Od astrofizyki po górnictwo

Haley-Anna Blinn mieszka w Ontario w Kanadzie, ale pracuje w zakładach firmy Sandvik Mining and Rock Solutions w Camarillo w Kalifornii. Jej praca koncentruje się obecnie na pomaganiu kopalniom w ocenie ekonomicznej i technicznej wykonalności wdrożenia flot pojazdów z napędem akumulatorowo-elektrycznym. Zdaje sobie również sprawę, że nie ma jednego rozwiązania pasującego do wszystkich sytuacji i chętnie przyjmuje kreatywne pomysły dotyczące elektryfikacji.

„Obserwujemy również wiele innych kreatywnych rozwiązań wykraczających poza elektryfikację opartą wyłącznie na pojazdach z napędem akumulatorowo-elektrycznym (BEV)” – mówi Blinn. „Jednym z przykładów jest kopalnia Raglan należąca do firmy Glencore w Kanadzie, gdzie zbudowano pętlę wodorową do długoterminowego magazynowania energii w połączeniu z turbiną wiatrową o mocy 3 MW służącą do wytwarzania energii. Instalacja ta powstała w celu zmniejszenia zależności tego odległego zakładu od wytwarzania energii opartego na napędzie wysokoprężnym”.

Blinn nigdy nie sądziła, że będzie pracować w przemysle wydobywczym. Z wykształcenia jest astrofizykiem i matematykiem. „Zaczęłam pracować w firmie Artisan jeszcze jako studentka, jako stażystka w dziale badań i rozwoju. To pozwoliło mi prowadzić badania nad ogniwami elektrochemicznymi i mechanizmami ich degradacji”.

Następnie przeniosła się do zakładu klienta w Kirkland Lake w Ontario, który w tamtym czasie eksploatował największą flotę pojazdów elektrycznych (BEV), w większości wykorzystując urządzenia Sandvik.

„Dzięki temu zdobyłam ogromną praktyczną wiedzę na temat samej technologii, a konkretnie technologii firmy Sandvik. Następnie, w 2022 roku, postanowiłam, że chcę kontynuować pracę w firmie Sandvik, ponieważ czułam, że świat akumulatorów interesuje mnie najbardziej i chciałam w nim pozostać” – mówi Blinn.

Praca z zastosowaniami pojazdów elektrycznych (BEV) oraz doświadczenie zdobyte w kopalniach klientów pozwoliły jej zrozumieć, dlaczego poszczególne kopalnie mają różne potrzeby i obawy związane z wdrożeniem floty pojazdów elektrycznych.

Czy przejście na floty pojazdów elektrycznych (BEV) budzi pewien sceptycyzm?

Wraz z wprowadzeniem nowych technologii przemysł wydobywczy słusznie podchodzi z pewną obawą do ich szybkiego wdrażania. Z mojego doświadczenia wynika, że w przemysle wydobywczym obowiązują bardzo rygorystyczne normy bezpieczeństwa, a kluczowe znaczenie ma możliwość ilościowego oszacowania ryzyka związanego z każdym zadaniem w ramach działalności. Akumulatory nie są tak proste, a branża nie dysponuje praktyczną wiedzą, która pozwoliłaby jej czuć się tak swobodnie, jak w przypadku bardziej tradycyjnych technologii. Akumulatory to urządzenia elektrochemiczne, w których zachodzą reakcje chemiczne służące dostarczaniu i magazynowaniu energii. Magazynowanie i dystrybucja energii – w odniesieniu do tradycyjnych systemów elektrycznych poza akumulatorem – to obszary, w których kopalnie muszą przestrzegać surowych przepisów i norm. Dlatego firmy nie są zbyt chętne do natychmiastowego wdrożenia tej technologii bez zrozumienia wszystkich jej aspektów.

Jak więc firma Sandvik dba o to, by dostarczane przez nią akumulatory były bezpieczniejsze niż jeszcze kilka lat temu?

Zajęło nam sporo czasu, aby edukować i dostarczać materiały wyjaśniające, na czym polega nasze działanie. Jednym z najważniejszych wyborów, jakich dokonaliśmy w celu ograniczenia zagrożeń dla bezpieczeństwa, jest dobór składu chemicznego naszych akumulatorów. Nasze ogniwa są oparte na fosforanie litowo-żelazowym, który stanowi podgrupę akumulatorów litowo-jonowych. Niewiele osób zna podkategorie akumulatorów litowo-jonowych, ale wybraliśmy fosforan litowo-żelazowy jako nasz konkretny skład chemiczny, ponieważ jest on bardzo stabilny. Charakteryzuje się stosunkowo wysoką odpornością na niekontrolowane wydzielanie ciepła oraz niskim wskaźnikiem wydzielania ciepła (HRR) w porównaniu z innymi ogniwami litowo-jonowymi. Niekontrolowane wydzielanie ciepła to niekontrolowane uwalnianie ciepła i energii z ogniwa, spowodowane przekroczeniem krytycznych limitów temperatury wewnętrznej ogniwa. Inne rodzaje chemicznych składów akumulatorów litowo-jonowych ulegają niekontrolowanemu wydzielaniu ciepła w niższych temperaturach niż nasz, co mogłoby prowadzić do problemów w gorących i wilgotnych środowiskach podziemnych, w których eksploatowane są nasze pojazdy. Ponadto chemiczny skład fosforanu litowo-żelazowego charakteryzuje się niskim współczynnikiem wydzielania ciepła w porównaniu z większością innych składów, co oznacza, że gdyby ogniwo uległo niekontrolowanemu wydzielaniu ciepła, nie zapaliłoby się tak łatwo i nie uwolniłoby zgromadzonej energii tak gwałtownie, jak w przypadku innych składów. Kompozycja chemiczna o wyższym wskaźniku uwalniania ciepła byłaby bardziej podatna na odgazowanie, pęknięcie lub zapłon ogniwa – a to są zjawiska, których nie chcielibyśmy doświadczyć w naszej baterii, a już na pewno nie w zamkniętej przestrzeni podziemnej.

Co stanowi obecnie największe wyzwanie dla Pana i Pana zespołu?

Obecnie moja rola polega na wspieraniu kopalń na etapie przedsprzedażowym oraz ocenie ekonomicznej i technicznej wykonalności wdrożenia floty pojazdów akumulatorowych w ich działalności. Powiedziałbym więc, że największym wyzwaniem jest fakt, że każda kopalnia ma inne parametry, które sprawiają, że eksploatacja pojazdów akumulatorowych jest w mniejszym lub większym stopniu wykonalna. Na przykład spotykamy się z kopalniami, które są bardziej skłonne do wdrożenia tej technologii, ponieważ lokalne władze wprowadziły przepisy, które sprawiły, że eksploatacja pojazdów z silnikiem wysokoprężnym stała się ekonomicznie nieopłacalna, więc pojazdy elektryczne (BEV) są rozsądnym wyborem. W Kolumbii Brytyjskiej w Kanadzie obowiązują już przepisy – a podejrzewa się, że pojawią się kolejne – które naprawdę ograniczyłyby stosowanie silników wysokoprężnych w kopalniach podziemnych. Ponadto w wielu regionach ceny oleju napędowego są bardzo wysokie, co znacznie ułatwia argumentację na rzecz pojazdów elektrycznych (BEV). Bierzemy również pod uwagę projekt kopalni, ponieważ pojazdy elektryczne (BEV) mogą w niektórych przypadkach umożliwić eksploatację potencjalnych obszarów wydobywczych, a w innych mogą wymagać dodatkowej infrastruktury. Jeśli chodzi o podaż, wiele firm zdaje sobie sprawę, że jest to nowa technologia w przemysle wydobywczym, a nasze poziomy produkcji fabrycznej nie osiągnęły jeszcze szczytu, więc będą musiały zaangażować się wcześnie, jeśli chcą mieć do dyspozycji flotę w ciągu najbliższych pięciu lat. Jednak najtrudniejszą częścią tych projektów jest zdecydowanie ocena terenu kopalni oraz wszystkich czynników mikro- i makroekonomicznych, które na nią wpływają, a także próba modelowania tego, na ile wdrożenie floty będzie wykonalne z ekonomicznego punktu widzenia, ponieważ za każdym razem sytuacja jest inna.

A co z obawami dotyczącymi wyczerpywania się surowców?

Szczerze wierzę, że takie przedsięwzięcia jak wydobycie surowców z asteroid mogą stać się w przyszłości realne, nawet jeśli obecnie większość ludzi nie traktuje ich zbyt poważnie.