Newyddion

Mae yna nifer o dechnolegau batri a gwefru y mae angen eu hystyried wrth drosglwyddo i electromobility mewn mwyngloddio tanddaearol.

Mae cerbydau mwyngloddio â batri yn ddelfrydol ar gyfer mwyngloddio tanddaearol.Oherwydd nad ydynt yn allyrru nwyon llosg, maent yn lleihau gofynion oeri ac awyru, yn torri allyriadau nwyon tŷ gwydr (GHG) a chostau cynnal a chadw, ac yn gwella amodau gwaith.

Mae bron pob offer mwyngloddio tanddaearol heddiw yn cael ei bweru gan ddiesel ac yn creu mygdarthau gwacáu.Mae hyn yn gyrru'r angen am systemau awyru helaeth i gynnal diogelwch gweithwyr.Ar ben hynny, gan fod gweithredwyr mwyngloddiau heddiw yn cloddio mor ddwfn â 4 km (13,123.4 tr.) i gael mynediad at ddyddodion mwyn, mae'r systemau hyn yn dod yn esbonyddol fwy.Mae hynny'n eu gwneud yn fwy costus i'w gosod a'u rhedeg ac yn fwy newynog am ynni.

Ar yr un pryd, mae'r farchnad yn newid.Mae llywodraethau'n gosod targedau amgylcheddol ac mae defnyddwyr yn fwyfwy parod i dalu premiwm am gynhyrchion terfynol a all ddangos ôl troed carbon is.Mae hynny’n creu mwy o ddiddordeb mewn datgarboneiddio mwyngloddiau.

Mae peiriannau llwytho, cludo a gollwng (LHD) yn gyfle gwych i wneud hyn.Maent yn cynrychioli tua 80% o’r galw am ynni ar gyfer mwyngloddio tanddaearol wrth iddynt symud pobl ac offer drwy’r pwll.

Gall newid i gerbydau batri ddatgarboneiddio mwyngloddio a symleiddio systemau awyru.

Mae hyn yn gofyn am fatris pŵer uchel a hyd hir - dyletswydd a oedd y tu hwnt i alluoedd technoleg flaenorol.Fodd bynnag, mae ymchwil a datblygu dros yr ychydig flynyddoedd diwethaf wedi creu brîd newydd o fatris lithiwm-ion (Li-ion) gyda'r lefel gywir o berfformiad, diogelwch, fforddiadwyedd a dibynadwyedd.

Disgwyliad pum mlynedd

Pan fydd gweithredwyr yn prynu peiriannau LHD, maen nhw'n disgwyl oes 5 mlynedd ar y mwyaf oherwydd yr amodau anodd.Mae angen i beiriannau gludo llwythi trwm 24 awr y dydd mewn amodau anwastad gyda lleithder, llwch a chreigiau, sioc fecanyddol a dirgryniad.

O ran pŵer, mae angen systemau batri ar weithredwyr sy'n cyfateb i oes y peiriant.Mae angen i'r batris hefyd wrthsefyll cylchoedd gwefr a rhyddhau aml a dwfn.Mae angen iddynt hefyd allu gwefru'n gyflym i wneud y mwyaf o argaeledd y cerbyd.Mae hyn yn golygu 4 awr o wasanaeth ar y tro, sy'n cyfateb i'r patrwm sifft hanner diwrnod.

Cyfnewid batri yn erbyn codi tâl cyflym

Daeth cyfnewid batris a chodi tâl cyflym i'r amlwg fel y ddau opsiwn i gyflawni hyn.Mae cyfnewid batri yn gofyn am ddwy set o fatris union yr un fath - un yn pweru'r cerbyd a'r llall wrth wefru.Ar ôl shifft 4 awr, caiff y batri sydd wedi'i wario ei ddisodli gan un newydd ei wefru.

Y fantais yw nad oes angen codi tâl pŵer uchel ar hyn ac fel arfer gellir ei gefnogi gan seilwaith trydanol presennol y pwll.Fodd bynnag, mae angen codi a thrin y newid, sy'n creu tasg ychwanegol.

Y dull arall yw defnyddio un batri sy'n gallu gwefru'n gyflym o fewn tua 10 munud yn ystod seibiannau, egwyliau a newidiadau sifft.Mae hyn yn dileu'r angen i newid batris, gan wneud bywyd yn symlach.

Fodd bynnag, mae codi tâl cyflym yn dibynnu ar gysylltiad grid pŵer uchel ac efallai y bydd angen i weithredwyr mwyngloddio uwchraddio eu seilwaith trydanol neu osod storfa ynni ar ochr y ffordd, yn enwedig ar gyfer fflydoedd mwy y mae angen iddynt godi tâl ar yr un pryd.

Cemeg Li-ion ar gyfer cyfnewid batri

Mae'r dewis rhwng cyfnewid a chodi tâl cyflym yn hysbysu pa fath o gemeg batri i'w ddefnyddio.

Mae Li-ion yn derm ymbarél sy'n cwmpasu ystod eang o electrocemegau.Gellir defnyddio'r rhain yn unigol neu eu cyfuno i ddarparu'r bywyd beicio gofynnol, bywyd calendr, dwysedd ynni, codi tâl cyflym, a diogelwch.

Mae'r rhan fwyaf o fatris Li-ion yn cael eu gwneud â graffit fel yr electrod negyddol ac mae ganddynt wahanol ddeunyddiau fel yr electrod positif, megis lithiwm nicel-manganîs-cobalt ocsid (NMC), lithiwm nicel-cobalt alwminiwm ocsid (NCA) a ffosffad haearn lithiwm (LFP). ).

O'r rhain, mae NMC a LFP ill dau yn darparu cynnwys ynni da gyda pherfformiad codi tâl digonol.Mae hyn yn gwneud y naill neu'r llall o'r rhain yn ddelfrydol ar gyfer cyfnewid batri.

Cemeg newydd ar gyfer codi tâl cyflym

Ar gyfer codi tâl cyflym, mae dewis arall deniadol wedi dod i'r amlwg.Dyma lithiwm titanate ocsid (LTO), sydd ag electrod positif wedi'i wneud o NMC.Yn lle graffit, mae ei electrod negyddol yn seiliedig ar LTO.

Mae hyn yn rhoi proffil perfformiad gwahanol i fatris LTO.Gallant dderbyn codi tâl pŵer uchel iawn fel y gall amser codi tâl fod cyn lleied â 10 munud.Gallant hefyd gefnogi tair i bum gwaith yn fwy o gylchoedd gwefr a rhyddhau na'r mathau eraill o gemeg Li-ion.Mae hyn yn trosi i oes calendr hirach.

Yn ogystal, mae gan LTO ddiogelwch cynhenid ​​​​uchel iawn oherwydd gall wrthsefyll cam-drin trydanol fel gollyngiad dwfn neu gylchedau byr, yn ogystal â difrod mecanyddol.

Rheoli batri

Ffactor dylunio pwysig arall ar gyfer OEMs yw monitro a rheoli electronig.Mae angen iddynt integreiddio'r cerbyd â system rheoli batri (BMS) sy'n rheoli perfformiad tra'n amddiffyn diogelwch ar draws y system gyfan.

Bydd BMS da hefyd yn rheoli gwefr a gollyngiad celloedd unigol i gynnal tymheredd cyson.Mae hyn yn sicrhau perfformiad cyson ac yn cynyddu bywyd batri i'r eithaf.Bydd hefyd yn rhoi adborth ar y cyflwr o wefr (SOC) a chyflwr iechyd (SOH).Mae'r rhain yn ddangosyddion pwysig o fywyd batri, gyda SOC yn dangos faint yn hirach y gall y gweithredwr redeg y cerbyd yn ystod sifft, a SOH yn ddangosydd o weddill oes y calendr.

Gallu plwg-a-chwarae

O ran pennu systemau batri ar gyfer cerbydau, mae'n gwneud llawer o synnwyr i ddefnyddio modiwlau.Mae hyn yn cymharu â'r dull amgen o ofyn i weithgynhyrchwyr batri ddatblygu systemau batri wedi'u teilwra ar gyfer pob cerbyd.

Mantais fawr y dull modiwlaidd yw y gall OEMs ddatblygu llwyfan sylfaenol ar gyfer cerbydau lluosog.Yna gallant ychwanegu modiwlau batri mewn cyfres i adeiladu llinynnau sy'n darparu'r foltedd gofynnol ar gyfer pob model.Mae hyn yn rheoli'r allbwn pŵer.Yna gallant gyfuno'r llinynnau hyn yn gyfochrog i adeiladu'r cynhwysedd storio ynni gofynnol a darparu'r hyd gofynnol.

Mae'r llwythi trwm sydd ar waith mewn mwyngloddio tanddaearol yn golygu bod angen i gerbydau gyflenwi pŵer uchel.Mae hynny'n galw am systemau batri sydd â sgôr o 650-850V.Er y byddai uwchraddio i folteddau uwch yn darparu pŵer uwch, byddai hefyd yn arwain at gostau system uwch, felly credir y bydd systemau yn aros yn is na 1,000V hyd y gellir rhagweld.

Er mwyn cyflawni 4 awr o weithrediad parhaus, mae dylunwyr fel arfer yn chwilio am gapasiti storio ynni o 200-250 kWh, er y bydd angen 300 kWh neu uwch ar rai.

Mae'r dull modiwlaidd hwn yn helpu OEMs i reoli costau datblygu a lleihau amser i'r farchnad trwy leihau'r angen am brofion math.Gan gofio hyn, datblygodd Saft ddatrysiad batri plwg-a-chwarae sydd ar gael mewn electrocemegau NMC ac LTO.

Cymhariaeth ymarferol

I gael syniad o sut mae'r modiwlau'n cymharu, mae'n werth edrych ar ddwy senario amgen ar gyfer cerbyd LHD nodweddiadol yn seiliedig ar gyfnewid batri a chodi tâl cyflym.Yn y ddau senario, mae'r cerbyd yn pwyso 45 tunnell heb lwyth a 60 tunnell wedi'i lwytho'n llawn gyda chynhwysedd llwyth o 6-8 m3 (7.8-10.5 yd3).Er mwyn galluogi cymhariaeth tebyg-am-debyg, delweddu Saft batris o bwysau tebyg (3.5 tunnell) a chyfaint (4 m3 [5.2 yd3]).

Yn y senario cyfnewid batri, gallai'r batri fod yn seiliedig ar gemeg NMC neu LFP a byddai'n cefnogi newid LHD 6 awr o'r amlen maint a phwysau.Byddai angen tâl 3 awr ar y ddau batris, sydd â sgôr o 650V gyda chapasiti o 400 Ah, wrth eu cyfnewid oddi ar y cerbyd.Byddai pob un yn para 2,500 o gylchoedd dros gyfanswm oes calendr o 3-5 mlynedd.

Ar gyfer codi tâl cyflym, byddai batri LTO sengl o'r un dimensiynau yn cael ei raddio ar 800V gyda chynhwysedd 250 Ah, gan ddarparu 3 awr o weithredu gyda thâl tra-gyflym 15 munud.Oherwydd y gall y cemeg wrthsefyll llawer mwy o gylchoedd, byddai'n darparu 20,000 o gylchoedd, gyda bywyd calendr disgwyliedig o 5-7 mlynedd.

Yn y byd go iawn, gallai dylunydd cerbydau ddefnyddio'r dull hwn i fodloni dewisiadau cwsmer.Er enghraifft, ymestyn hyd y sifft trwy gynyddu'r cynhwysedd storio ynni.

Dyluniad hyblyg

Yn y pen draw, y gweithredwyr mwyngloddio fydd yn dewis a yw'n well ganddynt gyfnewid batri neu godi tâl cyflym.A gall eu dewis amrywio yn dibynnu ar y pŵer trydanol a'r gofod sydd ar gael ym mhob un o'u safleoedd.

Felly, mae'n bwysig i weithgynhyrchwyr LHD roi'r hyblygrwydd iddynt ddewis.