Balita

Mayroong ilang mga teknolohiya ng baterya at pag-charge na kailangang isaalang-alang kapag lumipat sa electromobility sa underground mining.

Ang mga sasakyan sa pagmimina na pinapagana ng baterya ay angkop na angkop para sa pagmimina sa ilalim ng lupa.Dahil hindi sila naglalabas ng mga gas na tambutso, binabawasan nila ang mga kinakailangan sa paglamig at bentilasyon, binabawasan ang mga paglabas ng greenhouse gas (GHG) at mga gastos sa pagpapanatili, at pinapabuti ang mga kondisyon sa pagtatrabaho.

Halos lahat ng kagamitan sa underground mine ngayon ay pinapagana ng diesel at lumilikha ng mga usok ng tambutso.Ito ang nagtutulak sa pangangailangan para sa malawak na sistema ng bentilasyon upang mapanatili ang kaligtasan para sa mga manggagawa.Bukod dito, habang ang mga operator ng minahan ngayon ay naghuhukay ng kasing lalim ng 4 km (13,123.4 ft.) upang ma-access ang mga deposito ng mineral, ang mga sistemang ito ay nagiging mas malaki.Ginagawa nitong mas magastos ang pag-install at pagtakbo at mas gutom sa enerhiya.

Kasabay nito, nagbabago ang merkado.Ang mga pamahalaan ay nagtatakda ng mga target sa kapaligiran at ang mga mamimili ay lalong handang magbayad ng premium para sa mga produktong pangwakas na maaaring magpakita ng mas mababang carbon footprint.Na lumilikha ng higit na interes sa pag-decarbonize ng mga mina.

Ang load, haul, and dump (LHD) machine ay isang magandang pagkakataon para gawin ito.Kinakatawan nila ang humigit-kumulang 80% ng pangangailangan ng enerhiya para sa underground na pagmimina habang inililipat nila ang mga tao at kagamitan sa pamamagitan ng minahan.

Ang paglipat sa mga sasakyang pinapagana ng baterya ay maaaring mag-decarbonize sa pagmimina at gawing simple ang mga sistema ng bentilasyon.

Nangangailangan ito ng mga baterya na may mataas na kapangyarihan at mahabang tagal - isang tungkulin na lampas sa mga kakayahan ng nakaraang teknolohiya.Gayunpaman, ang pananaliksik at pag-unlad sa nakalipas na ilang taon ay lumikha ng bagong lahi ng mga baterya ng lithium-ion (Li-ion) na may tamang antas ng pagganap, kaligtasan, abot-kaya at pagiging maaasahan.

Limang taong inaasahan

Kapag bumili ang mga operator ng mga LHD machine, inaasahan nila ang 5-taong buhay nang higit sa lahat dahil sa mahihirap na kondisyon.Ang mga makina ay kailangang maghatid ng mabibigat na kargada 24 na oras sa isang araw sa hindi pantay na mga kondisyon na may kahalumigmigan, alikabok at mga bato, mekanikal na shock at vibration.

Pagdating sa kapangyarihan, kailangan ng mga operator ang mga sistema ng baterya na tumutugma sa buhay ng makina.Ang mga baterya ay kailangan ding makatiis ng madalas at malalim na pag-charge at discharge cycle.Kailangan din nilang may kakayahang mag-fast charging para ma-maximize ang availability ng sasakyan.Nangangahulugan ito ng 4 na oras ng serbisyo sa isang pagkakataon, na tumutugma sa kalahating araw na pattern ng shift.

Pagpapalit ng baterya kumpara sa mabilis na pag-charge

Ang pagpapalit ng baterya at mabilis na pag-charge ay lumitaw bilang dalawang opsyon para makamit ito.Ang pagpapalit ng baterya ay nangangailangan ng dalawang magkaparehong hanay ng mga baterya - isa na nagpapagana sa sasakyan at isa na naka-charge.Pagkatapos ng 4 na oras na shift, ang naubos na baterya ay papalitan ng bagong charge.

Ang kalamangan ay hindi ito nangangailangan ng mataas na power charging at kadalasang maaaring suportahan ng kasalukuyang electrical infrastructure ng minahan.Gayunpaman, ang pagpapalit ay nangangailangan ng pag-angat at paghawak, na lumilikha ng karagdagang gawain.

Ang isa pang diskarte ay ang paggamit ng isang baterya na may kakayahang mabilis na mag-charge sa loob ng humigit-kumulang 10 minuto sa mga pag-pause, break at pagbabago ng shift.Tinatanggal nito ang pangangailangan na lumipat ng mga baterya, na ginagawang mas simple ang buhay.

Gayunpaman, ang mabilis na pagsingil ay umaasa sa isang high-power na koneksyon sa grid at maaaring kailanganin ng mga operator ng minahan na i-upgrade ang kanilang mga imprastraktura ng kuryente o mag-install ng imbakan ng enerhiya sa gilid ng daan, lalo na para sa mas malalaking fleet na kailangang mag-charge nang sabay-sabay.

Li-ion chemistry para sa pagpapalit ng baterya

Ang pagpili sa pagitan ng pagpapalit at mabilis na pag-charge ay nagpapaalam kung aling uri ng chemistry ng baterya ang gagamitin.

Ang Li-ion ay isang umbrella term na sumasaklaw sa malawak na hanay ng mga electrochemistries.Maaaring gamitin ang mga ito nang paisa-isa o pinaghalo para maihatid ang kinakailangang cycle life, buhay ng kalendaryo, density ng enerhiya, mabilis na pag-charge, at kaligtasan.

Karamihan sa mga Li-ion na baterya ay ginawa gamit ang graphite bilang negatibong elektrod at may iba't ibang materyales bilang positibong elektrod, tulad ng lithium nickel-manganese-cobalt oxide (NMC), lithium nickel-cobalt aluminum oxide (NCA) at lithium iron phosphate (LFP). ).

Sa mga ito, ang NMC at LFP ay parehong nagbibigay ng magandang nilalaman ng enerhiya na may sapat na pagganap sa pag-charge.Ginagawa nitong perpekto ang alinman sa mga ito para sa pagpapalit ng baterya.

Isang bagong chemistry para sa mabilis na pag-charge

Para sa mabilis na pag-charge, lumitaw ang isang kaakit-akit na alternatibo.Ito ay lithium titanate oxide (LTO), na may positibong electrode na gawa sa NMC.Sa halip na grapayt, ang negatibong elektrod nito ay nakabatay sa LTO.

Nagbibigay ito sa mga baterya ng LTO ng ibang profile ng pagganap.Maaari silang tumanggap ng napakataas na power charging upang ang oras ng pag-charge ay maaaring kasing 10 minuto.Maaari din nilang suportahan ang tatlo hanggang limang beses na mas maraming cycle ng charge at discharge kaysa sa iba pang mga uri ng Li-ion chemistry.Isinasalin ito sa mas mahabang buhay sa kalendaryo.

Bilang karagdagan, ang LTO ay may napakataas na likas na kaligtasan dahil maaari itong makatiis sa mga pang-aabuso sa kuryente tulad ng malalim na paglabas o mga short circuit, pati na rin ang mekanikal na pinsala.

Pamamahala ng baterya

Ang isa pang mahalagang salik sa disenyo para sa mga OEM ay ang electronic monitoring at control.Kailangan nilang isama ang sasakyan sa isang battery management system (BMS) na namamahala sa performance habang pinoprotektahan ang kaligtasan sa buong system.

Ang isang mahusay na BMS ay makokontrol din ang singil at paglabas ng mga indibidwal na mga cell upang mapanatili ang isang pare-pareho ang temperatura.Tinitiyak nito ang pare-parehong pagganap at pinapalaki ang buhay ng baterya.Magbibigay din ito ng feedback sa state of charge (SOC) at state of health (SOH).Ang mga ito ay mahalagang tagapagpahiwatig ng buhay ng baterya, na ipinapakita ng SOC kung gaano katagal kayang patakbuhin ng operator ang sasakyan sa panahon ng shift, at ang SOH ay isang indicator ng natitirang buhay sa kalendaryo.

Kakayahang plug-and-play

Pagdating sa pagtukoy ng mga sistema ng baterya para sa mga sasakyan, makatuwirang gumamit ng mga module.Inihahambing ito sa alternatibong paraan ng pagtatanong sa mga tagagawa ng baterya na bumuo ng mga pinasadyang sistema ng baterya para sa bawat sasakyan.

Ang malaking benepisyo ng modular na diskarte ay ang mga OEM ay maaaring bumuo ng isang pangunahing platform para sa maraming sasakyan.Pagkatapos ay maaari silang magdagdag ng mga module ng baterya sa serye upang bumuo ng mga string na naghahatid ng kinakailangang boltahe para sa bawat modelo.Ito ang namamahala sa power output.Pagkatapos ay maaari nilang pagsamahin ang mga string na ito nang magkatulad upang mabuo ang kinakailangang kapasidad ng pag-iimbak ng enerhiya at magbigay ng kinakailangang tagal.

Ang mabibigat na kargada sa pagmimina sa ilalim ng lupa ay nangangahulugan na ang mga sasakyan ay kailangang maghatid ng mataas na kapangyarihan.Tumatawag iyon para sa mga sistema ng baterya na may rating na 650-850V.Habang ang pag-uprate sa mas matataas na boltahe ay magbibigay ng mas mataas na kapangyarihan, hahantong din ito sa mas mataas na gastos ng system, kaya pinaniniwalaan na ang mga system ay mananatili sa ibaba 1,000V para sa nakikinita na hinaharap.

Upang makamit ang 4 na oras ng tuluy-tuloy na operasyon, ang mga designer ay karaniwang naghahanap ng kapasidad ng pag-iimbak ng enerhiya na 200-250 kWh, bagama't ang ilan ay mangangailangan ng 300 kWh o mas mataas.

Ang modular na diskarte na ito ay tumutulong sa mga OEM na kontrolin ang mga gastos sa pagpapaunlad at bawasan ang oras sa merkado sa pamamagitan ng pagbabawas ng pangangailangan para sa pagsubok ng uri.Dahil dito, nakabuo si Saft ng plug-and-play na solusyon sa baterya na available sa parehong NMC at LTO electrochemistries.

Isang praktikal na paghahambing

Upang madama kung ano ang paghahambing ng mga module, sulit na tingnan ang dalawang alternatibong sitwasyon para sa karaniwang LHD na sasakyan batay sa pagpapalit ng baterya at mabilis na pag-charge.Sa parehong mga sitwasyon, ang sasakyan ay tumitimbang ng 45 toneladang walang kargamento at 60 toneladang punong-puno na may kapasidad ng pagkarga na 6-8 m3 (7.8-10.5 yd3).Upang paganahin ang isang katulad na paghahambing, ang Saft ay nagvisualize ng mga baterya na may katulad na timbang (3.5 tonelada) at volume (4 m3 [5.2 yd3]).

Sa sitwasyong pagpapalit ng baterya, ang baterya ay maaaring batay sa alinman sa NMC o LFP chemistry at susuportahan ang 6 na oras na paglilipat ng LHD mula sa laki at timbang na sobre.Ang dalawang baterya, na na-rate sa 650V na may kapasidad na 400 Ah, ay mangangailangan ng 3-oras na singil kapag pinalitan ang sasakyan.Ang bawat isa ay tatagal ng 2,500 cycle sa kabuuang buhay ng kalendaryo na 3-5 taon.

Para sa mabilis na pagcha-charge, ang isang onboard na baterya ng LTO na may parehong mga dimensyon ay ire-rate sa 800V na may kapasidad na 250 Ah, na naghahatid ng 3 oras na operasyon na may 15 minutong ultra-fast na singil.Dahil ang chemistry ay maaaring makatiis ng marami pang cycle, ito ay maghahatid ng 20,000 cycle, na may inaasahang buhay sa kalendaryo na 5-7 taon.

Sa totoong mundo, maaaring gamitin ng isang taga-disenyo ng sasakyan ang diskarteng ito upang matugunan ang mga kagustuhan ng isang customer.Halimbawa, pagpapahaba ng tagal ng shift sa pamamagitan ng pagtaas ng kapasidad ng pag-iimbak ng enerhiya.

Flexible na disenyo

Sa huli, ang mga operator ng minahan ang pipili kung mas gusto nila ang pagpapalit ng baterya o mabilis na pag-charge.At ang kanilang pagpili ay maaaring mag-iba depende sa kuryente at espasyong magagamit sa bawat isa sa kanilang mga site.

Samakatuwid, mahalaga para sa mga tagagawa ng LHD na bigyan sila ng kakayahang pumili.