Ensimmäinen pakettiratkaisu

Dayton Gray ajaa kaivosalan suurimman akkukäyttöisen lastauskoneen New Goldin New Aftonin lohkosorroskaivoksen nostolenkin 1:n luona sijaitsevalle latausasemalle. Vanhasta varastoperästä tehdyssä latausasemassa ei ole nostureita tai trukkeja, vaan lastauskoneen akun itsevaihtojärjestelmä kytkee tyhjentyneen akun irti ja laskee sen latausasemaan, ajaa lastauskoneen täyteen ladatun akun luo ja kytkee sen automaattisesti. Grayn ei tarvitse missään vaiheessa poistua ohjaamosta, hän ohjaa akun vaihtoa kosketusnäytön kehotteisiin vastaamalla. Alle kuusi minuuttia on kulunut, kun hän ajaa ulos latausasemalta ja kiihdyttää nousuun.

New Aftonin kaivoksen johtaja Peter Prochotsky näkee, että tämä voi olla maanalaisen liikkuvan kaluston "tankkaamisen" tulevaisuutta.

"Siirtyminen dieselistä sähköön on valtava muutos alallamme ja olen iloinen, että saan olla mukana", hän toteaa.

Lastauskone, Sandvikin ensimmäinen 18-tonninen akkukäyttöinen LH518B, on myös New Aftonin ensimmäinen merkittävä akkukäyttöinen kone. Kaivos teki ensimmäisen lohkoräjäytyksensä vuonna 2011 ja aloitti tuotannon vuonna 2012. Se on jo monta kertaa ottanut käyttöön uutta teknologiaa, joka auttaa sekä varmistamaan työntekijöiden turvallisuuden ja terveyden että parantamaan kaivoksen tuottavuutta. New Afton oli varhainen automaation omaksuja ja ottaa ylpeästi ensimmäisenä käyttöön myös akkukäyttöistä kalustoa.

Vuonna 2016 New Afton sai valmiiksi kaivoksen C-vyöhykkeen malmion kannattavuustutkimuksen. Noin 29 miljoonaa tonnia malmia sisältävän C-vyöhykkeen tuotannon odotetaan alkavan vuoden 2023 jälkipuoliskolla ja jatkavan New Aftonin kaivoksen elinikää vuoteen 2030. Sähköistäminen oli New Aftonille vaihtoehto heti alusta alkaen, koska uusi malmio sijaitsee 1 150 metrin syvyydessä ja operatiivisen johtajan Jeff LaMarshin mukaan kannattavuustutkimuksesta kävi ilmi monia mahdollisia akkukaluston tuomia etuja.

"Haluamme tehdä sähköistämisestä osan kaivoksemme tulevaisuutta ja ehko koko alankin tulevaisuutta", LaMars sanoo.

C-vyöhykeprojekti hyväksyttiin vuonna 2019, ja New Afton teki yhdessä konsultti- ja suunnitteluyritys Tetra Techin ja Brittiläisen Kolumbian provinssin vesivoima- ja energiaviranomaisen kanssa erillisen tutkimuksen akkukäyttöisen kaluston taloudellisuudesta C-vyöhykkeellä.

"Sen perusteella päätimme siirtyä akkukalustoon ja perehtyä teknologiaan tarkemmin ennen C-vyöhykkeen lastauskaluston ostopäätöstä", Prochotsky sanoo.

Vuonna 2020 New Afton valitsi kumppanikseen Sandvikin ja aloitti ensimmäisen Sandvik LH518B ‑lastauskoneen kolmikuukautisen testikäytön ennen ostopäätöstä. Kaivos määritti suorituskykymittarit käyttöasteelle, akunkestolle ja toimintaparametreille, kuten lastaus- ja ajonopeuksille.

"LH518B ylitti kaikki odotuksemme kaikkien tarkastelemiemme testiparametrien osalta", kertoo LaMarsh. Hän oli erityisen vakuuttunut koneen irrotusvoimasta ja lastauskapasiteetista.

Kun Prochotsky näki lastauskoneen käytössä ensimmäistä kertaa, hän kiinnitti eniten huomiota siihen, että kone ei hehkunut kuumuutta.

"Sandvik LH518B tuottaa noin 10 prosenttia vastaavan diesellastarin tuottamasta lämmöstä", Prochotsky toteaa. "On ällistyttävää, miten paljon vähemmän se tuottaa lämpöä, mikä on mahtavaa maanalaisten työskentelyolosuhteiden ja ympäristön kannalta. Akkukäyttöisten koneiden on todettu tuottavan merkittäviä työterveys- ja hygieniaetuja työntekijöillemme. Lämmön, dieselin poltosta syntyvien hiukkasten ja pölyn tuulettaminen ulos suljetuista maanalaisista tiloista maksaa paljon, ja akkukalusto auttaa meitä vähentämään näiden epäpuhtauksien määrää työympäristössä."

Akkukäyttöinen lastauskone on myös paljon hiljaisempi kuin vastaava dieselkone.

"Nyt käynnissä olevan koneen vieressä voi keskustella, mikä ei olisi ollut mitenkään mahdollista dieselin jyrinässä", LaMarsh toteaa.

Isoin yllätys LaMarshille oli kuitenkin lastauskoneen raaka voima.

"Sandvik LH518B antaa noin neljä kertaa enemmän moottoritehoa pyörille kuin vastaava dieselkäyttöinen kone, joten myös sen nousunopeus on samassa suhteessa isompi", hän sanoo. "Perinteisellä dieselkoneella moottorin kierroksia täytyi nostaa, jotta siitä sai irti kaiken hydraulitehon, kun akkukäyttöinen kone antaa heti täyden hydraulitehon. Välittömästä väännöstä on hyötyä sekä lastauksessa että rampille kiihdytettäessä. Tuottavuuden ja tehokkuuden näkökulmasta se on kokemustemme perusteella kilometrejä edellä vastaavia dieselkäyttöisiä kilpailijoita."

Liikkeellelähtö-, pysähtymis- ja lastausteho lyhyillä matkoilla on vaikuttanut eniten akkukäyttöisen lastauskoneen nopeampaan sykliaikaan, mutta Prochotskyn mukaan merkittävin tuottavuusetu on tehotiheys.

"Sandvik LH518B antaa noin neljä kertaa enemmän moottoritehoa pyörille kuin vastaava dieselkäyttöinen kone, joten myös sen nousunopeus on samassa suhteessa isompi", hän sanoo. "Jyrkkiä nousuja ajettaessa odotamme dieselkäyttöisen lastauskoneen savuttavan noin seitsemän tai kahdeksan kilometrin tuntinopeuden, kun akkukäyttöinen lastauskoneemme nousee samaa ramppia 12–14 km/h:n nopeudella."

Lastauskone auttaa myös New Aftonia saavuttamaan kasvihuonekaasupäästöjen vähentämistavoitteensa.

"Vastuullisen kaivostoiminnan edistäminen on osa New Goldin missiota", Prochotsky sanoo. "Tiedostamme, että kasvihuonekaasupäästöt kasvavat kaikkialla maailmassa, ja haluamme yrittää pienentää omaa hiilijalanjälkeämme. Kun kone saadaan täyteen tuotantoon, kasvihuonekaasupäästömme CO₂-ekvivalentti pienenee noin 700 tonnilla vuodessa dieselkäyttöisiin lastauskoneisiin verrattuna."

New Aftonin Sandvik LH518B:stä keräämä data osoittaa, että yhden dieselkäyttöisen lastauskoneen korvaaminen vastaavalla akkukäyttöisellä koneella pienentää kaivoksen kasvihuonekaasupäästöjä jopa kaksi prosenttia vuodessa olettaen, että tuotanto käy täysillä.

"Se on todella iso luku, jonka suuruus riippuu muiden seikkojen lisäksi siitä, miten paljon käytämme kalustoa ja miten suuren määrän dieseliä se säästää. Mutta maanalaisessa kaivoksessa yhdenkin dieselkäyttöisen koneen vaihtaminen akkukäyttöiseen voi vaikuttaa merkittävästi kasvihuonekaasupäästöihin."

Sandvik LH518B:n energiankulutus on ollut merkittävästi pienempi kuin New Aftonin vastaavien dieselkäyttöisten lastauskoneiden. "Kokonaisenergiakustannukset ovat noin 10,9 prosenttia dieselkoneen kustannuksista", Prochotsky sanoo.

Sandvik LH518B on varustettu Auto-Swap-toiminnolla, joka on Artisanin akkupaketin patentoitu automaattinen vaihtojärjestelmä. Lastauskone on myös Sandvikin ensimmäinen AutoConnect-teknologiaa käyttävä akkukäyttöinen kone, minkä ansiosta kuljettaja voi vaihtaa akut entistäkin nopeammin poistumatta ohjaamosta.

"AutoSwap ja AutoConnect-teknologia ovat toimineet sujuvasti ja saumattomasti", Prochotsky sanoo. "Se, ettei kuljettajien tarvitse poistua ohjaamosta akun irrottamista varten, on ollut heille mukava etu sekä turvallisuuden että tehokkuuden näkökulmasta."

New Afton arvioi erilaisia latausmenetelmiä. LaMarshin mukaan Sandvikin lastauskoneen etuna on nopea akun vaihto, joka ei vaadi koneen pysäyttämistä pitkäksi aikaa.

"Sandvik LH518B oli meille houkutteleva vaihtoehto, koska siinä on akku vaihdetaan sen sijaan että se pikaladattaisiin, ja se on iso etu lohkosorroslouhinnassa", LaMarsh sanoo. "Akunvaihto pitää laitteiden käyttöasteteen paljon korkeampana, kun taas pikalataus vaatii käyttökatkon. Koska olemme lohkosorroskaivos, akunvaihto on meille ykkösteknologia. Pikalatausmenetelmässä jokainen latausminuutti on pois koneen käyttöasteesta."

Akkujen vaihtoratkaisun ansiosta New Afton pystyy lisäksi jakamaan latauskuorman pidemmälle aikavälille, joten kaivosympäristössä ongelmallisia pikalatausratkaisujen suuria tehontarvepiikkejä ei esiinny.

"Akkujen vaihto on hyvä ratkaisu meille, koska meidän tarvitsee ladata akut vain hieman purkautumistason alle", LaMarsh sanoo.

New Aftonin kaivoksen laajentuessa syvemmälle C-vyöhykkeellä rajoitteena on kaivoksen alkuperäisen ykkösnousun noin 5 megawatin syöttökapasiteetti.

"Aiomme jatkaa samaa kaapelia syvemmälle, joten C-vyöhykkeen sähköistämisessä meidän on varmistettava, että tehontarve pysyy kaapelin kapasiteetin rajoissa", Prochotsky sanoo. "Mielestämme paras tapa varmistaa se on jakaa latauskuorma pidemmälle aikavälille. Tuotantokoneiden sähköistämiseen tarvittava energiamäärä pysyy tällöin samana, mutta verkkoamme rasittavat tehopiikit jäävät pois. C-vyöhykkeellä tavoitteemme on hajauttaa tehontarve mahdollisimman pitkälle aikavälille."

New Afton käyttää tällä hetkellä Sandvik LH518B ‑lastauskonetta kaivoksen ykkösnousun dumppereiden lastaamiseen ja malmin ajamiseen karamurskaimelle. Lastauskoneen kaavaillaan siirtyvään vuoteen 2023 mennessä kaivoksen uuteen B3-louhokseen, jossa se jatkaa dumpperiden lastaustehtävissä. B3 on käytännössä välivyöhyke, jonka kautta New Afton laajentaa toimintansa ykkösnoston nykyiseltä louhinta-alueelta tulevalle C-vyöhykkeelle.

C-vyöhykkeen louhinta-alue sijaitsee noin 550 metriä ykkösnoston ja 1 150 metriä maanpinnan alapuolella. Louhinta näissä syvyyksissä tuo mukanaan tuuletus- ja käyttökustannushaasteita, joiden ratkaisemisessa Prochotsky odottaa apua akkukalustolta ja sähköistykseltä.

"Taloudellinen louhinta sellaisissa syvyyksissä voi olla monimutkaista, ja mielestämme akkukalusto on yksi mahdollinen ratkaisu tähän haasteeseen", Prochotsky sanoo. "Neitseellisen kallion lämpö nostaa kaivoksen lämpötasoa tuotannon aikana, mikä yhdessä tuuletusrajoitusten kanssa suosii akkukoneiden käyttöä."

New Afton ottaa vuoden 2022 aikana vastaan kaksi akkukäyttöistä Sandvik Z50 ‑dumpperia. Se on kaivokselle mainio tilaisuus hyödyntää olemassa olevaa akkuinfrastruktuuria ja jatkuvasti kertyvää akkuosaamista. Kaivos osti 50-tonniset dumpperit B3-louhinta-alueensa tuotantoa varten, mutta New Aftonin johto ennakoi niiden olevan avuksi myös C-vyöhykkeen vinotunnelin rakennustyössä siihen asti, kunnes B3-vyöhykkeen tuotanto saadaan vauhtiin vuoden 2022 viimeisellä neljänneksellä.

"Riittävän kaivostuuletuksen varmistaminen on aina haastavaa ennen pysyvän tuuletusinfrastruktuurin valmistumista", Prochotsky sanoo. "Odotamme akkukäyttöisten dumppereiden pienentävän lämmön muodostusta peräänajotason yläpuolella, ja samalla päästään eroon dieselkoneiden hiukkaspäästöistä."

Sandvikin tehtaan henkilöstö on tukenut New Aftonia toimittamalla tietoa Sandvik LH518B:n ennakoiduista akun purkautumisnopeuksista sekä lastauskoneen tehosyklimallinnuksia, joiden Prochotsky kertoo olleen tarkkoja.

"Sandvik auttaa meitä selvittämään laitteille parhaiten sopivat vaiheistukset, ajosilmukkamitoitukset sekä ohituspaikkojen ja latausasemien sijoituspaikat eli suunnittelukriteerit, jotka pystymme lyömään lukkoon ennen varsinaista C-vyöhykkeelle menoa", Prochotsky sanoo. "Suhteemme Sandvikiin on aina ollut erittäin hyvä. Olemme jo pitkään käyttäneet kaivoksessa Sandvikin poraus- ja pultituslaitteita, joten kumppanuuden jatkaminen ja laajentaminen ensin automaatioon ja nyt akkukäyttöisiin koneisiin on ollut luontevaa."

"Henkilökohtaisesti uskon sähköistämisen olevan tulevaisuuden ratkaisu", LaMarsh sanoo. "On todella jännittävää päästä ensimmäisten joukossa kokeilemaan akkukäyttöisiä koneita maanalaisessa kaivostoiminnassa."

"Kaikilla kaivoksilla on lähivuosina edessä uusia konehankintoja tai korvausinvestointeja, ja silloin kannattaa ehdottomasti selvittää akkukäyttöisen teknologian mahdollisuudet", hän sanoo.