Ensimmäinen pakettiratkaisu
Kamloops, Kanadan Brittiläinen Kolumbia. Alan ensimmäinen 18 tonnin akkusähköinen lastauskone auttaa New Goldin operoimaa Kanadan suurinta maanalaista New Aftonin kaivosta lyhentämään sykliaikoja ja vähentämään samalla lämmön, melun ja kasvihuonepäästöjen määrää.
Dayton Gray ajaa kaivosalan suurimman akkusähköisen lastauskoneen New Goldin New Afton ‑lohkosorroskaivoksen hissin 1 luona sijaitsevalle latausasemalle. Muunnetussa latausasemassa ei ole nostureita tai trukkeja, vaan lastauskoneen akun itsevaihtojärjestelmä kytkee tyhjentyneen akun irti ja laskee sen latausasemaan, ajaa lastauskoneen täyteen ladatun akun luo ja kytkee sen automaattisesti. Gray ei poistu ohjaamosta koko prosessin aikana vaan ohjaa akun vaihtoa kosketusnäytön kehotteisiin vastaamalla. Alle kuusi minuuttia on kulunut, kun hän ajaa ulos latausasemasta ja kiihdyttää nousuun.
New Aftonin kaivoksen päällikkö Peter Prochotsky näkee tämän prosessin yhtenä mahdollisena tulevaisuutena maanalaisten kaivoslaitteiden ”tankkaamiselle”.
”Siirtyminen dieselistä sähköön on valtava muutos alallamme ja olen iloinen, että saan olla osa sitä muutosta”, hän toteaa.
Lastauskone, Sandvikin ensimmäinen 18-tonninen LH518B-akkusähköajoneuvo on ensimmäinen merkittävä osa New Aftonin akkusähköisten koneiden infrastruktuurissa. Ensimmäisen lohkoräjäytyksen vuonna 2011 kokeneella ja tuotannon vuonna 2012 aloittaneen kaivoksen historiasta löytyy monia ensimmäistä kertaa siellä käyttöön otettuja uusia teknologioita, jotka auttavat sekä varmistamaan työntekijöiden turvallisuuden ja terveyden että parantamaan kaivoksen tuottavuutta. New Afton oli varhainen automaation omaksuja ja on ylpeä myös meriitistään ensimmäisenä akkusähköisen kaivostoiminnan aloittajana.
Vuonna 2016 New Afton sai valmiiksi sen C-vyöhykkeen malmisuonen kannattavuustutkimuksen. Noin 29 miljoonaa tonnia malmia sisältävän C-vyöhykkeen tuotannon odotetaan alkavan vuoden 2023 jälkipuoliskolla ja siirtävän New Aftonin kaivoksen käyttöiän päättymisen vuoteen 2030. Sähköistäminen oli New Aftonille vaihtoehto heti alusta alkaen, koska uusi malmisuoni sijaitsee 1 150 metriä maanpinnan alla ja kaivoksen johtaja Jeff LaMarshin mukaan New Aftonin kannattavuustutkimuksesta kävi ilmi monia mahdollisia akkusähköistyksen tuomia etuja.
”Haluamme tehdä sähköistyksestä osan kaivoksemme tulevaisuutta ja mahdollisesti koko alan tulevaisuutta”, kertoo LaMarsh.
C-vyöhykkeen projekti hyväksyttiin vuonna 2019, jolloin New Afton teki yhdessä konsultti- ja suunnitteluyritys Tetra Techin ja Brittiläisen Kolumbian provinssin vesivoima- ja energiaviranomaisen kanssa erillisen tutkimuksen akkusähköisen kaluston C-vyöhykkeen projektissa käyttämisen taloudellisuudesta.
”Sen perusteella päätimme siirtyä akkusähköön ja perehtyä teknologiaan tarkemmin ennen C-vyöhykkeen lastauskonekaluston ostopäätöksen tekemistä”, Prochotsky selittää.
New Gold
Kanadaan toimintansa keskittänyt keskisuuri kaivosyritys New Gold operoi New Aftonin kulta- ja kuparikaivoksella Brittiläisessä Kolumbiassa ja Rainy Riverin kulta- ja hopeakaivoksella Ontariossa. New Gold tuotti 286 921 unssia kultaa ja 27,99 miljoonaa kiloa kuparia vuonna 2021.
Vuonna 2020 New Afton otti Sandvikin kumppanikseen ja aloitti Sandvik LH518B ‑lastauskoneen kolmikuukautisen koekäytön ennen ostopäätöksen tekemistä. Kaivos määritti suorituskykymittarit käyttöasteelle, akunkestolle ja toimintaparametreille, kuten lastaus- ja ajonopeuksille.
”LH518B ylitti kaikki odotuksemme kaikkien tarkastelemiemme koeparametrien osalta”, kertoo LaMarsh, joka oli erityisen vakuuttunut koneen irrotusvoimasta ja lastauskapasiteetista.
Kun Prochotsky näki lastauskoneen käytössä ensimmäistä kertaa, häneen kiinnitti huomiota eniten lämmön puute.
”Sandvik LH518B tuottaa noin 10 prosenttia vastaavan dieselvoimaisen lastauskoneen tuottamasta lämmöstä”, Prochotsky toteaa. ”On ällistyttävää, miten paljon vähemmän se tuottaa lämpöä, joka on ollut mahtavaa maanalaisten työskentelyolosuhteiden ja ympäristön kannalta. Akkusähköisten laitteiden on todettu tuottavan merkittäviä työterveys- ja hygieniaetuja työntekijöillemme. Lämmön, dieselin poltosta syntyvien hiukkasten ja pölyn ohjaaminen ilmanvaihtoratkaisuilla ulos suljetuista maanalaisista tiloista maksaa paljon, ja akkukäyttöiset laitteet auttavat meitä vähentämään näiden epäpuhtauksien määrää työympäristössä .”
Akkusähköinen lastauskone on myös paljon hiljaisempi kuin vastaava dieselkone.
”Nyt toiminnassa olevan laitteen vieressä voi jutella, mikä ei olisi ollut mitenkään mahdollista dieselin jyrinässä”, LaMarsh toteaa.
Isoin yllätys LaMarshille oli kuitenkin lastauskoneen puhdas voima.
”Sandvik LH518B:n lastausteho on merkittävästi suurempi”, hän kertoo. ”Perinteisellä dieselkoneella moottorin kierroksia täytyi nostaa, jotta siitä sai irti kaiken hydraulitehon, kun akkukäyttöinen kone antaa maksimaalisen hydraulitehon välittömästi. Välittömästä väännöstä on hyötyä sekä lastauksessa että rampille kiihdytettäessä. Kokemuksemme perusteella se on tuottavuuden ja tehokkuuden näkökulmasta kaukana edellä dieselkilpailijoitaan.”
Liikkeellelähtö-, pysähtymis- ja lastausteho lyhyillä matkoilla on vaikuttanut eniten akkusähköisen lastauskoneen nopeampaan sykliaikaan, mutta Prochotskyn mukaan tuottavuuden parantamisessa merkittävin tekijä on tehotiheys.
”Sandvik LH518B antaa noin neljä kertaa enemmän moottoritehoa pyörille kuin vastaava dieselkäyttöinen kone, joten myös sen nousunopeus on nopeampi samassa suhteessa”, hän kertoo. ”Jyrkkiä nousuja ajettaessa odotamme dieselkäyttöisen lastauskoneen savuttavan noin seitsemän tai kahdeksan kilometrin tuntinopeuden, kun akkukäyttöinen lastauskoneemme liikkuu vastaavassa nousussa 12–14 km/h:n nopeudella.”
New Aftonin kaivos
Noin 350 kilometriä Vancouverista koilliseen ja 10 kilometrin päässä Brittiläisen Kolumbian alueellisesta Kamloopsin keskuksesta sijaitseva New Aftonin maanalainen kaivos on historiallisen Aftonin avokaivoksen paikalla. Kaivostoiminnan kehittäminen alkoi laskurampin rakentamisella vuonna 2007 ja kaupallinen tuotanto aloitettiin 2012. Noin 650 henkeä työllistävä New Aftonin kaivos tuotti vuonna 2021 malmia 175 972 kultaunssin arvosta eli 52 452 unssia kultaa ja 27,99 miljoonaa kiloa kuparia.
Lastauskone auttaa New Aftonia myös sen kasvihuonepäästöjen vähentämistavoitteen saavuttamisessa.
”Vastuullisen kaivostoiminnan edistäminen on osa New Goldin missiota”, Prochotsky kertoo. ”Tiedostamme, että kasvihuonekaasupäästöt kasvavat kaikkialla maailmassa, ja haluamme yrittää pienentää omaa kasvihuonekaasujen jalanjälkeämme. Kun laitteet saadaan täyteen tuotantoon, kasvihuonekaasupäästömme CO2-ekvivalentti pienenee noin 700 tonnilla vuodessa dieselkäyttöisiin lastauskoneisiin verrattuna.”
New Aftonin Sandvik LH518B:stä keräämä data osoittaa, että yhden dieselkäyttöisen lastauskoneen korvaaminen vastaavalla akkukäyttöisellä koneella pienentää kaivoksen kasvihuonekaasupäästöjä jopa kaksi prosenttia vuodessa täyden tuotannon olettamalla.
”Päätimme siirtyä akkusähköön“
”Se on todella iso luku, jonka suuruus riippuu muiden seikkojen lisäksi siitä, miten paljon käytämme laitetta ja miten suuren määrän dieseliä se korvaa. Mutta maanalaisessa kaivoksessa yhdenkin dieselkäyttöisen laitteen vaihtaminen akkusähköiseen voi vaikuttaa merkittävästi kasvihuonekaasupäästöihin.”
Sandvik LH518B:n energiankulutus on ollut merkittävästi pienempi kuin New Aftonin vastaavien dieselkäyttöisten lastauskoneiden. ”Kokonaisenergiakustannukset ovat noin 10,9 prosenttia dieselin kustannuksista”, Prochotsky summaa.
Sandvik LH518B on varustettu Auto-Swap-toiminnolla, joka on patentoitu Artisan-akkupaketin automaattinen vaihtojärjestelmä. Lastauskone on myös Sandvikin ensimmäinen AutoConnect-teknologiaa käyttävä akkukäyttöinen laite, minkä ansiosta operaattori voi vaihtaa akut entistäkin nopeammin ohjaamosta poistumatta.
”AutoSwap ja AutoConnect-teknologia ovat toimineet sujuvasti ja saumattomasti”, Prochotsky kertoo. ”Se, ettei operaattorin tarvitse poistua ohjaamosta akun irrottamista varten, on ollut mukava etu operaattoreille sekä turvallisuuden että tehokkuuden näkökulmista.”
Akkujen vaihtoratkaisun ansiosta New Afton pystyy lisäksi jakamaan akkujen latauskuormituksen pidemmälle aikavälille, joten kaivosympäristössä ongelmallisia pikalatausratkaisujen suuria virrantarvepiikkejä ei esiinny.
”Akkujen vaihtoteknologia on hyvä ratkaisu meille, koska meidän tarvitsee ladata akut vain hieman purkautumistason alle”, LaMarsh sanoo.
New Aftonin kaivoksen laajentamisessa syvemmälle C-vyöhykkeellä rajoitteena on kaivoksen alkuperäisen ykköshissin noin 5 megawatin verkkovirta.
”Aiomme jatkaa samaa kaapelia syvemmälle, joten C-vyöhykkeen sähköistämisestä puhuttaessa meidän on varmistettava, että tehon tarve pysyy kaapelin kapasiteetin rajoissa”, Prochotsky toteaa. ”Mielestämme paras tapa varmistaa se on jakaa latauskuormitus pidemmälle ajanjaksolle. Tuotantolaitteiden sähköistämiseen tarvittava energiamäärä pysyy tällöin samana, mutta virtaverkkoamme rasittavia huipputehopiikkejä ei esiinny. C-vyöhykkeellä tavoitteemme on hajauttaa tehontarve mahdollisimman pitkälle aikavälille.”
New Afton käyttää tällä hetkellä Sandvik LH518B ‑lastauskonetta kaivoksen ykköshissin kuljetussilmukassa dumppereiden lastaamiseen ja malmin ajamiseen karamurskaimelle. Lastauskoneen odotetaan siirtyvään vuoteen 2023 mennessä kaivoksen uuteen B3-luolaan, jossa se jatkaa dumpperiden lastaustehtävissä. B3 on käytännössä välivyöhyke, jonka kautta New Afton laajentaa ykköshissin nykyisen kaivosalueen tulevalle C-vyöhykkeelle.
C-vyöhykkeen louhinta-alue sijaitsee noin 550 metriä ykköshissin ja 1 150 metriä maanpinnan alapuolella. Louhinta tulevan tuotantoalueen syvyydessä tuo mukanaan ilmanvaihto- ja käyttökustannushaasteita, joiden ratkaisemisessa Prochotsky odottaa akkukäyttöisten laitteiden ja sähköistyksen auttavan.
”Taloudellinen louhinta sellaisissa syvyyksissä voi olla monimutkainen prosessi, ja mielestämme akkusähköistäminen on yksi mahdollisista ratkaisusta tähän haasteeseen”, Prochotsky toteaa. ”Neitsytkiviaineksen lämpötila nostaa lämpötasoa tuotannon aikana, mikä yhdessä ilmanvaihtorajoitusten kanssa suosii akkusähköisten koneiden käyttöä.”
”Henkilöstömme on avoin uudelle teknologialle”
New Afton ottaa vuoden 2022 aikana vastaan kaksi akkusähköistä Sandvik Z50 ‑dumpperia. Se on kaivokselle mainio tilaisuus hyödyntää olemassa olevaa akkuinfrastruktuuriaan ja jatkuvasti kasvavaa tietämystään akkuteknologiasta. Kaivos osti 50-tonniset dumpperit B3-kaivosalueensa tuotantoa varten, mutta New Aftonin kaivostoiminnan päälliköt ennakoivat niiden olevan avuksi myös C-vyöhykkeen vinotunnelin rakennustyössä siihen asti, kunnes B3-vyöhykkeen tuotanto saadaan vauhtiin vuoden 2022 viimeisellä neljänneksellä.
”Riittävän ilmanvaihdon varmistaminen on aina haastavaa ennen pysyvän ilmanvaihtoinfrastruktuurin valmistumista”, Prochotsky kertoo. ”Odotamme akkukäyttöisten dumppereiden pienentävän lämmön muodostusta peräänajopinnan yläpuolella ja eliminoivan dieselhiukkasten kertymisen.”
Sandvikin tehtaan henkilöstö on tukenut New Aftonia toimittamalla tietoa Sandvik LH518B:n ennakoiduista akun purkautumisnopeuksista ja sekä lastauskoneen tehosyklimallinnuksia, joiden Prochotsky kertoo olleen tarkkoja.
”Sandvik auttaa meitä selvittämään laitteille parhaiten sopivat telinerakenteet, ajosilmukkamitoitukset sekä ohitus- ja latausasemien sijoituspaikat eli suunnittelukriteerit, jotka pystymme lyömään lukkoon ennen varsinaista C-vyöhykkeelle kaivautumista”, Prochotsky kertoo. ”Suhteemme Sandvikiin on aina ollut erittäin hyvä. Olemme käyttäneet Sandvikin pora- ja pultituslaitteita maan alla jo pitkään, joten yhteistyön jatkaminen ja laajentaminen ensin automaatioon ja nyt akkusähköisiin laitteisiin on osa kumppanuutemme luonnollista kehitystä.”
”Henkilökohtaisesti uskon sähköistämisen olevan tulevaisuuden ratkaisu”, LaMarsh toteaa. ”On todella jännittävää olla osa ryhmää, joka pääsee ensimmäisten joukossa kokeilemaan akkukäyttöisten laitteiden teknologiaa maanalaisessa kaivostoiminnassa.
”Jokaisella kaivoksella on lähivuosina todennäköisesti edessä uusia laitehankintoja tai korvausinvestointeja, ja silloin kannattaa ehdottomasti selvittää akkukäyttöisen teknologian mahdollisuudet”, hän summaa.
Valokuva: Adam Lach
Julkaistu: 15.8.2022