Först ut ur lådan

Operatören Dayton Gray travar gruvbrytningens största batteridrivna lastare till en laddningsstation i Lift 1:s slinga för transport vid New Golds blockgrotta i New Afton. Det finns inga traverskranar eller gaffeltruckar i den ombyggda omlastningen, där lastarens självbytessystem kopplar bort och sänker ned ett urladdat batteri, traskar för att hämta ett fulladdat batteri och automatiskt kopplar in det. Gray lämnar inte hytten under hela processen, utan styr bytet genom att följa anvisningarna på en pekskärm. Mindre än sex minuter senare lämnar han laddstationen och kör i hög hastighet uppför en sluttning.

Peter Prochotsky, chef för New Afton-gruvan, ser den här processen som den potentiella framtiden för "tankning" av mobila gruvdriftmaskiner under jord.

"Det är ett stort steg framåt för vår bransch att gå från diesel till el, och jag är glad att få vara en del av det", säger han.

Lastaren, det första 18-tons batterielektriska fordonet (BEV) av märket Sandvik LH518B, är den första större delen av BEV-infrastrukturen vid New Afton. Guldgruvan, som sprängde sin första dragklocka 2011 och gick in i produktion 2012, har en historia av att vara banbrytande inom innovativ ny teknik som bidrar till att säkerställa medarbetarnas säkerhet och hälsa samtidigt som den förbättrar din produktivitet. New Afton var tidigt ute med automation och är stolta över att vara först med batterielektrisk gruvdrift.

Under 2016 slutförde New Afton en genomförbarhetsstudie för att fastställa lönsamheten för malmkroppen C-Zone. C-Zone, som innehåller cirka 29 miljoner ton, förväntas börja produceras under andra halvåret 2023 och förlänga New Aftons gruvlivslängd till 2030. New Afton övervägde elektrifiering redan från början på grund av den nya malmkroppens djup på 1.150 meter under markytan, och gruvchefen Jeff LaMarsh säger att New Afton under studien såg ett antal potentiella fördelar med elektrifiering med batteri.

"Vi vill omfamna elektrifiering som en del av framtiden för vår gruva och potentiellt
framtiden för branschen", säger LaMarsh.

C-Zone-projektet godkändes 2019 och New Afton samarbetade med konsult- och ingenjörsbyrån Tetra Tech och British Columbia Hydro and Power Authority för att genomföra en separat studie av de ekonomiska aspekterna av en batteridriven maskinpark i C-Zone-projektet.

"Med detta i ryggen bestämde vi oss för att satsa på elektrifiering med batteri och lära oss mer om tekniken innan vi fattade ett beslut om att köpa in LHD-fordon till vår C-Zone-flotta", säger Prochotsky.

Under 2020 samarbetade New Afton med Sandvik för en tre månader lång testperiod av den första Sandvik LH518B för att bygga upp förtroendet för lastaren innan den köptes. Gruvan fastställde KPI:er för tillgänglighet, batteritid och arbetsparametrar, inklusive hastigheter för mockning och hastighet.

"LH518B överträffade alla våra förväntningar när det gäller alla testparametrar som vi utvärderade", säger LaMarsh, som var särskilt imponerad av brytkraften och lastningskapaciteten.

Det som stod ut mest för Prochotsky första gången han såg lastaren arbeta under jord var avsaknaden av värme.

"Sandvik LH518B producerar cirka 10 procent av värmen från en jämförbar diesellastare", säger Prochotsky. "Det är häpnadsväckande hur mycket mindre värme den producerar, så det har varit bra för vår arbetsplats och miljö under jord. Batterielektrisk utrustning har visat sig vara en stor fördel för våra anställdas hälsa och hygien på arbetsplatsen. Ventilation för utspädning av värme, dieselpartiklar och damm i slutna underjordiska utrymmen är mycket viktigt, och BEV-fordon hjälper oss att minska dessa föroreningar på arbetsplatsen."

Den batteridrivna lastaren är också mycket tystare än sin dieseldrivna motsvarighet.

"Du kan föra ett samtal på tu man hand bredvid utrustningen som arbetar, vilket du aldrig skulle kunna göra med en diesel", säger LaMarsh.

Den största överraskningen för LaMarsh var dock lastarens enorma kraft.

"Sandvik LH518B har betydligt mer kraft vid mockning", säger han. "I en traditionell dieselmotor måste du varva upp motorn för att få ut all hydraulkraft, medan BEV ger maximal hydraulkraft direkt från start. Det omedelbara vridmomentet är fördelaktigt, både vid mockning och vid start på en ramp. Ur produktivitets- och produktivitetssynpunkt ligger den miltals före konkurrenterna när det gäller motsvarande dieselmotorer, enligt vår erfarenhet."

Korta start-, stopp- och hastigheter har haft störst inverkan på den batteridrivna lastarens minskade cykeltid, men Prochotsky säger att den största produktivitetsfaktorn är hästkraftstätheten.

"Vi har ungefär fyra gånger så mycket motoreffekt på hjulen i Sandvik LH518B som i motsvarande diesellastare, så uppkörningstiden är proportionellt sett snabbare", säger han. "När vi kör upp för rampen, i sluttning, uppskattar vi att våra dieseldrivna LHD:er rör sig i cirka sju till åtta kilometer i timmen, medan vi ser hastigheter på 12 till 14 kilometer i timmen med den batteridrivna LHD:en."

Lastaren hjälper också New Afton att uppnå sina mål för reduktion av växthusgaser.

"En del av New Golds uppdrag är att driva ansvarsfull gruvdrift", säger Prochotsky. "Vi är medvetna om att utsläppen av växthusgaser ökar runt om i världen och vi vill försöka minska vårt fotavtryck av växthusgaser. När skopan är i full produktion minskar vi våra växthusgasutsläpp med cirka 700 ton CO2-ekvivalenter per år jämfört med en LHD med dieselmotor."

New Aftons data om Sandvik LH518B visar att ersättning av en diesellastare med en jämförbar BEV förväntas minska gruvans totala utsläpp av växthusgaser med så mycket som 2 procent på ett år, förutsatt full produktivitet.

"Det är ett stort tal som bland annat beror på hur mycket vi använder utrustningen och hur mycket diesel vi ersätter, men för en gruvdrift under jord kan även ersättning av en enda dieselutrustning med batterielektrisk utrustning ha stor inverkan på den totala reduktionen av växthusgaser."

Energiförbrukningen för Sandvik LH518B har varit betydligt lägre än för New Aftons dieselmotsvarande lastare. "Den totala energikostnaden jämfört med diesel är cirka 10,9 procent under drift", säger Prochotsky.

Sandvik LH518B är utrustad med Auto- Swap, ett patenterat system för självbyte av Artisan-batteriet. Lastaren är också Sandviks första BEV med AutoConnect-teknik, som gör det möjligt för operatören att byta batteri ännu snabbare utan att lämna hytten.

"AutoSwap- och AutoConnect-tekniken har fungerat smidigt och sömlöst", säger Prochotsky. "Det har varit en stor fördel för operatörerna, både när det gäller säkerhet och effektivitet, att inte behöva gå ut ur hytten för att koppla ur batteriet."

New Afton utvärderade olika laddningsmetoder. LaMarsh säger att möjligheten att snabbt byta batteri är en fördel med Sandviks BEV, eftersom lastaren inte behöver parkeras under en längre tid.

"Sandvik LH518B var ett attraktivt alternativ för oss eftersom den har batteribyte-teknik i motsats till snabbladdning, och det bådar verkligen gott i ett arbete med blockgrottor", säger LaMarsh. "Batteribyte bidrar till att säkerställa en mycket bättre användning av utrustningen, medan snabbladdning kräver stillestånd för att underlätta laddningen. För oss som arbetar med blockspräckning är ett byte av batteri den ledande tekniken i våra ögon. När du förlitar dig på snabbladdningsteknik påverkar varje minut utrustningens användning."

Genom att byta batteri kan New Afton också sprida laddningsbelastningen över längre tidsperioder, vilket bidrar till att minska det aggressiva effektuttag som snabbladdningslösningar kan innebära för en gruvas elnät.

"Batteribytestekniken är ett bra alternativ för oss eftersom vi bara behöver ladda batterierna till strax under urladdningshastigheten", säger LaMarsh.

När New Afton expanderar ned mot C-Zone begränsas gruvan av sin ursprungliga Lift 1-spänningsmatning på cirka 5 megawatt.

"Vi kommer att använda samma diameter på kabeln längre ned, så när vi pratar om att elektrifiera C-Zone måste vi se till att effektbehovet håller sig inom kabelns kapacitet", säger Prochotsky. "Vi ser att det bästa sättet att göra det är att sprida ut belastningen över en längre tidsperiod. Vi använder fortfarande samma mängd energi genom att elektrifiera vår produktionsflotta, men vi har inte en toppbelastning som överstiger den mängd spänningsmatning som våra kablar kan leverera. I slutändan vill vi för C-Zone sprida vårt effektbehov över så lång tid som möjligt."

New Afton använder för närvarande Sandvik LH518B i gruvans Lift 1-transportslinga för att lasta lastbilar och köra malm till primärspindelkrossarna. År 2023 räknar gruvan med att flytta lastaren till den nya B3-grottan för att fortsätta lastningen av lastbilar. B3 är i huvudsak en mellanzon som kommer att ta New Afton från det nuvarande Lift 1-gruvområdet ned till den framtida C-zonen.

Blockgrottan i C-Zone ligger cirka 550 meter under Lift 1 och 1.150 meter under markytan. Gruvdrift på det framtida produktionsområdets djup innebär utmaningar för ventilation och driftskostnader som Prochotsky förväntar sig att BEV och elektrifiering kan bidra till att mildra.

"Ekonomiskt lönsam gruvdrift på ett sådant djup kan vara komplicerat, och vi ser elektrifiering med batterier som en av de potentiella lösningarna på utmaningen", säger Prochotsky. "Temperaturen på jungfruligt berg ökar värmen på nivån under produktion, så både detta och begränsningar i ventilationen gynnar batterielektriska gruvmaskiner."

New Afton kommer att ta emot två Sandvik Z50 batterielektriska truckar under 2022, vilket gör att gruvan kan dra nytta av sin befintliga infrastruktur och växande kunskap om batterier. Även om gruvan köpte 50-tons truckarna som en produktionslösning för B3-gruvområdet, räknar New Aftons gruvchefer med att använda dem för att påskynda utvecklingen av C-Zone-nedgången tills B3-produktionen startar i fjärde kvartalet 2022.

"Det är alltid en utmaning att få tillräckligt med ventilation ner till ortdrivningen innan vi har etablerat vår permanenta infrastruktur för ventilation", säger Prochotsky. "Genom att använda truckar med batteri räknar vi med att minska den värme som genereras uppströms ortdrivningen och eliminera dieselpartiklar."

Sandviks fabrikspersonal har hjälpt New Afton med beräknade urladdningshastigheter och modellering av arbetscykler för Sandvik LH518B som enligt Prochotsky har varit korrekta.

"Sandvik hjälper oss att förstå den bästa uppställningen av Sandviks utrustning, det bästa avståndet mellan slingorna, placeringen av passager och laddstationer, den typen av designkriterier som vi sedan kan implementera innan vi faktiskt kommer ner till C-Zone", säger Prochotsky. "Vi har alltid haft en mycket bra relation med Sandvik. Under lång tid har vi använt Sandviks borrningar och bultrar under jord, och att fortsätta vår relation och gå över till automation och nu batteridrivna fordon har varit en naturlig utveckling."

"Jag tror personligen att elektrifiering är framtiden", säger LaMarsh. "Att vara en del av en grupp som får vara pionjärer inom BEV-teknik för gruvdrift under jord är verkligen spännande.

"Varje gruva har sannolikt ett kapitalinköp eller en ersättning för underhåll på gång under de närmaste åren, och jag tror att de skulle gå miste om något om de bestämde sig för att inte undersöka eller satsa på batterielektrisk teknik", säger han.