Τρεις τεχνολογίες που θα φέρουν επανάσταση στα οχήματα εξόρυξης

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Μία νέα έκθεση έρευνας αγοράς της IDTechEx με τίτλο «Electric Vehicles in Mining 2024-2044: Technologies, Players, and Forecasts», αναδεικνύει το ρόλο των μεγάλου μεγέθους μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων και των καινοτόμων μεθόδων ταχυφόρτισης για την υιοθέτηση ηλεκτρικών οχημάτων στην εξόρυξη, καθώς και την εντυπωσιακή εξέλιξη των αυτόνομων οχημάτων εξόρυξης. Η IDTechEx προβλέπει ότι η βιομηχανία ηλεκτρικών οχημάτων στην εξόρυξη θα αποτιμάται σε σχεδόν 23 δισ. δολάρια ΗΠΑ έως το 2044.

Πολλοί βλέπουν την ηλεκτροκίνηση ως το μέλλον των οχημάτων εξόρυξης, καθώς μπορεί να επιτύχει σημαντικές μειώσεις εκπομπών για τη βιομηχανία, είναι επίσης φθηνότερη, ασφαλέστερη και πιο παραγωγική για τη λειτουργία των ορυχείων. Ωστόσο, προτού γίνουν πραγματικότητα αυτά τα οφέλη, οι τεχνολογίες που σχετίζονται με τα ηλεκτρικά οχήματα, πρέπει να αναπτυχθούν διεξοδικά σε σημείο που η χρήση ενός τέτοιου οχήματος από μία εξορυκτική εταιρεία είναι όσο το δυνατόν πιο ομαλή. Η ανάπτυξη κατάλληλων τεχνολογιών μπαταριών και ταχυφόρτισης θα είναι ζωτικής σημασίας για τον εξηλεκτρισμό του κλάδου.

Οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου πιθανότατα θα αποτελέσουν μέρος της λύσης μείωσης των εκπομπών άνθρακα στα οχήματα εξόρυξης, αλλά η IDTechEx αναμένει ότι η ηλεκτροκίνηση μέσω μπαταριών θα είναι ο κυρίαρχος τρόπος για το μέλλον της εξόρυξης. Η τεχνολογία μπαταριών σε ένα ηλεκτρικό όχημα εξόρυξης θα απατήσει βελτιστοποίηση ώστε να καλύπτονται οι απαιτήσεις απόδοσης, συμπεριλαμβανομένης της αντοχής, της διάρκειας ζωής, της παραγωγικότητας και άλλων παραγόντων.

Τα οχήματα εξόρυξης διατίθενται σε μεγάλη γκάμα μεγεθών, επομένως οι μπαταρίες τους μπορεί επίσης να διαφέρουν σημαντικά όσον αφορά στην χωρητικότητα τους, από 100 kWh για ελαφρά οχήματα έως 2 MWh για μεγάλα ηλεκτρικά φορτηγά. Προμηθευτές μπαταριών που προσφέρουν ολοκληρωμένες λύσεις, συμπεριλαμβανομένων των CATL, ABB, και Northvolt, έχουν αναπτύξει προϊόντα που είναι κατάλληλα ειδικά για οχήματα εξόρυξης και οι εργασίες ανάπτυξης είναι υπό συνεχή εξέλιξη.

Οι NMC και LFP είναι οι δύο βασικές χημείες μπαταριών που έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι στιγμής στην εξόρυξη. Η ανάλυση της IDTechEx δείχνει ότι τα περισσότερα ηλεκτρικά οχήματα εξόρυξης (λίγο κάτω από το 80%) χρησιμοποιούν τεχνολογία LFP και αυτό οφείλεται στις συγκεκριμένες απαιτήσεις αυτών των οχημάτων. Πιο συγκεκριμένα, η χημεία LFP υπερισχύει στη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Η IDTechEx αναμένει ότι μερικά από τα πιο απαιτητικά οχήματα εξόρυξης, όπως τα φορτηγά μεταφοράς, θα υπερβούν κατά πολύ τη διάρκεια του κύκλου ζωής που παρέχεται από μία μπαταρία NMC ή LFP και θα απαιτήσουν πολλαπλές αντικαταστάσεις μπαταριών. Ελαχιστοποιώντας τη συχνότητα των αντικαταστάσεων με τη χρήση μιας μπαταρίας μεγαλύτερης διάρκειας ζωής, είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος για να γίνουν τα ηλεκτρικά οχήματα στην εξόρυξη πιο οικονομικά.

Η ασφάλεια είναι ένας άλλος κρίσιμος παράγοντας στην εξόρυξη, ειδικά όσον αφορά την πυρασφάλεια των μπαταριών σε υπόγειες σήραγγες. Οι μπαταρίες LFP θεωρούνται γενικά πιο ασφαλείς, γεγονός που περιορίζει τον σχετικό κίνδυνο που αντιμετωπίζουν οι εργαζόμενοι στα ορυχεία.

Κοιτάζοντας πέρα ​​από τις χημείες NMC και LFP, η IDTechEx αναμένει περισσότερες τεχνολογίες μπαταριών, όπως η LTO και η Na-ion, να συνεχίσουν να αναπτύσσονται και να καταστούν τελικά τεχνολιγικά και οικονομικά βιώσιμες για οχήματα εξόρυξης. Η χρήση αυτών των τεχνολογιών θα βασίζεται στο πόσο καλά μπορούν να ικανοποιήσουν τις ιδιαίτερες ανάγκες των οχημάτων.

Η φόρτιση των οχημάτων είναι ένα από τα κύρια εμπόδια στην υιοθέτηση των ηλεκτρικών οχημάτων στην εξόρυξη. Καθώς η συνήθης πρακτική του ανεφοδιασμού των οχημάτων με ορυκτά καύσιμα διαρκεί 10 έως 20 λεπτά, και η φόρτιση των μπαταριών συνήθως απαιτεί πολλές ώρες διακοπής λειτουργίας, είναι προφανές ότι θα προκύψουν ζητήματα παραγωγικότητας. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, οι κατασκευαστές εξοπλισμού εργάζονται σε μια ποικιλία καινοτόμων λύσεων για να καταστήσουν τους χρόνους διακοπής λειτουργίας πιο κοντά σε ένα επίπεδο με το οποίο είναι πιο συνηθισμένα τα ορυχεία.

Σε πολλές από αυτές τις λύσεις χρησιμοποιούνται συμβατικές μέθοδοι φόρτισης με καλώδιο, με τα περισσότερα ηλεκτρικά οχήματα εξόρυξης να χρησιμοποιούν γρήγορη φόρτιση σταθερού ρεύματος (DC). Οι κατασκευαστές εξοπλισμού προσπαθούν τώρα να χρησιμοποιήσουν μεθόδους όπως φόρτιση μέσω πολλαπλών εισαγωγών ισχύος και συστήματα φόρτισης με ισχύ στην τάξη των MW για να μειώσουν τους χρόνους φόρτισης μεταξύ 20 και 60 λεπτών. Αυτό οδηγεί σε κάποιο βαθμό στην αύξηση της παραγωγικότητας των οχημάτων, αλλά η φόρτιση με τόσο υψηλούς ρυθμούς μπορεί να επιταχύνει την υποβάθμιση των μπαταριών και να αυξήσει τη συχνότητα αντικατάστασης τους.

Η εναλλαγή μπαταριών είναι μια εναλλακτική λύση στη φόρτιση μέσω καλωδίου, η οποία εξετάζεται έντονα από τους κατασκευαστές εξορυκτικού εξοπλισμού, ιδιαίτερα για τα υπόγεια οχήματα. Η λύση αυτή περιλαμβάνει δύο πακέτα μπαταριών με δυνατότητα ανταλλαγής ανά όχημα, το ένα από τα οποία μπορεί να φορτίζει ενώ το άλλο βρίσκεται σε λειτουργία. Η εναλλαγή πραγματοποιείται σε σταθμούς ανταλλαγής με χρήση γερανού ή ανυψωτήρα σε μόλις 5 έως 10 λεπτά, καθιστώντας την ταχύτερη και από το συμβατικό ανεφοδιασμό με πετρέλαιο. Η εναλλαγή μπαταριών είναι εξαιρετική για την παραγωγικότητα, αλλά μπορεί να είναι πιο ακριβή σε ορισμένα σενάρια και θα απαιτήσει ειδικό χώρο και υποδομές.

Η συνεχής φόρτιση παίζει επίσης ρόλο στην εξόρυξη. Τα οχήματα μπορούν να φορτίζονται σε κύκλο χρησιμοποιώντας ράγες ισχύος ή εναέριες αλυσοφόρες γραμμές κατά μήκος των κύριων διαδρομών. Η τεχνολογία αυτή έχει τη δυνατότητα να εξαλείψει πλήρως το χρόνο διακοπής λειτουργίας που απαιτείται για τη φόρτιση και να μεγιστοποιήσει την παραγωγικότητα, αλλά εξακολουθεί να αναπτύσσεται και να έχει τη μικρότερη χρήση.

Όλες οι παραπάνω μέθοδοι φόρτισης είναι πιθανό να παίξουν ρόλο στον εξηλεκτρισμό του κλάδου, με διαφορετικές μεθόδους που θα χρησιμοποιούνται για διαφορετικά οχήματα ανάλογα με τις τεχνικές απαιτήσεις και τις απαιτήσεις του κύκλου εργασίας τους. Ωστόσο, οι κατασκευαστές εξοπλισμού και οι πάροχοι λύσεων φόρτισης εξακολουθούν να εργάζονται για τη βελτιστοποίηση των τεχνολογιών τους.

Η εξορυκτική βιομηχανία ήταν ιστορικά εντάσεως εργασίας και ενέχει σοβαρούς εργασιακούς κινδύνους. Οι οδηγοί οχημάτων εργάζονται σε μεγάλες βάρδιες σε συνθήκες υψηλών θερμοκρασιών και θορύβου, γεγονός που μπορεί να συμβάλει σε ατυχήματα στο χώρο εργασίας και να προκαλέσει τραυματισμό ή απώλεια ζωής. Η αυτοματοποίηση των οχημάτων είναι ένας τρόπος για τους χειριστές να ελαχιστοποιήσουν το ανθρώπινο κόστος της εξόρυξης και να βελτιώσουν τη συνολική ασφάλεια.

Η βιομηχανία εξόρυξης είναι επίσης ιδιαίτερα κατάλληλη για την αυτοματοποίηση. Τα περισσότερα οχήματα ταξιδεύουν στις ίδιες γενικές διαδρομές με λίγες διασταυρώσεις και περιορισμένη εξωτερική κυκλοφορία. Τα οδικά δίκτυα ενός ορυχείου αντιπροσωπεύουν έναν πολύ περιορισμένο τομέα επιχειρησιακής σχεδίασης για ένα αυτόνομο όχημα.

Για αυτούς τους λόγους τα αυτόνομα οχήματα εξόρυξης εισήλθαν για πρώτη φορά στην αγορά ήδη από τη δεκαετία του 1990 (πολύ πριν από τα ηλεκτρικά οχήματα εξόρυξης), με την Caterpillar να τα εισάγει ως πρόσθετη υπηρεσία για τα φορτηγά της. Η χρήση αυτών αυξανόταν σταθερά μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 2010, προτού υπάρξει μια έκρηξη της υιοθέτησης τους τα τελευταία 5 χρόνια, ένα άλμα από περίπου 500 αυτόνομα οχήματα εξόρυξης παγκοσμίως σε πάνω από 1.000 σε αυτό το χρονικό διάστημα.

Αυτή η υιοθέτηση έχει υποβοηθηθεί από τη συνεχή ανάπτυξη αισθητήρων, αλγορίθμων αντίληψης και δικτύων επικοινωνίας. Τα αυτόνομα οχήματα χρησιμοποιούν μια σειρά αισθητήρων, συμπεριλαμβανομένων καμερών, ραντάρ και LiDAR διαφορετικών μηκών κύματος, προκειμένου να λειτουργούν σε όλες τις συνθήκες φωτός και καιρικών συνθηκών. Όλοι αυτοί οι αισθητήρες πρέπει να είναι ανθεκτικοί στα ιδιαίτερα απαιτητικά περιβάλλοντα της εξόρυξης. Οι αλγόριθμοι αντίληψης βοηθούν στην ανίχνευση κινδύνων στην πορεία ενός οχήματος και ελαχιστοποιούν την επίδραση της σκόνης και της υγρασίας που συναντώνται στα ορυχεία στην αυτόνομη λειτουργία. Τέλος, η εγκατάσταση αξιόπιστων επιτόπιων δικτύων 5G επιτρέπει την επικοινωνία μεταξύ των οχημάτων και βελτιώνει περαιτέρω την ασφάλεια.

Με πληροφορίες από idtechex.com

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR