Laut einem neuen Bericht von IDTechEx wird erwartet, dass die Elektro-Bergbaufahrzeugindustrie bis 2044 einen Wert von fast 23 Milliarden US-Dollar erreichen wird. Dieses Wachstum ist auf große Elektrofahrzeugbatterien und innovative Schnelllademethoden zurückzuführen, die die Einführung elektrischer und autonomer Fahrzeuge vorantreiben Bergbaufahrzeuge.
Entwicklung der Elektrofahrzeugindustrie für den Bergbau
Bergbaufahrzeuge gibt es in den unterschiedlichsten Größen, was bedeutet, dass auch die Batterien stark variieren, von 100 kWh für leichte Fahrzeuge bis zu 2 MWh für große elektrische Muldenkipper. Die Einzigartigkeit dieser großen Batterien bedeutet, dass sie erst jetzt ausreichend entwickelt und preislich konkurrenzfähig sind“, heißt es im IDTechEx-Bericht. „Lieferanten von schlüsselfertigen Batterien wie CATL, ABB und Northvolt haben Produkte entwickelt, die besonders für Bergbaufahrzeuge geeignet sind, und ihre Entwicklungsarbeit geht weiter.“
Der Bericht hebt hervor, dass Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Batterien (NMC) und Lithium-Ferrophosphat-Batterien (LFP) die beiden Batteriechemien sind, die bisher im Bergbau verwendet wurden. Obwohl LFP-Batterien tendenziell eine geringere Energiedichte aufweisen, werden sie von etwa 80 % der Bergbaufahrzeuge verwendet, was kein großes Problem darstellt, da Bergbaufahrzeuge normalerweise schwer sind und schwere Erzladungen transportieren.
„Der Vorteil von LFP ist seine Nutzungsdauer. IDTechEx geht davon aus, dass einige der anspruchsvollsten Bergbaufahrzeuge, wie etwa Muldenkipper, die Lebensdauer eines einzelnen NMC- oder LFP-Pakets bei weitem überschreiten und mehrere Batteriewechsel erfordern. „Die Minimierung der Austauschhäufigkeit durch die Verwendung eines langlebigeren Batteriepakets ist eine wirksame Möglichkeit, Elektrofahrzeuge kostengünstiger zu machen“, heißt es in dem Bericht. „Sicherheit ist ein weiterer entscheidender Faktor im Bergbau, insbesondere wenn es um den Brandschutz von Batterien in unterirdischen Tunneln geht. „LFP-Zellen gelten in dieser Hinsicht allgemein als sicherer, wodurch das Risiko für Bergleute begrenzt wird.“
Zusätzlich zu NMC und LFP geht IDTechEx davon aus, dass weitere Batterietechnologien wie Lithium-Titanoxid (LTO) und Natriumionen (Na-Ionen) entwickelt werden und schließlich für Bergbaufahrzeuge realisierbar sind.
Herausforderungen beim Laden meistern
Der IDTechEx-Bericht hebt hervor, dass einer der Faktoren, die die Einführung von Elektrofahrzeugen im Bergbau verlangsamt haben, Ausfallzeiten beim Laden sind, die sich auf die Produktivität der Fahrzeuge auswirken.
Allerdings haben Originalgerätehersteller (OEMs) Fortschritte bei der Reduzierung von Ausfallzeiten gemacht.
„Die meisten Bergbaufahrzeuge verwenden kabelgebundene Schnelllademethoden mit Gleichstrom-Schnellladegeräten. „OEMs versuchen nun, Methoden wie Mehrkanal-Laden und Megawatt-Ladesysteme einzusetzen, um die Zeiten auf 20 bis 60 Minuten zu verkürzen“, heißt es in dem Bericht. „Dies erhöht die Fahrzeugproduktivität, aber das Laden bei hohen Geschwindigkeiten kann den Batterieverschleiß beschleunigen und die Häufigkeit von Batteriewechseln erhöhen.“
Der Bericht weist darauf hin, dass der Batteriewechsel eine Alternative zum kabelgebundenen Laden darstellt, was bei Bergbau-OEMs großes Interesse geweckt hat, insbesondere bei Untertagefahrzeugen.
Beim Batteriewechsel handelt es sich um zwei austauschbare Batteriepakete pro Fahrzeug, von denen das eine geladen werden kann, während das andere im Betrieb ist. Der Austausch kann an speziellen Wechselstationen mit einem Kran oder Hebezeug in nur 5 bis 10 Minuten durchgeführt werden.
„Der Batteriewechsel ist großartig für die Produktivität, kann aber in manchen Szenarien teurer sein und erfordert speziellen Platz und Infrastruktur für den Austausch“, heißt es in dem Bericht.
Auch im Bergbau spielt die dynamische Belastung eine Rolle, wo die Beladung von Fahrzeugen während des Betriebs über Zubringerschienen oder Fahrleitungen entlang wichtiger Verkehrswege erfolgen kann. Dies hat das Potenzial, Ladeunterbrechungen zu vermeiden und die Produktivität zu maximieren, befindet sich jedoch noch in der Entwicklung und wird weniger genutzt.
„Alle oben genannten Lademethoden werden wahrscheinlich eine Rolle dabei spielen, die Elektrifizierung der Branche voranzutreiben, indem sie je nach technischen Anforderungen und Arbeitszyklusanforderungen unterschiedliche Methoden für verschiedene Fahrzeuge verwenden“, schließt der Bericht. „OEMs und Ladeanbieter arbeiten weiterhin an der Optimierung ihrer Technologien.“
