Primeiro a sair da caixa

O operador Dayton Gray transporta a maior carregadeira elétrica a bateria da mineração para um compartimento de carga no loop de transporte Lift 1 na caverna de blocos New Afton da New Gold. Não há guindastes aéreos ou empilhadeiras na re-muck convertida, onde o sistema de troca automática da carregadeira desconecta e abaixa uma bateria descarregada, pega uma bateria totalmente carregada e a conecta automaticamente. Gray não sai da cabine durante todo o processo, controlando a troca seguindo as instruções em uma tela sensível ao toque. Menos de seis minutos depois, ele sai do compartimento de carga e acelera em um declive.

O gerente da mina New Afton, Peter Prochotsky, vê esse processo como o futuro em potencial do "reabastecimento" de equipamentos móveis subterrâneos.

"É uma grande mudança para o nosso setor passar do diesel para a eletricidade, e estou feliz em participar disso", diz ele.

A carregadeira, o primeiro veículo elétrico a bateria (BEV) Sandvik LH518B de 18 toneladas, é a primeira grande peça de infraestrutura BEV na New Afton. A mina de ouro, que explodiu seu primeiro drawbell em 2011 e entrou em produção em 2012, tem um histórico de pioneirismo em novas tecnologias inovadoras que ajudam a garantir a segurança e a saúde de seus funcionários, além de melhorar a produtividade. A New Afton foi uma das primeiras a adotar a automação e se orgulha de ser a pioneira na mineração elétrica a bateria.

Em 2016, a New Afton concluiu um estudo de viabilidade para determinar a viabilidade de seu corpo de minério C-Zone. Espera-se que a C-Zone, que contém aproximadamente 29 milhões de toneladas, comece a produzir no segundo semestre de 2023 e estenda a vida útil da mina da New Afton até 2030. A New Afton considerou a eletrificação desde o início devido à profundidade do novo corpo de minério, 1.150 metros abaixo da superfície, e o superintendente da mina, Jeff LaMarsh, disse que a New Afton reconheceu vários benefícios potenciais da eletrificação por bateria durante o estudo.

"Queremos adotar a eletrificação como parte do futuro de nossa mina e, potencialmente,
o futuro do setor", diz LaMarsh.

O projeto C-Zone foi aprovado em 2019 e a New Afton se uniu à empresa de consultoria e engenharia Tetra Tech e à British Columbia Hydro and Power Authority para concluir um estudo separado sobre a economia de uma frota elétrica a bateria no projeto C-Zone.

"Com isso em mãos, decidimos adotar a eletrificação por bateria e aprender sobre a tecnologia antes de tomar uma decisão de compra para nossa frota de LHDs da C-Zone", diz Prochotsky.

Em 2020, a New Afton fez uma parceria com a Sandvik para um teste de três meses da primeira Sandvik LH518B para criar confiança na carregadeira antes de comprá-la. A mina estabeleceu KPIs para disponibilidade, vida útil da bateria e parâmetros operacionais, incluindo velocidades de mucking e tramming.

"Em todos os parâmetros de teste que avaliamos, a LH518B superou todas as nossas expectativas", diz LaMarsh, que ficou particularmente impressionado com a força de desagregação e a capacidade de carga.

O que mais chamou a atenção de Prochotsky na primeira vez em que viu a carregadeira operando no subsolo foi a falta de calor.

"A Sandvik LH518B produz aproximadamente 10% do calor de uma carregadeira a diesel comparável", diz Prochotsky. "É impressionante como ela produz menos calor, o que é ótimo para nosso local de trabalho subterrâneo e para o meio ambiente. Os equipamentos elétricos a bateria criaram um grande benefício de saúde e higiene ocupacional para nossos funcionários. A ventilação para diluir o calor, as partículas de diesel e a poeira em espaços subterrâneos fechados é muito importante, e os VEBs nos ajudam a reduzir esses contaminantes no local de trabalho."

A carregadeira elétrica a bateria também é muito mais silenciosa do que sua equivalente a diesel.

"É possível ter uma conversa individual ao lado do equipamento em operação, o que nunca seria possível com um equipamento a diesel", diz LaMarsh.

A maior surpresa para LaMarsh, no entanto, foi a grande potência da carregadeira.

"Em um diesel tradicional, você precisa acelerar o motor para obter toda a potência hidráulica, enquanto no BEV a potência hidráulica é máxima, desde o início. O torque instantâneo é benéfico, tanto para a limpeza quanto para a partida em uma rampa. Do ponto de vista da produtividade e da eficiência, ele está quilômetros à frente da concorrência em termos de equivalente a diesel, de acordo com nossa experiência."

A partida, a parada e o deslocamento em distâncias curtas tiveram o maior impacto no tempo de ciclo reduzido da carregadeira elétrica a bateria, mas Prochotsky diz que o maior fator de produtividade é a densidade de potência.

"Temos aproximadamente quatro vezes mais potência de motor de roda na Sandvik LH518B do que em seu equivalente a diesel, portanto, o tempo de subida da rampa é proporcionalmente mais rápido", diz ele. "Ao subir a rampa, em declive, normalmente estimamos que nossas LHDs a diesel se movam a cerca de sete a oito quilômetros por hora, enquanto estamos vendo velocidades de 12 a 14 quilômetros por hora com a LHD a bateria."

A carregadeira também está ajudando a New Afton a atingir suas metas de redução de gases de efeito estufa.

"Parte da missão da New Gold é promover a mineração responsável", diz Prochotsky. "Reconhecemos que as emissões de gases de efeito estufa em todo o mundo estão aumentando e queremos tentar reduzir nossa pegada de gases de efeito estufa. Quando o scoop estiver em plena produção, estaremos reduzindo nossas emissões de GEE em cerca de 700 toneladas de CO2 equivalente por ano em comparação com uma LHD a diesel."

Os dados da New Afton sobre a Sandvik LH518B mostram que a substituição de uma carregadeira a diesel por um BEV comparável deve reduzir as emissões totais de gases de efeito estufa da mina em até 2% em um ano, considerando a produção total.

"Esse é um número muito grande que, entre outras coisas, depende de quanto usamos o equipamento e quanto diesel estamos compensando, mas, para uma mina subterrânea, até mesmo a substituição de um equipamento a diesel por um elétrico a bateria pode ter um grande impacto na redução total de GEE."

O consumo de energia da Sandvik LH518B foi significativamente menor do que o da carregadeira equivalente a diesel da New Afton. "O custo geral de energia em comparação com o diesel é de cerca de 10,9% durante a operação", diz Prochotsky.

A Sandvik LH518B é equipada com o Auto-Swap, um sistema patenteado de troca automática da bateria da Artisan. A carregadeira também é o primeiro BEV da Sandvik com a tecnologia AutoConnect, permitindo que o operador troque as baterias ainda mais rapidamente sem sair da cabine.

"A tecnologia AutoSwap e AutoConnect tem sido suave e perfeita", diz Prochotsky. "Tem sido um bom benefício para os operadores, tanto em termos de segurança quanto de eficiência, não ter que sair da cabine para desconectar a bateria."

A New Afton avaliou diferentes metodologias de carregamento. LaMarsh disse que a capacidade de trocar as baterias rapidamente é uma vantagem dos BEVs da Sandvik, já que a carregadeira não precisa ficar estacionada por um longo período.

"A Sandvik LH518B foi uma opção atraente para nós porque tem a tecnologia de troca de bateria, em vez de carregamento rápido, e isso realmente é um bom presságio em uma operação de escavação de blocos", diz LaMarsh. "A troca de bateria ajuda a garantir muito mais utilização do equipamento, enquanto que, com uma carga rápida, você precisa ter tempo de inatividade para facilitar o carregamento. Para nós, em uma aplicação de espeleologia em blocos, a troca de bateria é a principal tecnologia em nossas mentes. Quando se depende da tecnologia de carga rápida, cada minuto afeta a utilização do equipamento."

A troca de baterias também permite que a New Afton distribua a carga de carregamento por períodos mais longos, ajudando a reduzir o consumo agressivo de energia que as soluções de carga rápida podem causar na rede elétrica de uma mina.

"A tecnologia de troca de baterias é uma ótima opção para nós porque só precisamos carregar as baterias até um pouco abaixo da taxa de descarga", diz LaMarsh.

À medida que a New Afton se expande em direção à C-Zone, a mina é limitada por sua fonte de alimentação Lift 1 original de aproximadamente 5 megawatts.

"Vamos levar o mesmo diâmetro de cabo para um nível mais profundo, portanto, quando falamos em eletrificar a C-Zone, precisamos garantir que a demanda de energia permaneça dentro da capacidade do nosso cabo", diz Prochotsky. "Achamos que a melhor maneira de fazer isso é distribuir a carga por um período mais longo. Ainda estamos usando a mesma quantidade de energia ao eletrificar nossa frota de produção, mas não temos um pico de demanda de energia que exceda a quantidade de energia que nossos cabos podem fornecer. Em última análise, para a C-Zone, queremos distribuir nossa demanda de energia pelo maior tempo possível."

Atualmente, a New Afton usa o Sandvik LH518B no loop de transporte Lift 1 da mina para carregar caminhões e transportar minério para o britador giratório. Até 2023, a mina prevê a transição da carregadeira para a nova caverna B3 para continuar o carregamento de caminhões. A B3 é essencialmente uma zona intermediária que levará a New Afton de sua atual área de mineração Lift 1 até a futura C-Zone.

A caverna do bloco C-Zone fica a cerca de 550 metros abaixo do Lift 1 e a 1.150 metros abaixo da superfície. A mineração na profundidade da futura área de produção apresenta desafios de ventilação e de custos operacionais que Prochotsky espera que os BEVs e a eletrificação possam ajudar a mitigar.

"A mineração econômica em tal profundidade pode ser complexa, e vemos a eletrificação por bateria como uma das possíveis soluções para o desafio", diz Prochotsky. "A temperatura da rocha virgem aumenta o calor do nível durante a produção, de modo que isso e as restrições de ventilação favorecem os equipamentos elétricos a bateria."

A New Afton receberá dois caminhões elétricos a bateria Sandvik Z50 em 2022, permitindo que a mina se beneficie de sua infraestrutura de baterias existente e do crescente conhecimento sobre baterias. Embora a mina tenha comprado os caminhões de 50 toneladas como uma solução de produção para sua área de mineração B3, os gerentes da mina New Afton preveem usá-los para ajudar a acelerar o desenvolvimento do declínio da zona C até que a produção da B3 aumente no quarto trimestre de 2022.

"É sempre um desafio conseguir ventilação suficiente para a face até que tenhamos estabelecido nossa infraestrutura de ventilação permanente", diz Prochotsky. "Ao utilizar caminhões de bateria, esperamos reduzir o calor gerado a montante da face de desenvolvimento e eliminar partículas de diesel."

A equipe da fábrica da Sandvik apoiou a New Afton com taxas de descarga projetadas e modelagem de ciclo de trabalho para o Sandvik LH518B que, segundo Prochotsky, foram precisas.

"A Sandvik está nos ajudando a entender a melhor disposição dos equipamentos, o melhor espaçamento entre os circuitos, a localização das baias de passagem e das estações de carregamento, esses tipos de critérios de projeto que podemos implementar antes de chegar à C-Zone", diz Prochotsky. Há muito tempo usamos as perfuratrizes e os bolters da Sandvik no subsolo, e continuar nosso relacionamento e passar para a automação e agora para os veículos elétricos a bateria foi uma progressão natural."

"Pessoalmente, acredito que a eletrificação é o caminho do futuro", diz LaMarsh. "Fazer parte de um grupo que é pioneiro na tecnologia BEV na mineração subterrânea é realmente empolgante.

"Todas as minas provavelmente terão uma compra de capital ou uma substituição de manutenção nos próximos anos, e acho que elas estariam perdendo se decidissem não investigar ou buscar a tecnologia de baterias elétricas", diz ele.