Uuden sukupolven akkukäyttöiset lastauskoneet ja dumpperit maanalaisiin kaivoksiin

Akkukäyttöisten kaivoskoneiden etuna on, että ne eivät käytä fossiilisia polttoaineita eivätkä myöskään aiheuta pakokaasupäästöjä maan alla. Ne tukevat siten maanalaisen kaivostoiminnan vastuullisuutta ja auttavat vähentämään tuuletuskustannuksia sekä parantamaan ilmanlaatua maan alla. Perinteisiin sähkökäyttöisiin kaivoskoneisiin verrattuna niiden liikkuminen on esteettömämpää ja joustavampaa. Nämä edut eivät kuitenkaan riitä perinteisten lastauskoneiden ja dumppereiden syrjäyttämiseen: akkukäyttöisten kaivoskoneiden on oltava kilpailukykyisiä perinteisiin koneisiin verrattuna niin tehossa, kapasiteetissa, tuottavuudessa kuin ketteryydessäkin.

Uutta suunnittelua koneisiin

Luodakseen akkukäyttöisistä kaivoskoneista todellisen vaihtoehdon, laitevalmistajien on tarkasteltava lastauskoneitaan ja dumppereitaan uudesta näkökulmasta – tai suunniteltava ne alusta lähtien uudestaan, kuten Sandvik on tehnyt. Sandvikin näkemys on, että valmistajien on uudistettava koneensa, jotta kaivosyhtiöiden ei tarvitse suunnitella kaivoksiaan täysin uusiksi. Tältä lähtökohdalta Sandvik on kehittämässä akkukäyttöisten lastauskoneiden ja dumppereiden uutta mallistoa.

Sandvik on johtava kaivos- ja urakointiteollisuuden laitteiden, palveluiden ja teknisten ratkaisujen toimittaja. Vuonna 2019 Sandvik osti kalifornialaisen Artisan Vehicle Systemsin, joka on erikoistunut akkuteknologiaan ja sähköisiin voimansiirtoratkaisuihin. Tänä päivänä Artisan on osa Sandvik Mining and Rock Solutions -liiketoiminta-alueen Load and Haul -divisioonaa. Artisanin integrointi Sandvikiin yhdistää kahden yhtiön vahvuusalueet: Sandvik on suunnitellut ja valmistanut yli 40 vuoden ajan lastauskoneita ja dumppereita ja toimittanut mm. yli 600 sähkökäyttöistä lastauskonetta maailmanlaajuisesti, kun taas Artisanilla on jo 10 vuoden kokemus akkujen ja sähköisten voimansiirtoratkaisujen suunnittelusta, ja yli 400 000 käyttötuntia maanalaisissa kaivoksissa. Itse asiassa suurin osa maanalaisten kaivosten akkukäyttöisistä lastauskoneista ja dumppereista käyttää Artisanin teknologiaa.

Tärkeimmät erot dieseliin

Akku- ja dieselkäyttöisten kaivoskoneiden väliset erot ovat merkittäviä. Dieselmoottorin tilalla on akkupaketti ja sähköinen voimansiirtolinja, ja akkukäyttöisestä koneesta puuttuu vaihteisto ja momentinmuunnin. Sähköisen voimansiirtolinjan ansiosta lastauskoneessa voidaan käyttää eturenkaita pienempiä takarenkaita, mikä parantaa suorituskykyä: kompaktimmalla ratkaisulla saadaan suhteessa parempi teho. Pienemmät takarenkaat mahdollistavat matalamman rungon, mikä parantaa kuljettajan näkyvyyttä ohjaamosta. Mahdollisuus irrottaa osa koneen rungosta kokonaan helpottaa ja nopeuttaa akkujen vaihtoa merkittävästi.

Huoltoa puolestaan yksinkertaistaa sähköisen voimansiirtolinjan erittäin yksinkertainen, tehokas ja luotettava moottori. Pois jäävät perinteisiin ratkaisuihin liittyvät moottoreiden kunnostukset, öljyjen vaihdot sekä vaihteistojen kunnostukset ja suodatinten vaihdot - lopputuloksena ovat alhaisemmat huoltokustannukset.

Suurista teknisistä eroista huolimatta laitteiden käytössä on hyvin vähän eroja. Yksi poikkeus kuitenkin on: akkukäyttöisissä kaivoskoneissa ei yleensä käytetä jarrua, sillä moottorit huolehtivat jarrutuksesta. ”Kaasupoljinta” käytetään nopeuden säätelyyn; kun jalka nostetaan polkimelta kokonaan, vauhti hidastuu hallitusti täysin pysähdyksiin asti. Regeneratiivinen jarrutus lataa akkuja hidastuksen aikana muuntamalla mekaanisen energian sähköenergiaksi. Regeneratiivista jarrutusta käytetään nopeuden säätelyyn ajettaessa ramppia alaspäin, ja sen avulla koneen massan potentiaalienergia pystytään hyödyntämään akkujen lataamiseen. Perinteisissä jarrujärjestelmissä ylimääräinen liike- ja potentiaalienergia menee hukkaan kitkajarrujen tai moottorijarrutuksen tuottamana lämpöenergiana.

Mahdollisuus irrottaa osa lastauskoneen rungosta kokonaan helpottaa ja nopeuttaa akkujen vaihtoa merkittävästi. Sandvikin patentoima akunvaihtojärjestelmä on täysin automatisoitu.

Minimaalisia muutoksia infrastruktuuriin

Uuden sukupolven akkukäyttöisten lastauskoneiden tärkeimpiä etuja on vähäinen tarve kaivosinfrastruktuurin muutoksille. Sandvikin patentoitu ja automatisoitu akunvaihtojärjestelmä tarkoittaa, että akun vaihtamiseen ei tarvita nosturia tai trukkia – vanha ohituspaikka tai lastauskuprikka riittää. Tämä helpottaa tuntuvasti nykyisten kaivoskoneiden korvaamista akkukäyttöisillä koneilla. Akkujen latausasemat ovat pienehköjä yksiköitä, joita on helppo siirtää toimintojen mukana. Ne voidaan myös kytkeä jo olemassa olevaan sähköinfrastruktuuriin.

Nopea ja helppo akunvaihto ilman manuaalista käsittelyä

Akkukäyttöisissä lastauskoneissa ja dumppereissa käytetään luotettavaa, nimenomaan maanalaisiin kaivoksiin soveltuvaa Artisan™-litiumfosfaattirauta-akkua (LiFePO4). LiFePO4-akku kestää ylilatausta, iskuja ja tärinää, ulkoisen oikosulun, murskautumisen, lävistämisen ja sisäisen oikosulun ilman tulipalon vaaraa. Artisan™-akkupaketit suunnitellaan ja valmistetaan yhdessä Sandvikin innovaatiokeskuksista. Toimintamallin tuloksena on syntynyt nykyajan kaivosteollisuuden tarpeita vastaava, luotettava ja helposti ylläpidettävä akkujärjestelmä.

Uuden sukupolven akkujärjestelmän täysin ainutlaatuinen ominaisuus on Sandvikin patentoima automatisoitu akunvaihtojärjestelmä. Kun lastauskoneen tai dumpperin akku on tyhjentynyt ja se on vaihdettava, kone ajetaan lisäakkua käyttäen akkupaketin vaihtoon. Akkupaketti irrotetaan ja lasketaan maahan, täysi akkupaketti poimitaan maasta ja kiinnitetään koneen runkoon: kaikki tämä tapahtuu kuljettajan ohjaamana koneen ohjaamosta. Tapahtuma ei vaadi minkäänlaista manuaalista käsittelyä, joten kuljettaja voi pysyä koko ajan ohjaamossa. Myöskään avustavaa henkilöä ei tarvita. Akun vaihtoon kuluu tällä hetkellä vain noin kuusi minuuttia, mutta ajan odotetaan tippuvan reilusti alle viiteen minuuttiin, kunhan teknologia saadaan toden teolla optimoitua. Täyteen ladatulla akulla lastauskoneen toiminta-aika on noin 3–6 tuntia ja dumpperin 2–3 tuntia, kaivossovelluksesta riippuen.

Muutos perinteisistä kaivoskoneista akkukäyttöisiin

Miten akkukäyttöisten kaivoskoneiden kanssa pääsee alkuun, jos kaivoksella on aika uuden sukupolven laitteille? Suosittelemme aloittamaan tarpeista, joissa perinteiset laitteet eivät enää ole järkevä ratkaisu, esimerkkeinä syvälle ulottuvat kaivoksen osiot, ilmastoinniltaan haastavat tai korkean lämpötilan alueet. Muualla kaivoksessa, jossa nykylaitteet hoitavat tehtävänsä hyvin, suosittelemme vaiheittaista siirtymää sitä mukaa, kun vanhoja koneita poistetaan käytöstä. Siirtymäajaksi akkuteknologiaan muodostuu siten noin viisi vuotta.

Sandvikin akkukäyttöisten lastauskoneiden ja dumppereiden valikoima

Sandvik esitteli syksyllä 2020 uusimman akkukäyttöisen lastauskoneen, LH518B:n. Se on maailman ensimmäinen 18 tonnin kantokyvyn akkukäyttöinen lastauskone maanalaisiin kovan kiven kaivoksiin. Tavoitteena on, että se tulee olemaan saatavilla maailmanlaajuisesti vuonna 2022. Sandvik tulee lanseeraamaan lähivuosina lisää uusia laitteita täydentämään akkukäyttöisten lastauskoneiden ja dumppereiden tarjontaa. Tällä hetkellä valikoimaan kuuluu kolme muuta Artisan™-akkuja käyttävää laitetta: kapasiteetiltaan 50 tonnin dumpperi (Z50), 10 tonnin lastauskone (A10) ja 4 tonnin lastauskone (A4).

Lisätietoja:

Juha Kukkonen
Myyntipäällikkö
Sandvik Mining and Rock Solutions
Puhelin: 050 527 9877
Sähköposti: juha.kukkonen@sandvik.com
ROCKTECHNOLOGY.SANDVIK/FI