Aufgeladen und bereit zum Laden

"Unsere Systeme funktionieren in der Praxis", sagt Mike Kasaba, Geschäftsführer der Artisan Business Unit von Sandvik, "wir haben ein Jahrzehnt lang unter Tage gearbeitet. Damit sind wir das erfahrenste BEV-Team in der Bergbauindustrie. Kombiniert man das mit Sandviks Fähigkeit, ein weltweit einsatzbereites Produkt zu produzieren und zu unterstützen, kann man sehen, dass die Zukunft des Untertage Bergbaus schon heute da ist."

Seine Zuversicht ist wohl begründet. Sandvik ist mit seiner bewährten Produktlinie, die auf jahrzehntelanger Zusammenarbeit mit Bergbaukunden beruht, seit langem führend auf dem Markt für elektrische Lader. Sandvik weiß, worauf Minenbesitzer und Bauunternehmer bei der Erneuerung ihrer Flotten in der Regel Wert legen.

Diese Erfahrung verbindet sich nun mit der neuen Perspektive von Artisan auf die Bergbauindustrie. Rund zwei Jahre nach der Übernahme kann das ehemals unabhängige Innovationszentrum nun die ersten Früchte der gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsarbeit präsentieren: Den batterieelektrischen Lader Sandvik LH518B. Er kombiniert fortschrittliche BEV-Technologie mit ausgewählten Elementen aus der bestehenden Flotte von Sandvik, einschließlich bewährter gemeinsamer Lösungen, wie z. B. der Schaufel- und Auslegerkonstruktion und der Laderkabine.

Das neue BEV-Spezialistenteam von Sandvik fasst sein technisches Denken in der First Principles Design-Philosophie und ihren drei Kernwerten zusammen: Zuverlässigkeit, Systemredundanz und Zyklusoptimierung, die sich nahtlos in die bestehende Sandvik-Philosophie zur Laderkonstruktion einfügen.

Was bedeutet das in der Praxis? Bei den BEVs der ersten Generation wurde der Dieselmotor einfach durch einen Elektromotor und eine Batterie ausgetauscht, während das Getriebe, der Drehmomentwandler und die Zapfwelle, die die Hydraulik antreibt, unverändert blieben. In der zweiten Generation wurde der Drehmomentwandler eliminiert und die Zapfwelle durch einen separaten Elektromotor ausgetauscht. Während diese frühen Iterationen von BEV-Konstruktionen echte Verbesserungen der Effizienz des Laders bieten, bleiben sie durch die mechanische Konstruktion des eigentlichen Laders sowie durch die Grenzen des mechanischen Antriebsstrangs begrenzt.

Der Sandvik LH518B repräsentiert die neueste, dritte Generation des BEV-Designs. Das gesamte Fahrzeug wurde von Grund auf neu entwickelt, wodurch die Einschränkungen der älteren, ursprünglich mechanischen Konstruktionen beseitigt wurden. Die alten Lösungen von akkubetriebenen Ladern werden durch ein neues Gesamtdesign ersetzt, in dessen Mittelpunkt das Batteriesystem und ein elektrischer Antriebsstrang stehen, was eine völlig andere Antriebsstrangtopologie ermöglicht. Die daraus resultierende Designfreiheit ermöglicht neue Lösungen, wie z. B. die Verwendung kleinerer Räder im hinteren Bereich für eine bessere Sicht des Bedieners und ein abnehmbares hinteres Rahmenteil für einen einfacheren und schnelleren Batteriewechsel.

Die BEV-Konstruktionsphilosophie der dritten Generation bietet in der täglichen Arbeit im Bergbau äußerst sinnvolle, konkrete Vorteile. Der Lader hat im Verhältnis zu seiner Größe und seinem Gewicht eine wesentlich höhere Nutzlast, was den Sandvik LH518B zum bisher wohl leistungsstärksten 18-Tonnen-Lader macht.

Der Betankungszyklus des Sandvik LH518B ist dank des patentierten Batteriewechselsystems und eines in das Batteriepaket integrierten Stabilitätssystems der schnellste in der Branche. Die Ladestation erfordert keine schwere Infrastruktur oder zusätzliche Vorkehrungen, wie etwa einen Kran. Die Ladestation besteht aus drei kompakten Würfeln, die sich auf die bereits vorhandene Infrastruktur des Bergwerks stützen, so dass sie im Zuge der Entwicklung des Bergbaubetriebs leicht versetzt und neu eingesetzt werden können.

Sie verfügt über einen 18-Tonnen-Löffel, der für einen 4,5-Meter-Vortrieb ausgelegt ist, und einen Antriebsstrang mit einer Zugkraft von 450 Kilonewton, während die Abmessungen der Maschine der Abmessung von 14 Tonnen entsprechen.
Für einen Bergwerkseigentümer oder -unternehmer bedeutet dies praktisch, dass er mit einer kleineren Maschine mehr erreichen kann. So kann beispielsweise eine volle Schaufelladung mit 12 km/h über eine 20-prozentige Steigung transportiert werden. Ein weiteres Beispiel für die Fähigkeiten des Sandvik LH518B ist seine Höchstgeschwindigkeit von 30 km/h.

Der Ladezyklus des Sandvik LH518B ist dank des patentierten Batteriewechselsystems und eines in das Batteriepaket integrierten Stabilitätssystems der schnellste in der Branche. Die Ladestation erfordert keine schwere Infrastruktur oder zusätzliche Vorkehrungen, wie etwa einen Kran.

Die Ladestation besteht aus drei kompakten Würfeln, die sich auf die bereits im Bergwerk vorhandene Infrastruktur stützen, so dass sie im Zuge der Entwicklung des Bergbaubetriebs leicht verschoben und neu aufgestellt werden können.

Für den äußerst einfachen Batterietausch werden lediglich einige geeignete alte Stollenenden oder Weichen an strategischen Stellen entlang der Strecke des Laders benötigt. An der Ladestation gibt der Bediener einfach die leere Batterie ab und nimmt eine neue, voll geladene Batterie auf. Auch die Batterieanschlüsse an Bord sind automatisiert, so dass der gesamte Batteriewechselzyklus abgeschlossen werden kann, ohne die Kabine zu verlassen.

Der Sandvik LH518B bietet Bergwerkseigentümern und Bauunternehmern echte Wahlfreiheit, unabhängig von der Zusammensetzung ihres bestehenden Fuhrparks. Der Sandvik LH518B kann sowohl dieselbetriebene als auch elektrisch angetriebene Lader ersetzen, wenn die betrieblichen Anforderungen dies erfordern. Er kann aber auch problemlos mit jeder Art von Altsystem koexistieren, das in Betrieb bleiben muss, und zwar in allen Fällen mit minimalen Änderungen der Ladezyklen.

Die Gesamtbetriebskosten sind ein häufiges Problem bei BEVs, insbesondere wenn die neuen Batteriemaschinen in ein bestehendes Bergwerk integriert werden müssen.

"Die Kunden denken oft, dass diese neue Technologie teurer sein wird", sagt Brian Huff, Vizepräsident für Technologie bei Sandviks Business Unit Artisan, aber das ist nicht der Fall. Die Batterien sind ein neuer Kostenbestandteil des bestehenden Modells, den man zu den Einzelposten hinzufügen muss. Aber die Realität ist, dass sie den teuren Dieselkraftstoff ausgleichen. Außerdem gibt es keinen Motor, kein Getriebe und keinen Drehmomentwandler an der Maschine, was bedeutet, dass keine Überholungen in der Mitte des Lebenszyklus, keine Getriebeüberholungen und viel weniger Kühlerwechsel erforderlich sind.

Wenn all diese Faktoren berücksichtigt werden, dürften die Gesamtbetriebskosten nicht höher sein als die eines herkömmlichen dieselbetriebenen Laders. Die Kosten werden wahrscheinlich auch sinken, wenn sich BEVs als Technologie durchsetzen und die Produktionsmengen steigen. Darüber hinaus berücksichtigen diese Berechnungen noch nicht einmal das erhebliche Potenzial für eine geringere Wärmeerzeugung und niedrigere Kosten für die Belüftung des Bergwerks.