Первый готовый к эксплуатации

Оператор Дейтон Грей (Dayton Gray) заводит самый крупный в горнодобывающей отрасли батарейно-электрический погрузчик на зарядный участок на транспортировочном контуре подъемника 1 в блочной камере Нью-Афтон компании New Gold. На переоборудованном участке нет мостовых кранов или вилочных погрузчиков, система самостоятельной замены погрузчика отключает и опускает разряженную батарею, подъезжает для установки полностью заряженной батареи автоматически подключает его. Грей не выходит из кабины на протяжении всего процесса, контролируя ход замены и следуя подсказкам на сенсорном экране. Менее чем через шесть минут он покидает зарядный участок и ускоряется вверх по склону.

Руководитель рудника Нью-Афтон Питер Прохоцкий (Peter Prochotsky) видит в этом процессе потенциальное будущее «дозаправки» подземного передвижного оборудования.

«Переход с дизельной силовой установки на электрическую — это огромный шаг для нашей отрасли, и я рад принять в этом участие», — говорит он.

Погрузчик, первый 18-тонный батарейный электромобиль Sandvik LH518B (BEV), является первым крупным элементом инфраструктуры BEV на предприятии Нью-Афтон. Золотодобывающий рудник, на котором в 2011 году был запущен первый подъемный механизм и который был введен в эксплуатацию в 2012 году, накопил историю внедрения ведущих инновационных технологий, которые помогают обеспечить безопасность и здоровье сотрудников, а также повысить производительность. Рудник Нью-Афтон одним из первых внедрил автоматизацию и гордится тем, что является первопроходцем в горнодобывающей промышленности в сфере с использованием электрических батарей.

В 2016 году Нью-Афтон завершил технико-экономическое обоснование для определения рентабельности рудного тела в зоне C. Ожидается, что в зоне C, содержащей около 29 миллионов тонн руды, добыча начнется во второй половине 2023 года, и это продлит срок эксплуатации рудника Нью-Афтон до 2030 года. Нью-Афтон с самого начала рассматривал возможность электрификации из-за глубины нового рудного тела, составляющей 1150 метров под поверхностью земли, и суперинтендант шахты Джефф Ламарш (Jeff LaMarsh) заявил, что рудник Нью-Афтон в ходе исследования осознал ряд потенциальных преимуществ батарейной электрификации.

«Мы хотим сделать электрификацию частью будущего нашего рудника и, возможно, будущего всей отрасли», — говорит Ламарш.

Проект зоны C был одобрен в 2019 году, и Нью-Афтон объединился с консалтинговой и инжиниринговой фирмой Tetra Tech и управлением гидроэнергетики Британской Колумбии, чтобы завершить отдельное исследование экономических аспектов батарейно-электрического автопарка в рамках проекта зоны C.

«Рассчитывая на эти планы, мы решили внедрить батарейную электрификацию и изучить эту технологию, прежде чем принимать решение о покупках для нашего парка погрузчиков в зоне C», — говорит Прохоцкий.

В 2020 году рудник Нью-Афтон заключил партнерское соглашение с Sandvik о трехмесячном испытании первого погрузчика Sandvik LH518B, чтобы укрепить уверенность в погрузчике перед его приобретением. На руднике установлены ключевые показатели эффективности по доступности, сроку службы электрической батареи и рабочими параметрами, включая скорость выемки породы и откатки.

«По всем параметрам испытаний, которые мы оценивали, LH518B превзошел все наши ожидания», — говорит Ламарш, которого особенно впечатлили усилие отрыва и грузоподъемность.

Что больше всего поразило Прохоцкого, когда он впервые увидел работающий под землей погрузчик, так это отсутствие тепловыделения.

«Sandvik LH518B выделяет примерно 10 процентов тепла от объема, выделяемого аналогичным дизельным погрузчиком, — говорит Прохоцкий, — удивительно, насколько меньше тепла он выделяет, поэтому это очень полезно для нашего удобства при подземной работе и окружающей среды. Мы отметили, что батарейно электрическое оборудование приносит большую пользу нашим сотрудникам в области охраны труда и гигиены. Вентиляция для отвода тепла, дизельных частиц и пыли в закрытых подземных помещениях играет важнейшую роль, а электромобили помогают нам сократить объемы этих загрязнений на рабочих местах».

Батарейно электрический погрузчик также намного тише своего дизельного аналога.

«Вы можете вести диалог один на один рядом с работающим оборудованием, чего вы никогда не сможете сделать рядом с дизельным оборудованием», — говорит Ламарш.

Однако самым большим сюрпризом для Ламарша стала огромная мощность погрузчика.

«Sandvik LH518B обладает значительно большей мощностью отрыва, — говорит он. — На традиционном дизельном погрузчике вам нужно повысить обороты двигателя, чтобы получить всю гидравлическую мощность, тогда как на BEV это максимальное количество гидравлической мощности используется с самого начала. Мгновенная доступность усилия выгодна как при отрыве породы, так и при трогании с места в гору. По нашему опыту, с точки зрения производительности и эффективности он намного опережает конкурентов в сравнении с дизельным эквивалентом».

Запуск, остановка и откатка на короткие расстояния оказали наибольшее влияние на сокращение времени цикла батарейно-электрического погрузчика, но Прохоцкий говорит, что самым важным фактором производительности является удельная мощность.

«Мощность двигателя Sandvik LH518B, подаваемая на колеса, примерно в четыре раза превышает мощность его дизельного аналога, поэтому время разгона пропорционально меньше, — говорит он. — При движении вверх по склону мы обычно достигаем скорости наших дизельных погрузчиков примерно в семь-восемь километров в час, тогда как с аккумуляторными погрузчиками мы наблюдаем скорость от 12 до 14 километров в час».

Погрузчик также помогает персоналу Нью-Афтона достичь целей по сокращению выбросов парниковых газов.

«Часть миссии New Gold — способствовать ответственной добыче полезных ископаемых, — говорит Прохоцкий. — Мы осознаем, что выбросы парниковых газов во всем мире растут, и хотим внести свой вклад в сокращение выбросов парниковых газов. Когда оборудование работает на полную мощность, мы сокращаем выбросы парниковых газов примерно на 700 тонн эквивалента CO2 в год по сравнению с погрузчиком с дизельным двигателем».

Данные с рудника Нью-Афтон по Sandvik LH518B показывают, что замена одного дизельного погрузчика на сопоставимый BEV, как ожидается, снизит общие выбросы парниковых газов на руднике на целых 2 % в год при условии полной производительности.

”Мы решили реализовать батарейную электрификацию».

«Это действительно большая цифра, которая, помимо прочего, зависит от того, насколько интенсивно мы используем оборудование и расход какого объема дизельного топлива мы сокращаем, но для подземного рудника замена даже одной единицы дизельного оборудования на батарейно-электрическое может иметь серьезные последствия и сильно влиять на общее сокращение выбросов парниковых газов».

Потребление энергии у Sandvik LH518B значительно меньше, чем у равноценных дизельных погрузчиков на Нью-Афтоне. «Общие затраты энергии по сравнению с дизельным двигателем во время работы составляют около 10,9 %», — говорит Прохоцкий.

В Sandvik LH518B реализована запатентованная система автоматической замены Auto-Swap для комплекта электрических батарей Artisan. Погрузчик также является первым электромобилем Sandvik с технологией AutoConnect, позволяющей оператору заменять батареи еще быстрее, не выходя из кабины.

«Технология AutoSwap, AutoConnect работает гладко и без проблем, — говорит Прохоцкий, — для операторов она стала большим преимуществом как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения эффективности: им не требуется покидать кабину, чтобы отсоединить батарею».

Замена электрической батареи также позволяет руднику Нью-Афтон распределять нагрузку по зарядке на более длительные периоды времени, помогая снизить высокое потребление в энергосетях рудника, которое могут вызывать решения для быстрой зарядки.

«Технология замены батарей — отличный вариант для нас, потому что нам нужно заряжать батарею лишь со скоростью чуть ниже уровня разрядки», — говорит Ламарш.

По мере того как Нью-Афтон расширяется вниз к зоне C, рудник ограничен исходным источником питания подъемника 1 мощностью примерно 5 мегаватт.

«Мы собираемся протянуть кабель того же диаметра глубже, поэтому, когда мы говорим об электрификации зоны C, нам необходимо убедиться, что потребляемая мощность остается в пределах номинальных параметров нашего кабеля, — говорит Прохоцкий. — Мы считаем, что лучший способ сделать это — распределить нагрузку на более длительный период времени. Мы по-прежнему используем то же количество энергии при электрификации нашего добычного автопарка, но у нас нет пиковой потребности в мощности, которая превышала бы объем энергии, который могут обеспечить наши кабели. В конечном счете, для зоны C мы хотим распределить нашу потребность в электроэнергии на максимально возможный период времени».”

В настоящее время на руднике Нью-Афтон используется Sandvik LH518B на транспортировочном контуре подъемника 1 для загрузки самосвалов и подачи руды на гирационную дробилку. К 2023 году рудник планирует перевести погрузчик в новую камеру B3, чтобы продолжить погрузку самосвалов. B3, по сути, является промежуточной зоной, которая позволит Нью-Афтону перейти с нынешнего участка добычи полезных ископаемых у подъемника 1 в будущую зону C.

Блочная камера зоны С находится примерно на 550 метров ниже подъемника 1 и на 1150 метров ниже уровня поверхности. Добыча полезных ископаемых на глубине будущей производственной зоны создает проблемы с вентиляцией и эксплуатационными расходами, и эти проблемы, как ожидает Прохоцкий, электромобили и электрификация помогут смягчить.

«Экономически добыча полезных ископаемых на такой глубине может быть сложной, и мы рассматриваем батарейную электрификацию как одно из потенциальных решений этой проблемы, — говорит Прохоцкий. — Температура первичной породы усиливает нагрев на этой глубине во время добычи, поэтому и ограничения по вентиляции говорят в пользу батарейного электрооборудования».

«Наши сотрудники открыты новым технологиям»

В 2022 году Нью-Афтон получит два электропогрузчика Sandvik Z50, что позволит руднику извлечь выгоду из существующей батарейной инфраструктуры и растущих познаний в области электрических батарей. Хотя рудник приобрел 50-тонные самосвалы в качестве производственного решения для своего горнодобывающего участка B3, руководители рудника Нью-Афтон рассчитывают использовать их для ускорения разработки зоны C до тех пор, пока добыча на участке B3 не увеличится в четвертом квартале 2022 года.

«Всегда сложно обеспечить достаточную вентиляцию забоя, пока не создана постоянная вентиляционная инфраструктура, — говорит Прохоцкий. — Используя батарейные самосвалы, мы рассчитываем сократить объемы тепла, выделяющегося перед забоем, и полностью устранить выбросы твердых частиц дизельного топлива».

Персонал завода Sandvik поддержал рудник Нью-Афтон, предоставив данные по прогнозируемой скорости разрядки и моделированию рабочего цикла для Sandvik LH518B, которые, по словам Прохоцкого, оказались точными.

«Sandvik помогает нам понять, как лучше всего постепенно вводить в строй оборудование, какое оптимальное расстояние обустроить между контурами, как расположить зарядные участки и станции, а также как определить те критерии проектирования, которые мы затем можем реализовать, прежде чем фактически перейти к зоне C, — говорит Прохоцкий. — У нас всегда были очень хорошие отношения с Sandvik. В течение долгого времени мы использовали буровые установки и анкеровщики Sandvik в подземных работах, и теперь наше сотрудничество продолжается переходом к автоматизации, на электромобили с батареями, и это естественное развитие наших отношений».

«Лично я считаю, что электрификация — это путь в будущее, — говорит Ламарш, — участие в той группе, которая становится первопроходцем в сфере технологии BEV в подземной добыче полезных ископаемых, действительно увлекательно.

«Каждый рудник в ближайшие несколько лет, вероятно, произведет капитальную закупку или замену оборудования, и они упустят свои возможности, если не будут заниматься исследованием или внедрением батарейных технологий», — говорит он.