Lajme

Ekzistojnë disa teknologji të baterive dhe karikimit të cilat duhet të merren parasysh gjatë kalimit në elektromobilitet në miniera nëntokësore.

Automjetet e minierave me bateri janë të përshtatshme në mënyrë ideale për miniera nëntokësore.Për shkak se nuk lëshojnë gazra të shkarkimit, ato reduktojnë kërkesat për ftohje dhe ventilim, zvogëlojnë emetimet e gazeve serrë (GHG) dhe kostot e mirëmbajtjes dhe përmirësojnë kushtet e punës.

Pothuajse të gjitha pajisjet e minierave nëntokësore sot janë me naftë dhe krijojnë tymra të shkarkimit.Kjo nxit nevojën për sisteme të gjera ventilimi për të ruajtur sigurinë për punëtorët.Për më tepër, ndërsa operatorët e sotëm të minierave po gërmojnë deri në 4 km thellë (13,123.4 ft.) për të hyrë në depozitat e xehes, këto sisteme bëhen në mënyrë eksponenciale më të mëdha.Kjo i bën ato më të kushtueshme për t'u instaluar dhe funksionuar dhe më shumë energji të uritur.

Në të njëjtën kohë, tregu po ndryshon.Qeveritë po vendosin objektiva mjedisore dhe konsumatorët janë gjithnjë e më të gatshëm të paguajnë një çmim për produktet përfundimtare që mund të demonstrojnë një gjurmë më të ulët të karbonit.Kjo po krijon më shumë interes për dekarbonizimin e minierave.

Makinat e ngarkimit, tërheqjes dhe hedhjes (LHD) janë një mundësi e shkëlqyer për ta bërë këtë.Ato përfaqësojnë rreth 80% të kërkesës për energji për minierat nëntokësore pasi lëvizin njerëz dhe pajisje nëpër minierë.

Kalimi në automjete me bateri mund të dekarbonizojë minierat dhe të thjeshtojë sistemet e ventilimit.

Kjo kërkon bateri me fuqi të lartë dhe kohëzgjatje të gjatë – një detyrë që ishte përtej aftësive të teknologjisë së mëparshme.Megjithatë, kërkimi dhe zhvillimi gjatë viteve të fundit ka krijuar një racë të re të baterive litium-jon (Li-ion) me nivelin e duhur të performancës, sigurisë, përballueshmërisë dhe besueshmërisë.

Pritshmëri pesëvjeçare

Kur operatorët blejnë makineri LHD, për shkak të kushteve të vështira presin një jetë maksimumi 5-vjeçare.Makineritë duhet të transportojnë ngarkesa të rënda 24 orë në ditë në kushte të pabarabarta me lagështi, pluhur dhe gurë, goditje mekanike dhe dridhje.

Kur bëhet fjalë për energjinë, operatorët kanë nevojë për sisteme baterish që përputhen me jetëgjatësinë e makinës.Bateritë gjithashtu duhet t'i rezistojnë cikleve të shpeshta dhe të thella të ngarkimit dhe shkarkimit.Ata gjithashtu duhet të jenë të aftë për karikim të shpejtë për të maksimizuar disponueshmërinë e automjetit.Kjo do të thotë 4 orë shërbim në të njëjtën kohë, që përputhet me modelin e ndërrimit gjysmëditor.

Ndërrimi i baterisë kundrejt karikimit të shpejtë

Ndërrimi i baterisë dhe karikimi i shpejtë u shfaqën si dy opsionet për ta arritur këtë.Ndërrimi i baterive kërkon dy grupe identike baterish - një që furnizon me energji automjetin dhe një në ngarkim.Pas një ndërrimi 4-orësh, bateria e shpenzuar zëvendësohet me një të sapokarikuar.

Avantazhi është se kjo nuk ka nevojë për karikim me fuqi të lartë dhe zakonisht mund të mbështetet nga infrastruktura elektrike ekzistuese e minierës.Megjithatë, ndryshimi kërkon ngritjen dhe trajtimin, gjë që krijon një detyrë shtesë.

Qasja tjetër është përdorimi i një baterie të vetme të aftë për karikim të shpejtë brenda rreth 10 minutave gjatë pauzave, pushimeve dhe ndryshimeve të turneve.Kjo eliminon nevojën për të ndërruar bateritë, duke e bërë jetën më të thjeshtë.

Megjithatë, karikimi i shpejtë mbështetet në një lidhje të rrjetit me fuqi të lartë dhe operatorët e minierave mund të kenë nevojë të përmirësojnë infrastrukturën e tyre elektrike ose të instalojnë magazinimin e energjisë buzë rrugës, veçanërisht për flotat më të mëdha që duhet të karikojnë njëkohësisht.

Kimi li-jon për ndërrimin e baterive

Zgjedhja midis ndërrimit dhe karikimit të shpejtë informon se cilin lloj kimie të baterisë duhet përdorur.

Li-ion është një term ombrellë që mbulon një gamë të gjerë të elektrokimive.Këto mund të përdoren individualisht ose të përziera për të ofruar jetëgjatësinë e kërkuar të ciklit, jetëgjatësinë kalendarike, densitetin e energjisë, karikimin e shpejtë dhe sigurinë.

Shumica e baterive Li-jon janë bërë me grafit si elektrodë negative dhe kanë materiale të ndryshme si elektroda pozitive, si oksidi litium nikel-mangan-kobalt (NMC), nikel-kobalt litium oksid alumini (NCA) dhe fosfat litium hekuri (LFP). ).

Nga këto, NMC dhe LFP të dyja ofrojnë përmbajtje të mirë energjie me performancë të mjaftueshme karikimi.Kjo e bën njërën nga këto ideale për ndërrimin e baterive.

Një kimi e re për karikim të shpejtë

Për karikim të shpejtë, është shfaqur një alternativë tërheqëse.Ky është oksidi i titanatit të litiumit (LTO), i cili ka një elektrodë pozitive të bërë nga NMC.Në vend të grafitit, elektroda e saj negative bazohet në LTO.

Kjo u jep baterive LTO një profil të ndryshëm të performancës.Ata mund të pranojnë karikim me fuqi shumë të lartë, kështu që koha e karikimit mund të jetë deri në 10 minuta.Ata gjithashtu mund të mbështesin tre deri në pesë herë më shumë cikle ngarkimi dhe shkarkimi sesa llojet e tjera të kimisë Li-jon.Kjo përkthehet në një jetë më të gjatë kalendarike.

Përveç kësaj, LTO ka një siguri jashtëzakonisht të lartë të natyrshme pasi mund t'i rezistojë abuzimit elektrik si shkarkimi i thellë ose qarqet e shkurtra, si dhe dëmtimet mekanike.

Menaxhimi i baterisë

Një faktor tjetër i rëndësishëm i projektimit për OEM-të është monitorimi dhe kontrolli elektronik.Ata duhet të integrojnë automjetin me një sistem të menaxhimit të baterive (BMS) që menaxhon performancën duke mbrojtur sigurinë në të gjithë sistemin.

Një BMS e mirë do të kontrollojë gjithashtu ngarkesën dhe shkarkimin e qelizave individuale për të mbajtur një temperaturë konstante.Kjo siguron performancë të qëndrueshme dhe maksimizon jetëgjatësinë e baterisë.Ai gjithashtu do të ofrojë komente mbi gjendjen e ngarkuar (SOC) dhe gjendjen e shëndetit (SOH).Këta janë tregues të rëndësishëm të jetëgjatësisë së baterisë, me SOC që tregon se sa më gjatë mund ta përdorë operatori automjetin gjatë një ndërrimi dhe SOH është një tregues i jetëgjatësisë së mbetur kalendarike.

Aftësia "Plug-and-play".

Kur bëhet fjalë për specifikimin e sistemeve të baterive për automjetet, ka shumë kuptim përdorimi i moduleve.Kjo krahasohet me qasjen alternative për t'u kërkuar prodhuesve të baterive të zhvillojnë sisteme baterish të përshtatura për çdo automjet.

Përfitimi i madh i qasjes modulare është se OEM-të mund të zhvillojnë një platformë bazë për automjete të shumta.Më pas ata mund të shtojnë module baterie në seri për të ndërtuar vargje që ofrojnë tensionin e kërkuar për secilin model.Kjo rregullon fuqinë dalëse.Më pas ata mund t'i kombinojnë këto vargje paralelisht për të ndërtuar kapacitetin e kërkuar të ruajtjes së energjisë dhe për të siguruar kohëzgjatjen e kërkuar.

Ngarkesat e rënda në miniera nëntokësore nënkuptojnë se automjetet duhet të japin fuqi të lartë.Kjo kërkon sisteme baterish të vlerësuara në 650-850 V.Ndërsa përmirësimi në tensione më të larta do të siguronte fuqi më të lartë, do të çonte gjithashtu në kosto më të larta të sistemit, kështu që besohet se sistemet do të mbeten nën 1000 V për të ardhmen e parashikueshme.

Për të arritur 4 orë funksionim të vazhdueshëm, projektuesit zakonisht kërkojnë kapacitet të ruajtjes së energjisë prej 200-250 kWh, edhe pse disave u duhen 300 kWh ose më shumë.

Kjo qasje modulare i ndihmon OEM-të të kontrollojnë kostot e zhvillimit dhe të reduktojnë kohën në treg duke reduktuar nevojën për testimin e tipit.Duke pasur parasysh këtë, Saft zhvilloi një zgjidhje baterie plug-and-play të disponueshme si në elektrokiminë NMC ashtu edhe në LTO.

Një krahasim praktik

Për të kuptuar se si krahasohen modulet, ia vlen të shikoni dy skenarë alternativë për një automjet tipik LHD bazuar në ndërrimin e baterisë dhe karikimin e shpejtë.Në të dy skenarët, mjeti peshon 45 ton pa ngarkesë dhe 60 ton të ngarkuar plotësisht me një kapacitet ngarkese 6-8 m3 (7,8-10,5 yd3).Për të mundësuar një krahasim të ngjashëm, Saft vizualizoi bateritë me peshë të ngjashme (3,5 ton) dhe vëllim (4 m3 [5,2 yd3]).

Në skenarin e shkëmbimit të baterisë, bateria mund të bazohet në kiminë NMC ose LFP dhe do të mbështeste një zhvendosje 6-orëshe të LHD nga zarfi i madhësisë dhe peshës.Dy bateritë, të vlerësuara në 650 V me kapacitet 400 Ah, do të kërkonin një karikim 3-orësh kur të ndërroheshin nga automjeti.Secili do të zgjasë 2500 cikle për një jetë totale kalendarike prej 3-5 vjetësh.

Për karikim të shpejtë, një bateri e vetme LTO në bord me të njëjtat dimensione do të vlerësohej në 800 V me kapacitet 250 Ah, duke ofruar 3 orë funksionim me një karikim ultra të shpejtë 15-minutësh.Për shkak se kimia mund t'i rezistojë shumë cikleve të tjera, ajo do të jepte 20,000 cikle, me një jetë të pritshme kalendarike prej 5-7 vjet.

Në botën reale, një projektues automjetesh mund të përdorë këtë qasje për të përmbushur preferencat e një klienti.Për shembull, zgjatja e kohëzgjatjes së ndërrimit duke rritur kapacitetin e ruajtjes së energjisë.

Dizajn fleksibël

Në fund të fundit, do të jenë operatorët e minierës ata që do të zgjedhin nëse preferojnë ndërrimin e baterive apo karikimin e shpejtë.Dhe zgjedhja e tyre mund të ndryshojë në varësi të fuqisë elektrike dhe hapësirës së disponueshme në secilën prej vendeve të tyre.

Prandaj, është e rëndësishme që prodhuesit e LHD t'u ofrojnë atyre fleksibilitetin për të zgjedhur.