Жаңалықтар

Жерасты тау-кен жұмыстарында электромобильділікке көшу кезінде ескеру қажет бірнеше аккумулятор мен зарядтау технологиялары бар.

Аккумулятормен жұмыс істейтін тау-кен машиналары жерасты тау-кен жұмыстарына өте қолайлы.Олар пайдаланылған газдарды шығармайтындықтан, салқындату және желдету талаптарын азайтады, парниктік газдар (ПГ) шығарындыларын және техникалық қызмет көрсету шығындарын азайтады және жұмыс жағдайын жақсартады.

Бүгінгі күні жерасты шахтасының барлық дерлік жабдықтары дизельді отпен жұмыс істейді және пайдаланылған түтіндерді тудырады.Бұл жұмысшылардың қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін кеңейтілген желдету жүйелерін қажет етеді.Оның үстіне, бүгінгі кеніш операторлары кен орындарына қол жеткізу үшін 4 км (13 123,4 фут) тереңдікте қазып жатқандықтан, бұл жүйелер экспоненциалды түрде ұлғаяды.Бұл оларды орнату және іске қосу үшін қымбатырақ және энергияны көбірек қажет етеді.

Сонымен қатар, нарық өзгеруде.Үкіметтер қоршаған ортаны қорғау мақсаттарын белгілеп жатыр және тұтынушылар көміртегі ізін төмендететін соңғы өнімдер үшін сыйлықақы төлеуге дайын.Бұл шахталарды декарбонизациялауға көбірек қызығушылық тудырады.

Жүктеу, тасымалдау және төгу (LHD) машиналары - мұны істеу үшін тамаша мүмкіндік.Олар жерасты тау-кен жұмыстарына қажетті энергияның шамамен 80% құрайды, өйткені олар шахта арқылы адамдар мен жабдықтарды жылжытады.

Аккумулятормен жұмыс істейтін көліктерге ауысу тау-кен жұмыстарын декарбонизациялауға және желдету жүйелерін жеңілдетуге мүмкіндік береді.

Бұл жоғары қуатты және ұзақ қызмет ету мерзімі бар аккумуляторларды қажет етеді - бұл бұрынғы технология мүмкіндіктерінен тыс міндет.Дегенмен, соңғы бірнеше жылдағы зерттеулер мен әзірлемелер дұрыс өнімділік, қауіпсіздік, қолжетімділік және сенімділік деңгейі бар литий-ионды (Li-ion) батареялардың жаңа түрін жасады.

Бес жылдық күту

Операторлар LHD машиналарын сатып алғанда, қиын жағдайларға байланысты ең көп дегенде 5 жыл қызмет етеді деп күтеді.Ылғал, шаң және тау жыныстары, механикалық соққы және діріл бар біркелкі емес жағдайларда машиналар тәулік бойы ауыр жүктерді тасымалдауы керек.

Қуатқа келетін болсақ, операторларға құрылғының қызмет ету мерзіміне сәйкес келетін батарея жүйелері қажет.Сондай-ақ батареялар жиі және терең зарядтау және разряд циклдарына төтеп беруі керек.Сондай-ақ олар көліктің қолжетімділігін арттыру үшін жылдам зарядтауға қабілетті болуы керек.Бұл жарты күндік ауысым үлгісіне сәйкес бір уақытта 4 сағат қызмет көрсетуді білдіреді.

Батареяны ауыстыру және жылдам зарядтау

Батареяны ауыстыру және жылдам зарядтау бұған қол жеткізудің екі нұсқасы ретінде пайда болды.Батареяны ауыстыру үшін екі бірдей аккумулятор жинағы қажет – біреуі көлікті қуаттайды және екіншісі зарядталады.4 сағаттық ауысымнан кейін пайдаланылған батарея жаңа зарядталғанға ауыстырылады.

Артықшылығы мынада: бұл жоғары қуатты зарядтауды қажет етпейді және әдетте шахтаның қолданыстағы электр инфрақұрылымымен қолдау көрсетуге болады.Дегенмен, ауыстыру көтеруді және өңдеуді қажет етеді, бұл қосымша тапсырманы тудырады.

Басқа тәсіл - үзілістер, үзілістер және ауысым ауыстыру кезінде шамамен 10 минут ішінде жылдам зарядтауға қабілетті жалғыз батареяны пайдалану.Бұл батареяларды ауыстыру қажеттілігін жояды, бұл өмірді жеңілдетеді.

Дегенмен, жылдам зарядтау жоғары қуатты желі қосылымына негізделген және шахта операторларына электр инфрақұрылымын жаңарту немесе жол бойындағы энергия сақтау қоймасын орнату қажет болуы мүмкін, әсіресе бір уақытта зарядталуы қажет үлкенірек флоттар үшін.

Батареяны ауыстыруға арналған литий-ионды химия

Ауыстыру және жылдам зарядтау арасындағы таңдау батарея химиясының қай түрін пайдалану керектігін хабарлайды.

Ли-ион - электрохимияның кең ауқымын қамтитын қолшатыр термин.Оларды қажетті цикл мерзімін, күнтізбелік қызмет мерзімін, қуат тығыздығын, жылдам зарядтауды және қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін жеке пайдалануға немесе араластыруға болады.

Литий-ионды батареялардың көпшілігі теріс электрод ретінде графиттен жасалған және литий никель-марганец-кобальт оксиді (NMC), литий никель-кобальт алюминий оксиді (NCA) және литий темір фосфаты (LFP) сияқты оң электрод ретінде әртүрлі материалдарға ие. ).

Олардың ішінде NMC және LFP екеуі де жеткілікті зарядтау өнімділігімен жақсы энергия мазмұнын қамтамасыз етеді.Бұл олардың кез келгенін батареяны ауыстыру үшін тамаша етеді.

Жылдам зарядтауға арналған жаңа химия

Жылдам зарядтау үшін тартымды балама пайда болды.Бұл NMC-тен жасалған оң электродқа ие литий титанат оксиді (LTO).Графиттің орнына оның теріс электроды LTO-ға негізделген.

Бұл LTO батареяларына басқа өнімділік профилін береді.Олар өте жоғары қуатпен зарядтауды қабылдай алады, осылайша зарядтау уақыты 10 минутқа дейін жетеді.Олар сондай-ақ литий-ионды химияның басқа түрлеріне қарағанда үш-бес есе көп зарядтау және разряд циклдерін қолдай алады.Бұл ұзағырақ күнтізбелік өмірге айналады.

Сонымен қатар, LTO өте жоғары өзіндік қауіпсіздікке ие, өйткені ол терең разряд немесе қысқа тұйықталу сияқты электрлік теріс пайдалануларға, сондай-ақ механикалық зақымға төтеп бере алады.

Батареяны басқару

OEM үшін тағы бір маңызды дизайн факторы электронды бақылау және бақылау болып табылады.Олар көлікті бүкіл жүйеде қауіпсіздікті қорғай отырып, өнімділікті басқаратын батареяны басқару жүйесімен (BMS) біріктіруі керек.

Жақсы BMS тұрақты температураны ұстап тұру үшін жеке ұяшықтардың заряды мен разрядын басқарады.Бұл тұрақты өнімділікті қамтамасыз етеді және батареяның қызмет ету мерзімін ұзартады.Ол сондай-ақ заряд күйі (SOC) және денсаулық жағдайы (SOH) туралы кері байланысты қамтамасыз етеді.Бұл батареяның қызмет ету мерзімінің маңызды көрсеткіштері, SOC оператордың ауысым кезінде көлікті қанша уақыт басқара алатынын көрсетеді, ал SOH қалған күнтізбелік қызмет мерзімінің көрсеткіші болып табылады.

Қосу және ойнату мүмкіндігі

Көлік құралдарына арналған аккумуляторлық жүйелерді көрсетуге келетін болсақ, модульдерді пайдалану өте маңызды.Бұл аккумулятор өндірушілерінен әр көлік үшін арнайы аккумуляторлық жүйелерді әзірлеуді сұраудың балама тәсілімен салыстырылады.

Модульдік тәсілдің үлкен артықшылығы - OEMs бірнеше көліктер үшін негізгі платформаны жасай алады.Содан кейін олар әр модель үшін қажетті кернеуді беретін жолдарды құру үшін батарея модульдерін серияға қоса алады.Бұл қуат шығысын басқарады.Содан кейін олар қажетті энергия сақтау сыйымдылығын құру және қажетті ұзақтықты қамтамасыз ету үшін осы жолдарды параллельді біріктіре алады.

Жерасты тау-кен жұмыстарындағы ауыр жүк көліктердің жоғары қуат беруі қажет екенін білдіреді.Бұл 650-850 В-қа есептелген батарея жүйелерін талап етеді.Жоғары кернеулерге дейін жоғарылату жоғары қуатпен қамтамасыз етсе де, бұл жүйенің жоғары шығындарына әкеледі, сондықтан жүйелер жақын болашақта 1000 В төмен қалады деп саналады.

4 сағат үздіксіз жұмыс істеуге қол жеткізу үшін дизайнерлер әдетте 200-250 кВт/сағ энергия сақтау сыйымдылығын іздейді, бірақ кейбіреулеріне 300 кВт/сағ немесе одан да көп қажет болады.

Бұл модульдік тәсіл OEM-ге әзірлеу шығындарын бақылауға және типті тестілеу қажеттілігін азайту арқылы нарыққа шығу уақытын қысқартуға көмектеседі.Осыны ескере отырып, Saft NMC және LTO электрохимияларында қол жетімді қосу және ойнату батареясының шешімін жасады.

Практикалық салыстыру

Модульдердің қалай салыстырылатынын сезіну үшін аккумуляторды ауыстыруға және жылдам зарядтауға негізделген әдеттегі LHD көлігіне арналған екі балама сценарийді қарастырған жөн.Екі сценарийде де көліктің салмағы 45 тонна жүксіз және 60 тонна жүк көтерімділігі 6-8 м3 (7,8-10,5 ярд3) құрайды.Ұқсас салыстыруды қосу үшін Saft салмағы (3,5 тонна) және көлемі (4 м3 [5,2 ярд3]) ұқсас батареяларды визуалды түрде көрсетті.

Батареяны ауыстыру сценарийінде батарея NMC немесе LFP химиясына негізделуі мүмкін және өлшем мен салмақ конвертінен 6 сағаттық LHD ауысуын қолдайды.Сыйымдылығы 400 Ah болатын 650 В-қа есептелген екі батарея көлікті ауыстырған кезде 3 сағаттық зарядты қажет етеді.Әрқайсысы 3-5 жылдық жалпы күнтізбелік қызмет ішінде 2500 циклге созылады.

Жылдам зарядтау үшін бірдей өлшемдегі жалғыз борттық LTO аккумуляторы 250 Ah сыйымдылығы бар 800 В деңгейінде бағаланып, 15 минуттық ультра жылдам зарядтаумен 3 сағат жұмыс істеуге мүмкіндік береді.Химия бұдан да көп циклдерге төтеп бере алатындықтан, ол 5-7 жыл күтілетін күнтізбелік қызмет мерзімімен 20 000 циклды жеткізеді.

Нақты әлемде көлік құрастырушысы тұтынушының қалауын қанағаттандыру үшін осы тәсілді қолдана алады.Мысалы, энергия сақтау сыйымдылығын арттыру арқылы ауысым ұзақтығын ұзарту.

Икемді дизайн

Сайып келгенде, аккумуляторды ауыстыруды немесе жылдам зарядтауды қалайтынын шахта операторлары таңдайды.Және олардың таңдауы олардың әрқайсысында электр қуаты мен бос орынға байланысты өзгеруі мүмкін.

Сондықтан LHD өндірушілері үшін таңдау икемділігін қамтамасыз ету маңызды.