Erste Standardlösung

Der Bediener Dayton Gray ’fährt den größten batterieelektrischen Lader des Bergbaus in eine Ladestation in der Transportschleife Lift 1 in der Blockhöhle New Afton von New Gold’. In der umgebauten Mülldeponie gibt es keine Laufkräne oder Gabelstapler’; anstatt dessen schaltet das Selbstwechselsystem des Laders eine leere Batterie ab und senkt sie ab, nimmt beim Fahren eine voll geladene Batterie auf und schließt sie automatisch an. Gray verlässt die Kabine während des gesamten Vorgangs nicht’ und steuert den Wechsel, indem er den Anweisungen auf einem Touchscreen folgt. Keine sechs Minuten später verlässt er die Laderampe und beschleunigt auf einer Steigung.

Der neue Afton-Minenmanager Peter Prochotsky sieht in diesem Prozess die potenzielle Zukunft des “Auftankens” von mobilen Untertagegeräten.

“Für’ unsere Branche ist die Umstellung von Diesel auf Elektro ein großer Schritt, und ’ich freue mich, daran teilhaben zu können”, sagt er.

Der Lader, das erste 18-Tonnen-Batterie-Elektrofahrzeug (BEV) LH518B von Sandvik, ist das erste große Teil der BEV-Infrastruktur in New Afton. Die Goldmine, in der 2011 die erste Zugglocke gesprengt wurde und die im Jahr 2012 die Produktion aufnahm, kann auf eine lange Geschichte der Pionierarbeit bei innovativen neuen Technologien zurückblicken, die dazu beitragen, die Sicherheit und Gesundheit ihrer Mitarbeiter zu gewährleisten und gleichzeitig die Produktivität zu verbessern. New Afton war bereits früh ein Anwender der Automatisierung und ist stolz darauf, ein Vorreiter im batterieelektrischen Bergbau zu sein.

Im Jahr 2016 schloss New Afton eine Machbarkeitsstudie ab, um die Rentabilität seines Erzkörpers in der C-Zone zu ermitteln. Die C-Zone, die etwa 29 Millionen Tonnen enthält, wird voraussichtlich in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 mit der Produktion beginnen und die Lebensdauer der Mine von New Afton’ bis 2030 verlängern. New Afton erwog von Anfang an eine Elektrifizierung, da der neue Erzkörper’ 1.150 Meter unter der Oberfläche liegt, und Minenleiter Jeff LaMarsh sagte, New Afton habe während der Studie eine Reihe potenzieller Vorteile der Batterieelektrifizierung erkannt.

“Wir möchten die Elektrifizierung als Teil der Zukunft unserer Mine und möglicherweise  der Zukunft der Branche betrachten”, sagt LaMarsh.

Das C-Zonen-Projekt wurde 2019 genehmigt und New Afton arbeitete mit dem Beratungs- und Ingenieurunternehmen Tetra Tech und der British Columbia Hydro and Power Authority zusammen, um eine separate Studie über die Wirtschaftlichkeit einer batterieelektrischen Flotte im C-Zonen-Projekt durchzuführen.

“Vor diesem Hintergrund haben wir uns für die Batterieelektrifizierung entschieden und uns über die Technologie informiert, bevor wir eine Kaufentscheidung für unsere C-Zone-LHD-Flotte getroffen haben”, sagt Prochotsky.

Im Jahr 2020 ging New Afton eine Partnerschaft mit Sandvik für eine dreimonatige Testversion des ersten Sandvik LH518B ein, um vor dem Kauf Vertrauen in den Lader aufzubauen. Die Mine erstellte KPIs für Verfügbarkeit, Batterielebensdauer und Betriebsparameter, einschließlich der Förder- und Fahrgeschwindigkeiten.

“Bei allen von uns bewerteten Versuchsparametern hat der LH518B alle unsere Erwartungen übertroffen”, sagt LaMarsh, der vor allem von der Ausbrechkraft und der Belastbarkeit beeindruckt war.

Was Prochotsky am meisten auffiel, als er den Lader zum ersten Mal unter Tage arbeiten sah, war der Mangel an Wärme.

“Der Sandvik LH518B erzeugt etwa 10 Prozent der Wärme eines vergleichbaren Dieselladers”, sagt Prochotsky. “Es’ ist erstaunlich, wie viel weniger Wärme er produziert, also ist’ dies großartig für unseren unterirdischen Arbeitsplatz und unsere Umwelt. Es hat sich gezeigt, dass batterieelektrische Geräte einen großen Nutzen für die Gesundheit und Hygiene am Arbeitsplatz für unsere Mitarbeiter darstellen. Belüftung zur Verdünnung von Hitze, Dieselpartikeln und Staub in geschlossenen unterirdischen Räumen ist von größter Bedeutung, und BEVs helfen uns, diese Schadstoffe am Arbeitsplatz zu reduzieren.”

Der batterieelektrische Lader ist zudem deutlich leiser als sein Diesel-Pendant.

“Man kann neben dem laufenden Gerät ein persönliches Gespräch führen, was mit einem Diesel nie möglich wäre”, sagt LaMarsh.

Die größte Überraschung für LaMarsh war jedoch die schiere Kraft des Laders.’

“Der Sandvik LH518B hat deutlich mehr Auflade-Power”, sagt er. “Bei einem herkömmlichen Diesel muss man den Motor hochdrehen, um die gesamte hydraulische Leistung zu erhalten, während es beim BEV von Anfang an die maximale Menge an hydraulischer Leistung ist.’ Das sofortige Drehmoment ist sowohl beim Anfahren als auch beim Anfahren an einer Rampe von Vorteil. Unter Produktivitäts- und Effizienzgesichtspunkten ist’ er unserer Erfahrung nach der Konkurrenz im Vergleich zum Dieseläquivalent meilenweit voraus.”

Den größten Einfluss auf die kürzere Zykluszeit des batterieelektrischen Laders’ hatten das Anfahren, Anhalten und das Fahren über kurze Distanzen, doch laut Prochotsky ist die PS-Dichte der größte Faktor für die Produktivität.

“Wir verfügen im Sandvik LH518B über ungefähr viermal so viel Radmotorleistung wie bei seinem Dieseläquivalent, daher ist die Rampenfahrzeit proportional kürzer”, sagt er. “Wenn wir die Rampe hinauffahren, schätzen wir in der Regel, dass sich unsere Diesel-LHDs’ mit etwa sieben bis acht Kilometern pro Stunde fortbewegen, wohingegen wir mit dem Batterie-LHD Geschwindigkeiten von 12 bis 14 Kilometern pro Stunde erleben.”

Der Lader trägt auch dazu bei, dass New Afton seine Treibhausgas-Reduktionsziele erreicht.

“Ein Teil der Mission von New Gold’ besteht darin, einen verantwortungsvollen Bergbau voranzutreiben”, sagt Prochotsky. “Wir sind uns bewusst, dass die Treibhausgasemissionen weltweit steigen, und wir wollen versuchen, unseren Treibhausgas-Fußabdruck zu verringern. Wenn die Schaufel in voller Produktion ist, reduzieren wir’ unsere Treibhausgasemissionen im Vergleich zu einem Diesel-LHD um etwa 700 Tonnen CO2-Äquivalent pro Jahr.”

Die Daten von New Afton’ zum Sandvik LH518B zeigen, dass der Austausch eines Dieselladers durch ein vergleichbares BEV die gesamten Treibhausgasemissionen des Bergwerks’ bei voller Produktion voraussichtlich um bis zu 2 Prozent pro Jahr reduzieren wird.

”Wir haben uns für die Batterieelektrifizierung entschieden.“

“Das’ ist eine wirklich große Zahl, die unter anderem davon abhängt, wie oft wir die Ausrüstung nutzen und wie viel Diesel wir’ kompensieren, aber bei einem Untertagebergwerk kann sogar der Austausch einer Dieselausrüstung durch batterieelektrische Ausrüstung große Auswirkungen auf Ihre gesamte Treibhausgas-Reduzierung haben.”

Der Energieverbrauch des Sandvik LH518B war deutlich geringer als der des äquivalenten Diesel-Laders von New Afton.’ “Die Gesamtenergiekosten im Vergleich zu Diesel betragen im Betrieb etwa 10,9 Prozent”, sagt Prochotsky.

Der Sandvik LH518B ist mit AutoSwap ausgestattet, einem patentierten Selbstaustauschsystem für das Artisan-Batteriepack. Der Lader ist auch das erste BEV von Sandvik mit AutoConnect-Technologie, die es dem Fahrer ermöglicht, die Batterien noch schneller auszutauschen, ohne die Kabine zu verlassen.

“Die AutoSwap- und AutoConnect-Technologie funktioniert reibungslos und nahtlos”, sagt Prochotsky. “Es’ war ein großer Vorteil für die Fahrer, sowohl in puncto Sicherheit als auch Effizienz, da sie die Kabine nicht verlassen mussten, um die Batterie abzuklemmen.”

Durch den Batteriewechsel kann der New Afton auch die Ladelast über längere Zeiträume verteilen und so den aggressiven Stromverbrauch von Schnellladelösungen verringern, die diese vom Netz der Mine abfordern.’

“Die Batteriewechseltechnologie ist für uns eine tolle Option, da wir die Batterien nur bis knapp unter die Entladerate laden müssen”, sagt LaMarsh.

Während sich New Afton in Richtung C-Zone ausdehnt, ist die Mine durch ihre ursprüngliche Stromversorgung von Lift 1 mit etwa 5 Megawatt eingeschränkt.

“Wir’ werden denselben Kabeldurchmesser tiefer nach unten bringen. Wenn wir also über die Elektrifizierung der C-Zone sprechen, müssen wir sicherstellen, dass der Strombedarf innerhalb unserer Kabelkapazität bleibt”, sagt Prochotsky. “Für uns ist der beste Weg, dies zu erreichen, die Belastung über einen längeren Zeitraum zu verteilen. Durch die Elektrifizierung unserer Produktionsflotte verbrauchen wir’ immer noch die gleiche Energiemenge, aber wir haben keinen Spitzenstrombedarf, der die Strommenge übersteigt, die unsere Kabel liefern können.’ Letztendlich wollen wir für die C-Zone unseren Strombedarf über einen möglichst großen Zeitraum verteilen.”

New Afton nutzt derzeit den Sandvik LH518B in der Transportschleife Lift 1 des Bergwerks, um Muldenkipper zu beladen und Erz zum Großkreiselbrecher zu fahren.’ Bis 2023 rechnet das Bergwerk damit, den Lader in die neue B3-Höhle zu verlegen, um die Muldenkipper-Beladung fortzusetzen. B3 ist im Wesentlichen eine Zwischenzone, die New Afton von seinem aktuellen Bergbaugebiet Lift 1 in die zukünftige C-Zone führen wird.

Die Blockhöhle der C-Zone liegt etwa 550 Meter unter Lift 1 und 1.150 Meter unter der Oberfläche. Der Bergbau in der Tiefe des künftigen Produktionsgebiets’ stellt Herausforderungen bei der Bewetterung und den Betriebskosten dar, die laut Prochotsky durch BEVs und Elektrifizierung gemildert werden können.

“Der wirtschaftliche Abbau in solchen Tiefen kann komplex sein, und wir sehen die Batterieelektrifizierung als eine mögliche Lösung für diese Herausforderung”, sagt Prochotsky. “Die Temperatur des jungfräulichen Gesteins erhöht die Hitze auf der Ebene während der Produktion, sodass dies und die Bewetterungsbeschränkungen beides batterieelektrische Geräte begünstigen.”

„Unsere Belegschaft ist aufgeschlossen gegenüber neuen Technologien“

New Afton wird im Jahr 2022 zwei batterieelektrische Sandvik Z50-Muldenkipper erhalten, sodass die Mine von ihrer vorhandenen Batterieinfrastruktur und ihrem wachsenden Batteriewissen profitieren kann. Obwohl die Mine die 50-Tonnen-Muldenkipper als Produktionslösung für ihr B3-Bergbaugebiet erworben hat, gehen die Minenmanager von New Afton davon aus, sie zu nutzen, um die Erschließung des C-Zone-Gefälles zu beschleunigen, bis die B3-Produktion im vierten Quartal 2022 hochgefahren wird.

“Es’ ist immer eine Herausforderung, ausreichend Bewetterung bis zum Vortrieb zu gewährleisten,’ bis wir unsere permanente Bewetterungsinfrastruktur aufgebaut haben”, sagt Prochotsky. “Wir gehen davon aus, dass wir’ durch den Einsatz von Batterie-Muldenkippern die Hitze, die vor der Vortriebsfläche entsteht, reduzieren und Dieselpartikel eliminieren werden.”

Das Werkspersonal von Sandvik hat New Afton mit prognostizierten Entladungsraten und Arbeitszyklusmodellen für den Sandvik LH518B unterstützt, die laut Prochotsky korrekt waren.

“Sandvik hilft uns dabei, die beste Platzierung für Ausrüstungsteile, den besten Schleifenabstand, die Lage von Überholbuchten und Ladestationen zu ermitteln, also diese Art von Designkriterien, die wir dann umsetzen können, bevor wir uns tatsächlich in die C-Zone begeben”, sagt Prochotsky. “Wir’ hatten immer eine sehr gute Beziehung zu Sandvik. ’Wir setzen schon seit langem Sandvik-Bohrgeräte und -Ankerbohrgeräte unter Tage ein, und die Fortsetzung unserer Beziehung und der Übergang zur Automatisierung und nun zu batterieelektrischen Fahrzeugen war eine natürliche Weiterentwicklung.”

“Ich persönlich glaube, dass Elektrifizierung der Weg der Zukunft ist.” sagt LaMarsh. “Es ist wirklich aufregend, Teil einer Gruppe zu sein, die Pionierarbeit bei der BEV-Technologie im Untertagebergbau leistet.

“In jedem Bergwerk steht wahrscheinlich in den nächsten Jahren ein Maschinenkauf oder ein Wartungsaustausch an, und ich denke, sie würden etwas verpassen, wenn sie sich nicht dazu entscheiden würden, die batterieelektrische Technologie zu erproben oder weiterzuverfolgen.”