Först ut ur lådan

Operatören Dayton Gray kör gruvdriftens största batteridrivna lastare in i en laddningsstation i Lift 1:s transportloop i New Golds blockgrotta New Afton. Det finns inga traverser eller gaffeltruckar i den ombyggda omlastningen, där lastarens självbytessystem kopplar bort och sänker ner ett urladdat batteri, kör iväg för att hämta ett fulladdat batteri och automatiskt ansluter det. Gray lämnar inte hytten under hela processen och styr bytet genom att följa anvisningarna på en pekskärm. Mindre än sex minuter senare lämnar han laddningsstationen och kör uppför en backe.

Peter Prochotsky, gruvchef på New Afton, ser denna process som den potentiella framtiden för “tankning” av mobil utrustning under jord.

“Det är en enorm förändring för vår bransch att gå från diesel till el, och jag är glad över att få vara en del av det”, säger han.

Lastaren, det första Sandvik LH518B 18-tons batterielektriska fordonet (BEV), är den första större delen av BEV-infrastrukturen vid New Afton. Guldgruvan, som sprängde sin första dragbult 2011 och inledde produktionen 2012, har en historia av att vara föregångare inom innovativ ny teknik som bidrar till att garantera säkerhet och hälsa för de anställda och samtidigt förbättra produktiviteten. New Afton var tidigt ute med automation och är stolta över att vara först med batteridriven 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 från början på grund av den nya malmkroppens djup på 1 150 meter under ytan, och gruvchefen Jeff LaMarsh sa att New Afton insåg ett antal potentiella fördelar med batterielektrifiering under studien.

“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 ingenjörsföretaget Tetra Tech och British Columbia Hydro and Power Authority för att genomföra en separat studie om ekonomin för en batterielektrisk flotta i C-Zone-projektet.

“Med detta i åtanke bestämde vi oss för att satsa på elektrifiering av batterier och lära oss mer om tekniken innan vi fattade ett beslut om att köpa batterier till vår LHD-flotta i C-Zone”, säger Prochotsky.

Under 2020 samarbetade New Afton med Sandvik för en tre månader lång provkörning av den första Sandvik LH518B för att bygga upp förtroendet för lastaren innan den köptes. Gruvan fastställde KPI:er för tillgänglighet, batteritid och driftsparametrar, inklusive mucknings- och förflyttningshastigheter.

“LH518B överträffade alla våra förväntningar på alla de testparametrar vi utvärderade”, säger LaMarsh, som var särskilt imponerad av brytkraften och lastkapaciteten.

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

“Sandvik LH518B genererar cirka 10 procent av värmen jämfört med en diesellastare”, säger Prochotsky. “Det är häpnadsväckande hur mycket mindre värme den genererar, så det har varit bra för vår arbetsplats under jord och miljön. Batteridriven utrustning har visat sig ge stora fördelar för våra anställdas hälsa och hygien på arbetsplatsen. Ventilation för att släppa ut värme, dieselpartiklar och damm i slutna utrymmen under jord är mycket viktigt, och BEV hjälper oss att minska dessa föroreningar på arbetsplatsen.”

Den batterielektriska lastaren är också mycket tystare än sin dieselmotsvarighet.

“Man kan ha ett enskilt samtal bredvid utrustningen som är i drift, vilket man aldrig skulle kunna ha med en diesel”, säger LaMarsh.

Den största överraskningen för LaMarsh var dock lastarens enorma kraft.

“Sandvik LH518B har betydligt mer lastkraft”, säger han. “I en traditionell diesel måste du varva motorn för att få ut all hydraulisk kraft, medan du i BEV får ut maximal hydraulisk kraft redan från start. Det omedelbara vridmomentet är fördelaktigt, både vid lastning och vid start på en ramp. Ur produktivitets- och effektivitetssynpunkt ligger den enligt vår erfarenhet långt före konkurrenterna när det gäller dieselmotsvarighet.”

Start, stopp och förflyttning korta sträckor har haft störst inverkan på den batterielektriska lastarens minskade cykeltid, men Prochotsky säger att den största produktivitetsfaktorn är hästkraftsdensiteten.

“Vi har ungefär fyra gånger så mycket hjulmotoreffekt i Sandvik LH518B jämfört med motsvarande dieselmotor, så tiden för upprampning är proportionellt sett snabbare”, säger han. “Vid förflyttning uppför rampen, på sluttning, uppskattar vi vanligtvis att våra diesel-LHD:er rör sig i cirka sju till åtta kilometer per timme, medan vi ser hastigheter på 12 till 14 kilometer per timme med batteri-LHD:n.”

Lastmaskinen hjälper också New Afton att uppnå sina mål för minskning av växthusgaser.

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

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

”Vi bestämde oss för att anamma batterielektrifiering"

“Det är en väldigt stor siffra som bland annat beror på hur mycket vi använder utrustningen och hur mycket diesel vi kompenserar för, men för en underjordsgruva kan även utbyte av en dieselutrustning mot batterielektrisk utrustning ha en stor inverkan på den totala minskningen av växthusgaser.”

Energiförbrukningen för Sandvik LH518B har varit betydligt lägre än för New Aftons dieselekvivalenta 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 självbytessystem för Artisan-batteripaketet. Lastaren är också den första Sandvik BEV med AutoConnect-teknik, vilket gör att operatören kan byta batterier ännu snabbare utan att lämna förarhytten.

“AutoSwap, AutoConnect-tekniken har varit smidig och sömlös”, säger Prochotsky. “Det har varit en stor fördel för förarna, både när det gäller säkerhet och effektivitet, att inte behöva lämna hytten för att koppla ur batteriet.”

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

“Tekniken för batteribyte är ett utmärkt alternativ för oss eftersom vi bara behöver ladda batterierna till strax under urladdningshastigheten”, säger LaMarsh.

När New Afton expanderar ner mot C-zonen begränsas gruvan av sin ursprungliga Lift 1-kraftförsörjning på cirka 5 megawatt.

“Vi kommer att dra samma kabeldiameter djupare ner, så när vi talar om att elektrifiera C-Zone måste vi se till att effektbehovet håller sig inom vår kabelkapacitet”, säger Prochotsky. “Vi ser att det bästa sättet att göra det är att sprida ut lastningen över en längre tidsperiod. Vi använder fortfarande samma mängd energi genom att elektrifiera vår produktionsflotta, men vi har inte en effekttopp som överstiger den mängd ström som våra kablar kan leverera. I slutändan vill vi i C-Zone sprida vårt effektbehov över så lång tid som möjligt.”

New Afton använder för närvarande Sandvik LH518B i gruvans Lift 1 transportloop för att lasta lastmaskiner och transportera malm till primärspindelkross. År 2023 räknar gruvan med att flytta lastaren till den nya B3-grottan för fortsatt lastning av truckar. B3 är i huvudsak en mellanliggande zon som kommer att ta New Afton från det nuvarande gruvområdet Lift 1 ner till den framtida C-zonen.

C-zonens blockgrotta 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.

“Ekonomisk gruvdrift på sådant djup kan vara komplicerat, och vi ser elektrifiering av batterier som en av de potentiella lösningarna på utmaningen”, säger Prochotsky. “Temperaturen i det jungfruliga berget ökar värmen i nivån under produktion, så både det och ventilationsbegränsningar gynnar batteridriven utrustning.”

"Vår arbetskraft är öppen för ny teknik"

New Afton kommer att ta leverans av två Sandvik Z50 batterielektriska truckar under 2022, vilket gör att gruvan kan dra nytta av sin befintliga batteriinfrastruktur och växande batterikunskap. Även om gruvan köpte 50-tonslastmaskinerna som en produktionslösning för B3-gruvområdet, räknar gruvcheferna i New Afton med att använda dem för att påskynda utvecklingen av C-Zone-sänkor tills B3-produktionen kommer igång under fjärde kvartalet 2022.

“Det är alltid en utmaning att få tillräckligt med ventilation ner till ytan tills vi har etablerat vår permanenta ventilationsinfrastruktur”, säger Prochotsky. “Genom att använda batteridrivna lastmaskiner räknar vi med att minska den värme som genereras uppströms från utvecklingsytan och eliminera dieselpartiklar.”

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

“Sandvik hjälper oss att förstå den bästa placeringen av utrustningen, det bästa loopavståndet, placeringen av passager och laddningsstationer, 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. Vi har länge använt borrmaskiner och bultare från Sandvik under jord, och det har varit en naturlig utveckling att fortsätta vår relation och gå över till automation och nu batterielektriska fordon.”

“Personligen tror jag att elektrifiering är framtidens melodi.” säger LaMarsh. “Att vara en del av en grupp som får vara pionjärer inom BEV-teknik i gruvdrift under jord är verkligen spännande.

“Alla gruvor behöver sannolikt göra stora inköp eller byten i underhållssyfte under de närmaste åren, och jag tror det vore ett misstag att inte titta närmare eller satsa på batterielektrisk teknik”, säger han.