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Ci hè parechje tecnulugia di batterie è di carica chì deve esse cunsideratu quandu si passa à l'elettromobilità in a minera sotterranea.

I veiculi minieri alimentati da batterie sò ideali per a minera sotterranea.Perchè ùn emettenu micca gasi di scarico, riducenu i requisiti di raffreddamentu è di ventilazione, riducenu l'emissioni di gas serra (GHG) è i costi di mantenimentu, è migliurà e cundizioni di travagliu.

Quasi tutti l'equipaggiu di miniera sotterranea oghje sò alimentati à diesel è creanu fumi di scarico.Questu impone a necessità di sistemi di ventilazione estensivi per mantene a sicurità per i travagliadori.Inoltre, cum'è l'operatori di a miniera d'oghje scavanu finu à 4 km (13.123,4 ft.) per accede à i dipositi di minerali, questi sistemi diventanu esponenzialmente più grande.Ciò li rende più costosi da installare e da funzionare e più affamati di energia.

À u listessu tempu, u mercatu hè cambiatu.I guverni stabiliscenu obiettivi ambientali è i cunsumatori sò sempre più disposti à pagà una prima per i prudutti finali chì ponu dimustrà una impronta di carbonu più bassa.Questu hè chì crea più interessu in a decarbonizazione di e mine.

E macchine di carica, trasportu è dump (LHD) sò una excelente opportunità per fà questu.Rappresentanu circa 80% di a dumanda d'energia per a minera sotterranea mentre movenu e persone è l'equipaggiu attraversu a minera.

Passà à i veiculi alimentati da a batteria pò decarbonizà a minera è simplificà i sistemi di ventilazione.

Questu hè bisognu di batterie cù alta putenza è longa durata - un duvere chì era fora di e capacità di a tecnulugia precedente.Tuttavia, a ricerca è u sviluppu in l'ultimi anni hà creatu una nova razza di batterie di lithium-ion (Li-ion) cù u livellu ghjustu di prestazioni, sicurezza, accessibilità è affidabilità.

Aspettativa di cinque anni

Quandu l'operatori compranu macchine LHD, aspettanu una vita di 5 anni à u più per via di e cundizioni duru.E macchine anu bisognu di trasportu carichi pesanti 24 ore à ghjornu in cundizioni irregolari cù umidità, polvera è rocce, scossa meccanica è vibrazione.

Quandu si tratta di putere, l'operatori necessitanu sistemi di batterie chì currispondenu à a vita di a macchina.E batterie anu ancu bisognu di sustene i cicli di carica è scaricamentu frequenti è prufonda.Hanu ancu bisognu di esse capace di carica veloce per maximizà a dispunibilità di u veiculu.Questu significa 4 ore di serviziu à u mumentu, chì currisponde à u mudellu di turnu di mezza ghjurnata.

Scambiu di batteria versus carica rapida

U scambiu di batteria è a carica rapida sò emerse cum'è e duie opzioni per ottene questu.U scambiu di batterie richiede duie batterie identiche - una chì alimenta u veiculu è una in carica.Dopu un turnu di 4 ore, a bateria spenta hè rimpiazzata cù una nova carica.

U vantaghju hè chì questu ùn hà micca bisognu di carica d'alta putenza è pò esse generalmente supportatu da l'infrastruttura elettrica esistente di a miniera.Tuttavia, u cambiamentu richiede l'elevazione è a manipulazione, chì crea un compitu extra.

L'altru approcciu hè di utilizà una sola batteria capace di carica rapida in circa 10 minuti durante pause, pause è cambiamenti di turnu.Questu elimina a necessità di cambià e batterie, rendendu a vita più simplice.

Tuttavia, a carica rapida si basa in una cunnessione di rete d'alta putenza è l'operatori di a miniera puderanu avè bisognu di aghjurnà a so infrastruttura elettrica o installà un almacenamentu di energia in strada, in particulare per flotte più grande chì anu bisognu di carica simultaneamente.

Chimica di Li-ion per u scambiu di bateria

L'scelta trà scambià è carica rapida informa quale tipu di chimica di a bateria à aduprà.

Li-ion hè un termu ombrello chì copre una larga gamma di elettrochimie.Questi ponu esse aduprati individualmente o mischiati per furnisce a vita di u ciclu necessariu, a vita di u calendariu, a densità di energia, a carica rapida è a sicurità.

A maiò parte di e batterie Li-ion sò fatte cù grafite cum'è l'elettrodu negativu è anu materiali diffirenti cum'è l'elettrodu pusitivu, cum'è l'ossidu di lithium nickel-manganese-cobalt (NMC), lithium nickel-cobalt aluminium oxide (NCA) è lithium ferru phosphate (LFP). ).

Di questi, NMC è LFP furnenu tramindui un bonu cuntenutu energeticu cù un rendimentu di carica abbastanza.Questu facenu unu di questi ideali per u scambiu di bateria.

Una nova chimica per a carica rapida

Per a carica rapida, hè emersa una alternativa attraente.Questu hè l'ossidu di titanate di lithium (LTO), chì hà un elettrodu pusitivu fattu da NMC.Invece di grafite, u so elettrodu negativu hè basatu annantu à LTO.

Questu dà e batterie LTO un prufilu di prestazione sfarente.Puderanu accettà una carica di putenza assai alta per chì u tempu di carica pò esse menu di 10 minuti.Puderanu ancu sustene da trè à cinque volte più cicli di carica è scaricamentu cà l'altri tipi di chimica di Li-ion.Questu si traduce in una vita di u calendariu più longu.

Inoltre, LTO hà una sicurità inherente estremamente alta, postu chì pò resiste à l'abusu elettricu, cum'è a scarica profonda o i cortu circuiti, è ancu i danni meccanichi.

Gestione di batterie

Un altru fattore di cuncepimentu impurtante per i OEM hè u monitoraghju è u cuntrollu elettronicu.Hanu bisognu di integrà u veiculu cù un sistema di gestione di batterie (BMS) chì gestisce u rendiment mentre prutegge a sicurità in tuttu u sistema.

Un bonu BMS cuntrullà ancu a carica è a scaricamentu di e cellule individuali per mantene una temperatura constante.Questu assicura un rendimentu consistente è maximizeghja a vita di a bateria.Darà ancu feedback nantu à u statu di carica (SOC) è u statu di salute (SOH).Quessi sò indicatori impurtanti di a vita di a bateria, cù SOC chì mostra quantu più l'operatore pò eseguisce u veiculu durante un turnu, è SOH hè un indicatore di a vita di u calendariu restante.

Capacità plug-and-play

Quandu si tratta di specificà i sistemi di batterie per i veiculi, hè assai sensu di utilizà moduli.Questu hè paragunatu cù l'approcciu alternativu di dumandà à i pruduttori di batterie per sviluppà sistemi di batterie adattati per ogni veiculu.

U grande benefiziu di l'approcciu modulare hè chì i OEM ponu sviluppà una piattaforma basica per parechje veiculi.Puderanu dopu aghjunghje moduli di batterie in serie per custruisce stringhe chì furniscenu a tensione necessaria per ogni mudellu.Questu guverna a putenza di output.Puderanu allora cunghjuntà sti stringi in parallelu per custruisce a capacità di almacenamentu d'energia necessaria è furnisce a durata necessaria.

I carichi pesanti in ghjocu in a minera sotterranea significanu chì i veiculi anu bisognu di furnisce una putenza alta.Chì chjama per sistemi di batterie valutati à 650-850V.Mentre chì l'uprating à i voltaggi più alti furnissi una putenza più altu, puderia ancu purtà à i costi di u sistema più alti, cusì si crede chì i sistemi resteranu sottu à 1,000V per u futuru prevedibile.

Per ottene 4 ore di funziunamentu cuntinuu, i diseggiani sò tipicamenti à circà una capacità di almacenamento di energia di 200-250 kWh, ancu s'ellu ci hè bisognu di 300 kWh o più.

Stu approcciu modulare aiuta l'OEM à cuntrullà i costi di sviluppu è riduce u tempu à u mercatu riducendu a necessità di teste di tipu.In cunsiquenza di questu, Saft hà sviluppatu una soluzione di batteria plug-and-play dispunibule in l'elettrochimie NMC è LTO.

Un paragone praticu

Per fà una idea di cumu si paragunanu i moduli, vale a pena guardà dui scenarii alternativi per un veiculu LHD tipicu basatu nantu à u scambiu di bateria è a carica rapida.In i dui scenarii, u veiculu pesa 45 tunnellate senza carica è 60 tunnellate cumpletamente caricate cù una capacità di carica di 6-8 m3 (7,8-10,5 yd3).Per attivà una comparazione simili, Saft hà visualizatu batterie di pesu simili (3,5 tunnellate) è volumi (4 m3 [5,2 yd3]).

In u scenariu di scambiu di batterie, a bateria puderia esse basatu nantu à a chimica NMC o LFP è sustene un cambiamentu di LHD di 6 ore da a dimensione è u pesu.E duie batterie, valutate à 650V cù una capacità di 400 Ah, avarianu bisognu di una carica di 3 ore quandu sò scambiate da u veiculu.Ognunu durà 2.500 cicli nantu à una vita di u calendariu tutale di 3-5 anni.

Per a carica rapida, una sola batteria LTO a bordo di e stesse dimensioni seria valutata à 800V cù una capacità di 250 Ah, furnisce 3 ore di funziunamentu cù una carica ultra-rapida di 15 minuti.Perchè a chimica pò sustene assai più ciculi, furnisce 20.000 cicli, cù una vita di u calendariu previstu di 5-7 anni.

In u mondu reale, un designer di veiculi puderia utilizà stu approcciu per scuntrà e preferenze di u cliente.Per esempiu, allungendu a durata di u turnu aumentendu a capacità di almacenamentu di energia.

Disegnu flessibile

In ultimamente, seranu l'operatori di a miniera chì sceglienu s'ellu preferiscenu scambià a batteria o carica rapida.È a so scelta pò varià secondu a putenza elettrica è u spaziu dispunibile in ognunu di i so siti.

Per quessa, hè impurtante per i pruduttori di LHD per furnisce elli cù a flessibilità di sceglie.