Erstmals aus der Box

Der Bediener Dayton Gray fährt den größten batterieelektrischen Lader des Bergbaus in eine Ladebucht in der Förderschleife von Lift 1 in der New-Gold-Blockhöhle New Afton. In dem umgebauten Umschlagplatz gibt es keine Brückenkräne oder Gabelstapler. Das Selbstwechselsystem des Laders trennt und senkt eine leere Batterie, fährt zu einer voll geladenen Batterie und schließt diese automatisch an. Gray verlässt die Kabine während des gesamten Vorgangs nicht, sondern steuert den Wechsel durch Anweisungen auf einem Touchscreen. Weniger als sechs Minuten später fährt er aus der Ladebucht heraus und beschleunigt eine Steigung hinauf.

Peter Prochotsky, Leiter des Bergwerks New Afton, sieht in diesem Verfahren die potenzielle Zukunft des "Auftankens" von mobiler Ausrüstung unter Tage.

"Es ist ein großer Schritt für unsere Branche, von Diesel auf Elektroantrieb umzusteigen, und ich freue mich, daran teilhaben zu können", sagt er.

Der Lader, das erste batterieelektrische 18-Tonnen-Fahrzeug (BEV) vom Typ Sandvik LH518B, ist das erste größere Stück BEV-Infrastruktur in New Afton. Die Goldmine, die 2011 ihren ersten Ziehstein gesprengt und 2012 die Produktion aufgenommen hat, leistet seit jeher Pionierarbeit in Bezug auf innovative neue Technologien, die die Sicherheit und Gesundheit der Mitarbeiter gewährleisten und gleichzeitig die Produktivität optimieren. New Afton hat schon früh auf Automatisierung gesetzt und ist stolz darauf, ein Vorreiter im batterieelektrischen Bergbau zu sein.

Im Jahr 2016 schloss New Afton eine Machbarkeitsstudie ab, um die Rentabilität seines C-Zone-Erzkörpers zu ermitteln. Die C-Zone, die etwa 29 Millionen Tonnen enthält, soll in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 in Produktion gehen und die Lebensdauer der Mine von New Afton bis 2030 verlängern. New Afton hat die Elektrik von Anfang an in Betracht gezogen, da der neue Erzkörper 1.150 Meter unter der Oberfläche liegt. Jeff LaMarsh, Leiter der Mine, sagte, dass New Afton während der Studie eine Reihe von potenziellen Vorteilen der Batterie-Elektrik erkannt hat.

"Wir wollen die Elektrik als Teil der Zukunft unserer Mine und möglicherweise auch als Teil der Zukunft der Branche begreifen", sagt LaMarsh
.

Das C-Zone-Projekt wurde 2019 genehmigt, und New Afton hat sich mit dem Beratungs- und Ingenieurbüro Tetra Tech und der British Columbia Hydro and Power Authority zusammengetan, um eine separate Studie über die Sparsamkeit einer batteriebetriebenen Flotte auf dem C-Zone-Projekt zu erstellen.

"Vor diesem Hintergrund haben wir beschlossen, die batteriebetriebene Elektrik zu nutzen und uns über die Technologie zu informieren, bevor wir eine Kaufentscheidung für unsere C-Zone LHD-Flotte treffen", sagt Prochotsky.

Im Jahr 2020 ging New Afton eine Partnerschaft mit Sandvik für einen dreimonatigen Test des ersten Sandvik LH518B ein, um vor dem Kauf Vertrauen in den Lader aufzubauen. Das Bergwerk legte KPIs für die Verfügbarkeit, die Batterielebensdauer und die Betriebsparameter fest, einschließlich der Schaufel- und Fahrgeschwindigkeiten.

"Bei allen Testparametern, die wir bewertet haben, hat der LH518B alle unsere Erwartungen übertroffen", sagt LaMarsh, der besonders von der Ausbrechkraft und der Ladekapazität beeindruckt war.

Als Prochotsky den Lader zum ersten Mal unter Tage im Einsatz sah, fiel ihm vor allem die geringe Hitzeentwicklung auf.

"Der Sandvik LH518B produziert etwa 10 Prozent der Wärme eines vergleichbaren Dieselladers", sagt Prochotsky, "es ist erstaunlich, wie viel weniger Wärme er produziert, und das ist großartig für unseren Arbeitsplatz unter Tage und die Umwelt. Es hat sich gezeigt, dass die batterieelektrische Ausrüstung einen großen Nutzen für die Gesundheit und Hygiene unserer Mitarbeiter bringt. Die Belüftung zur Verdünnung von Hitze, Dieselpartikeln und Staub in geschlossenen unterirdischen Räumen ist von größter Bedeutung, und die BEVs helfen uns, diese Schadstoffe am Arbeitsplatz zu reduzieren."

Der batterieelektrische Lader ist auch viel leiser als sein Diesel-Pendant.

"Man kann sich direkt neben dem Bediener der Ausrüstung unterhalten, was mit einem Diesel niemals möglich wäre", sagt LaMarsh.

Die größte Überraschung für LaMarsh war jedoch die schiere Kraft des Laders.

"Der Sandvik LH518B hat deutlich mehr Kraft beim Misten", sagt er, "bei einem herkömmlichen Dieselmotor muss man den Motor hochdrehen, um die gesamte Hydraulikleistung zu erhalten, während der BEV von Anfang an die maximale Hydraulikleistung bietet. Das sofortige Drehmoment ist von Vorteil, sowohl beim Misten als auch beim Anfahren an einer Rampe. In puncto Produktivität und Effizienz ist das BEV unserer Erfahrung nach dem Dieseläquivalent meilenweit voraus."

Das Anfahren, Anhalten und Fahren über kurze Strecken hat sich am stärksten auf die kürzere Zykluszeit des batteriebetriebenen Laders ausgewirkt, aber Prochotsky sagt, der größte Produktivitätsfaktor sei die Leistungsdichte.

"Die Motorleistung des Sandvik LH518B ist etwa viermal so hoch wie die seines Dieselpendants, so dass die Auffahrzeit entsprechend schneller ist", sagt er. "Beim Fahren auf der Rampe an einer Steigung schätzen wir die Geschwindigkeit unserer Diesel-LKWs auf etwa sieben bis acht Stundenkilometer, während wir mit dem Batterie-LKW Geschwindigkeiten von 12 bis 14 Stundenkilometern erreichen."

Der Lader hilft New Afton auch dabei, seine Ziele zur Reduzierung der Treibhausgase zu erreichen.

"Ein Teil der Mission von New Gold ist es, den verantwortungsvollen Bergbau voranzutreiben", sagt Prochotsky: "Wir wissen, dass die Treibhausgasemissionen weltweit steigen, und wir wollen versuchen, unseren Treibhausgasfußabdruck zu verringern. Wenn die Schaufel in voller Produktion ist, reduzieren wir unsere Treibhausgasemissionen um etwa 700 Tonnen CO2-Äquivalent pro Jahr im Vergleich zu einem Diesel-LKW."

Die Daten von New Afton zum Sandvik LH518B zeigen, dass der Austauch eines Dieselladers durch ein vergleichbares BEV die gesamten Treibhausgasemissionen der Mine in einem Jahr bei voller Produktion um bis zu 2 Prozent reduzieren dürfte.

"Das ist eine wirklich große Zahl, die unter anderem davon abhängt, wie viel wir die Ausrüstung nutzen und wie viel Diesel wir kompensieren, aber für einen Untertage Bergbau kann selbst der Austausch eines Dieselgeräts durch eine batterieelektrische Ausrüstung einen großen Einfluss auf die gesamte Treibhausgasreduzierung haben."

Der Energieverbrauch des Sandvik LH518B ist deutlich geringer als der des dieselbetriebenen Laders von New Afton: "Die Gesamtenergiekosten im Vergleich zum Diesel liegen bei etwa 10,9 Prozent während des Betriebs", sagt Prochotsky.

Der Sandvik LH518B ist mit Auto-Swap ausgestattet, einem patentierten Selbstwechselsystem für das Artisan-Batteriepaket. Der Lader ist außerdem der erste Sandvik BEV mit AutoConnect-Technologie, die es dem Bediener ermöglicht, die Batterien noch schneller zu wechseln, ohne die Kabine verlassen zu müssen.

"Die AutoSwap- und AutoConnect-Technologie funktioniert reibungslos und nahtlos", sagt Prochotsky, "das ist ein großer Vorteil für die Bediener, sowohl in Bezug auf die Sicherheit als auch auf die Effizienz, da sie nicht aus der Kabine aussteigen müssen, um die Batterie zu wechseln."

New Afton untersuchte verschiedene Lademethoden. LaMarsh sagte, dass die Möglichkeit, die Batterien schnell zu wechseln, ein Vorteil der Sandvik BEVs ist, da der Lader nicht für einen längeren Zeitraum geparkt werden muss.

"Der Sandvik LH518B war für uns eine attraktive Option, weil er im Gegensatz zur Schnellladung über die Technologie des Batteriewechsels verfügt, und das ist für den Einsatz im Steinbruch sehr vorteilhaft", sagt LaMarsh. "Der Batteriewechsel trägt zu einer viel besseren Nutzung der Ausrüstung bei, während man bei einer Schnellladung Ausfallzeiten in Kauf nehmen muss, um das Aufladen zu ermöglichen. Für uns hier in einer Blockhöhlenanwendung ist ein Batterietausch die führende Technologie, die wir im Sinn haben. Wenn man sich auf die Schnellladetechnologie verlässt, wirkt sich jede Minute auf die Nutzung der Ausrüstung aus."

Durch den Batteriewechsel kann New Afton außerdem die Ladelast über längere Zeiträume verteilen und so den aggressiven Stromverbrauch, den Schnellladelösungen für das Netz eines Bergwerks bedeuten können, abmildern.

"Die Battery Swapping-Technologie ist eine großartige Option für uns, weil wir die Batterien nur bis knapp unter die Entladungsrate aufladen müssen", sagt LaMarsh.

Da New Afton in Richtung C-Zone expandiert, ist das Bergwerk auf seine ursprüngliche Stromversorgung aus Lift 1 von etwa 5 Megawatt angewiesen.

"Wenn wir also über die Elektrifizierung der C-Zone sprechen, müssen wir sicherstellen, dass der Strombedarf im Rahmen unserer Kabelkapazität bleibt", sagt Prochotsky, und weiter: "Wir sehen die beste Möglichkeit, dies zu erreichen, darin, die Last über einen längeren Zeitraum zu verteilen. Durch die Elektrifizierung unserer Produktionsflotte verbrauchen wir zwar immer noch dieselbe Menge an Energie, aber wir haben keinen Spitzenstrombedarf, der die Energiemenge übersteigt, die unsere Kabel liefern können. Letztendlich wollen wir für C-Zone unseren Strombedarf über einen möglichst langen Zeitraum verteilen."

New Afton setzt derzeit Sandvik LH518B in der Förderschleife Lift 1 der Mine ein, um Lkw zu beladen und das Erz zum Großkreiselbrecher zu fahren. Bis 2023 plant das Bergwerk, den Lader in die neue B3-Höhle zu verlegen, um die Lkw-Beladung fortzusetzen. Bei B3 handelt es sich im Wesentlichen um eine Zwischenzone, die New Afton von seinem derzeitigen Abbaugebiet Lift 1 bis hinunter zur künftigen C-Zone führen wird.

Die Höhle des C-Zone-Blocks liegt etwa 550 Meter unter Lift 1 und 1.150 Meter unter der Oberfläche. Der Bergbau in der Tiefe des künftigen Fördergebiets stellt Herausforderungen an die Belüftung und die Betriebskosten, die Prochotsky durch BEVs und Elektrik zu mildern hofft.

"Ein sparsamer Abbau in dieser Tiefe kann komplex sein, und wir sehen die Elektrik als eine der möglichen Lösungen für diese Herausforderung", sagt Prochotsky. "Die Temperatur des Junggesteins erhöht die Wärme der Sohle während der Produktion, so dass sowohl dies als auch die Einschränkungen bei der Belüftung batterieelektrische Ausrüstung begünstigen."

New Afton wird im Laufe des Jahres 2022 zwei batterieelektrische Stapler vom Typ Sandvik Z50 erhalten, so dass das Bergwerk von seiner bestehenden Infrastruktur und seinem wachsenden Wissen über Batterien profitieren kann. Obwohl das Bergwerk die 50-Tonnen-Stapler als Produktionslösung für sein B3-Abbaugebiet erworben hat, gehen die Verantwortlichen von New Afton davon aus, dass sie dazu beitragen werden, die Entwicklung des C-Zonen-Abbaus zu beschleunigen, bis die B3-Produktion im vierten Quartal 2022 anläuft.

"Es ist immer eine Herausforderung, eine ausreichende Belüftung bis zur Ortsbrust zu erreichen, bis wir unsere permanente Infrastruktur für die Belüftung eingerichtet haben", sagt Prochotsky, "Durch die Nutzung der Batteriestapler erwarten wir, dass wir die Wärmeentwicklung vor der Erschließungsbrust reduzieren und Dieselpartikel vermeiden können."

Mitarbeiter des Sandvik-Werks haben New Afton mit prognostizierten Entladungsraten und Arbeitszyklusmodellen für Sandvik LH518B unterstützt, die sich laut Prochotsky als präzise erwiesen haben.

"Sandvik hilft uns dabei, die beste Anordnung der Ausrüstungen, den besten Abstand zwischen den Schleifen, die Lage der Übergabebuchten und Ladestationen zu verstehen, diese Art von Konstruktionskriterien, die wir dann umsetzen können, bevor wir tatsächlich in die C-Zone gehen", sagt Prochotsky. Seit langem setzen wir Sandvik-Bohrer und -Bohrschrauber unter Tage ein, und die Fortsetzung unserer Beziehung und der Übergang zur Automatisierung und zu batterieelektrischen Fahrzeugen war eine natürliche Entwicklung."

"Ich persönlich glaube, dass die Elektrik der Weg in die Zukunft ist", sagt LaMarsh, und es ist wirklich aufregend, Teil einer Gruppe zu sein, die im Untertage Bergbau Pionierarbeit in der BEV-Technologie leistet.

"Jedes Bergwerk hat wahrscheinlich in den nächsten Jahren eine Anschaffung oder eine Wartung zum Austauch vor sich, und ich denke, sie würden etwas verpassen, wenn sie sich nicht für die batterieelektrische Technologie entscheiden würden", sagt er.