Вести

Постојат неколку технологии за батерии и полнење кои треба да се земат предвид при преминот кон електромобилност во подземното рударство.

Рударските возила на батерии се идеално прилагодени за подземно ископување.Бидејќи тие не испуштаат издувни гасови, ги намалуваат барањата за ладење и вентилација, ги намалуваат емисиите на стакленички гасови (стакленички гасови) и трошоците за одржување и ги подобруваат работните услови.

Речиси целата опрема на подземните рудници денес се напојува со дизел и создава издувни гасови.Ова ја поттикнува потребата од обемни системи за вентилација за одржување на безбедноста на работниците.Покрај тоа, бидејќи денешните оператори на рудникот копаат длабоко до 4 km (13.123,4 стапки) за да пристапат до наоѓалиштата на рудата, овие системи стануваат експоненцијално поголеми.Тоа ги прави поскапи за инсталирање и работа и повеќе гладни за енергија.

Во исто време, пазарот се менува.Владите поставуваат цели за животната средина, а потрошувачите сè повеќе се подготвени да платат премија за крајните производи што можат да покажат помал јаглероден отпечаток.Тоа создава поголем интерес за декарбонизација на рудниците.

Машините за товарење, влечење и депонирање (LHD) се одлична можност да го направите ова.Тие претставуваат околу 80% од енергетската побарувачка за подземно ископување додека ги преместуваат луѓето и опремата низ рудникот.

Префрлувањето на возила на батерии може да го декарбонизира рударството и да ги поедностави системите за вентилација.

За ова се потребни батерии со голема моќност и долго траење - должност што беше над можностите на претходната технологија.Сепак, истражувањето и развојот во последните неколку години создадоа нова сорта на литиум-јонски (Li-ion) батерии со соодветно ниво на перформанси, безбедност, достапност и доверливост.

Очекувања од пет години

Кога операторите купуваат LHD машини, поради тешките услови очекуваат животен век најмногу 5 години.Машините треба да транспортираат тешки товари 24 часа на ден во нерамни услови со влага, прашина и камења, механички удари и вибрации.

Кога станува збор за напојувањето, на операторите им се потребни батериски системи што одговараат на животниот век на машината.Батериите исто така треба да издржат чести и длабоки циклуси на полнење и празнење.Тие исто така треба да бидат способни за брзо полнење за да се максимизира достапноста на возилото.Ова значи 4 часа услуга истовремено, што одговара на шемата на полудневна смена.

Замена на батерии наспроти брзо полнење

Замената на батериите и брзото полнење се појавија како две опции за да се постигне ова.За замена на батериите потребни се два идентични комплети батерии - едната го напојува возилото и едната на полнење.По 4-часовна смена, потрошената батерија се заменува со свежо наполнета.

Предноста е што ова не бара полнење со голема моќност и обично може да биде поддржано од постоечката електрична инфраструктура на рудникот.Сепак, промената бара подигање и ракување, што создава дополнителна задача.

Другиот пристап е да се користи една батерија способна за брзо полнење во рок од околу 10 минути за време на паузите, паузите и менувањето на смените.Ова ја елиминира потребата од менување батерии, што го прави животот поедноставен.

Сепак, брзото полнење се потпира на поврзување на мрежата со голема моќност и операторите на рудниците можеби ќе треба да ја надградат својата електрична инфраструктура или да инсталираат складирање енергија покрај патот, особено за поголемите возни паркови кои треба да се полнат истовремено.

Ли-јонска хемија за замена на батерии

Изборот помеѓу замена и брзо полнење информира кој тип на хемија на батеријата да се користи.

Li-ion е чадор термин кој опфаќа широк опсег на електрохемии.Овие може да се користат поединечно или да се мешаат за да се обезбеди потребниот век на циклус, календарски век, густина на енергија, брзо полнење и безбедност.

Повеќето литиум-јонски батерии се направени со графит како негативна електрода и имаат различни материјали како позитивната електрода, како што се литиум никел-манган-кобалт оксид (NMC), литиум никел-кобалт алуминиум оксид (NCA) и литиум железо фосфат (LFP). ).

Од нив, NMC и LFP обезбедуваат добра енергетска содржина со доволно перформанси за полнење.Ова го прави било кој од овие идеални за замена на батерии.

Нова хемија за брзо полнење

За брзо полнење, се појави атрактивна алтернатива.Ова е литиум титанат оксид (LTO), кој има позитивна електрода направена од NMC.Наместо графит, нејзината негативна електрода се заснова на LTO.

Ова им дава на LTO батериите различен профил на перформанси.Тие можат да прифатат полнење со многу висока моќност, така што времето на полнење може да биде само 10 минути.Тие исто така можат да поддржат три до пет пати повеќе циклуси на полнење и празнење од другите типови на Li-ion хемија.Ова се преведува во подолг календарски век.

Покрај тоа, LTO има исклучително висока вродена безбедност бидејќи може да издржи електрична злоупотреба како што се длабоко празнење или кратки кола, како и механички оштетувања.

Управување со батерии

Друг важен дизајнерски фактор за OEM е електронското следење и контрола.Тие треба да го интегрираат возилото со систем за управување со батерии (BMS) кој управува со перформансите додека ја штити безбедноста низ целиот систем.

Добар BMS исто така ќе го контролира полнењето и празнењето на поединечни ќелии за да се одржи константна температура.Ова обезбедува постојани перформанси и го максимизира животниот век на батеријата.Исто така, ќе обезбеди повратни информации за состојбата на полнење (SOC) и здравствената состојба (SOH).Ова се важни показатели за траењето на батеријата, при што SOC покажува колку подолго операторот може да работи со возилото за време на смена, а SOH е индикатор за преостанатиот календарски век.

Способност за вклучување и играње

Кога станува збор за спецификација на батериски системи за возила, има многу смисла да се користат модули.Ова се споредува со алтернативниот пристап да се бара од производителите на батерии да развијат системи за батерии прилагодени за секое возило.

Големата придобивка од модуларниот пристап е што ОЕМ можат да развијат основна платформа за повеќе возила.Тие потоа можат да додадат батериски модули во серија за да изградат жици што го обезбедуваат потребниот напон за секој модел.Ова ја регулира излезната моќност.Тие потоа можат да ги комбинираат овие жици паралелно за да го изградат потребниот капацитет за складирање енергија и да го обезбедат потребното времетраење.

Тешките товари во подземните рудници значат дека возилата треба да испорачуваат голема моќност.Тоа бара батериски системи со напон од 650-850V.Додека надградбата на повисоки напони би обезбедила поголема моќност, тоа исто така би довело до повисоки трошоци на системот, така што се верува дека системите ќе останат под 1.000 V во догледна иднина.

За да постигнат 4 часа континуирано работење, дизајнерите обично бараат капацитет за складирање енергија од 200-250 kWh, иако на некои ќе им требаат 300 kWh или повеќе.

Овој модуларен пристап им помага на OEM да ги контролираат трошоците за развој и да го намалат времето до пазарот со намалување на потребата за тестирање на типот.Имајќи го предвид ова, Сафт разви решение за батерии за вклучување и играње достапно и во електрохемиите NMC и LTO.

Практична споредба

За да се почувствува како се споредуваат модулите, вреди да се погледнат две алтернативни сценарија за типично LHD возило засновано на менување батерии и брзо полнење.Во двете сценарија, возилото тежи 45 тони ненатоварено и 60 тони целосно натоварено со носивост од 6-8 m3 (7,8-10,5 yd3).За да овозможи споредба слично, Saft визуелизираше батерии со слична тежина (3,5 тони) и волумен (4 m3 [5,2 yd3]).

Во сценариото за замена на батерии, батеријата може да се заснова или на NMC или LFP хемијата и би поддржувала 6-часовна промена на LHD од големината и тежината на обвивката.Двете батерии, оценети на 650 V со капацитет од 400 Ah, ќе бараат полнење од 3 часа кога ќе се заменат од возилото.Секој би траел 2.500 циклуси во вкупен календарски век од 3-5 години.

За брзо полнење, една вградена LTO батерија со исти димензии би била оценета на 800 V со капацитет од 250 Ah, што обезбедува 3 часа работа со 15-минутно ултра брзо полнење.Бидејќи хемијата може да издржи многу повеќе циклуси, таа би испорачала 20.000 циклуси, со очекуван календарски век од 5-7 години.

Во реалниот свет, дизајнерот на возила може да го користи овој пристап за да ги исполни преференциите на купувачот.На пример, продолжување на времетраењето на смената со зголемување на капацитетот за складирање енергија.

Флексибилен дизајн

На крајот на краиштата, операторите на рудникот ќе изберат дали претпочитаат замена на батерии или брзо полнење.И нивниот избор може да варира во зависност од електричната енергија и просторот што е достапен на секоја од нивните локации.

Затоа, важно е производителите на LHD да им обезбедат флексибилност за избор.