решење доступно и за НМЦ и за ЛТО електрохемију.

Практично поређење

Да бисте стекли утисак о томе како се модули упоређују, вреди погледати два алтернативна сценарија за типично ЛХД возило засновано на замени батерија и брзом пуњењу.У оба сценарија, возило је тешко 45 тона неоптерећено и 60 тона потпуно оптерећено уз носивост од 6-8 м3 (7,8-10,5 ид3).Да би омогућио слично поређење, Сафт је визуализовао батерије сличне тежине (3,5 тона) и запремине (4 м3 [5,2 ид3]).

У сценарију замене батерија, батерија би могла да буде заснована на НМЦ или ЛФП хемији и подржавала би 6-часовни ЛХД померање у односу на величину и тежину.Две батерије, оцењене на 650В са капацитетом од 400 Ах, захтевале би пуњење од 3 сата када се замене из возила.Сваки би трајао 2.500 циклуса током укупног календарског века од 3-5 година.

За брзо пуњење, једна уграђена ЛТО батерија истих димензија би била оцењена на 800В са капацитетом од 250 Ах, пружајући 3 сата рада са 15-минутним ултра-брзим пуњењем.Пошто хемија може да издржи много више циклуса, испоручила би 20.000 циклуса, са очекиваним календарским животом од 5-7 година.

У стварном свету, дизајнер возила би могао да користи овај приступ како би задовољио жеље купаца.На пример, продужење трајања смене повећањем капацитета складиштења енергије.

Флексибилан дизајн

На крају, рудници ће бити ти који бирају да ли више воле замену батерија или брзо пуњење.Њихов избор може варирати у зависности од електричне енергије и простора који је доступан на свакој од њихових локација.

Стога је важно за произвођаче ЛХД-а да им пруже флексибилност избора.