Sähkökäyttöiset kaivostyökoneet
Nurminen, Tuukka (2018)
Kandidaatintyö
2018
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018042518497
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018042518497
Tiivistelmä
Sähköistyminen ja varsinkin akkukäyttö on yksi kuumimmista trendeistä ajoneuvoihin liittyvässä teknologiassa. Tässä työssä tutkitaan miten sähköistyminen on vaikuttanut kaivostyökoneiden kehitykseen.
Työn tavoitteena on kartoittaa markkinoilla olevia sähkökäyttöisiä kaivostyökoneita, ja niissä käytettäviä teknologioita. Työssä keskitytään pääsääntöisesti akkukäyttöisiin kaivostyökoneisiin, mutta tehdään myös lyhyt katsaus kaapelikäyttöisiin kaivostyökoneisiin ja hybridi kaivostyökoneisiin. Akkukoneista on tarkoitus selvittää, millaisia akkuja niissä käytetään, ja miten niiden lataus suoritetaan. Työssä pyritään selvittämään myös, millaisia moottoreita sähkökäyttöisissä kaivostyökoneissa käytetään, miksi sähkökäyttöön ollaan siirtymässä, ja miten tämä kaikki sähköistyminen vaikuttaa kaivosten sähkönkulutukseen. Akkukäyttöiset kaivostyökoneet ovat sen verran uutta teknologiaa, että niistä tai niiden teknologiasta ei ole havaittu kattavaa koontia. Työn tavoitteena on koota mahdollisimman kattavasti nämä tiedot yhteen dokumenttiin. Syitä sähkökäytön lisäämiselle kaivostyökoneissa pyritään analysoimaan esimerkiksi kaivosten ilmanvaihtojärjestelmien aiheuttamien kustannusten kautta. Työssä tehdään myös katsaus sähkökäytön tulevaisuuteen kaivostyökoneissa.
Kaivostyökoneissa on selkeästi nähtävissä, että sähkökäyttö ja varsinkin akkukäyttö ovat tällä hetkellä kehityksen pääpainona. Varsinkin LHD (Load-Haul-Dump) kuormaimien kehitystyö on painottunut lähes täysin akkukäytön puolelle. Tämän ovat mahdollistaneet viime vuosina markkinoille tulleet, entistä korkeakapasiteettisemmat ja nopeaa latausta paremmin kestävät akkuteknologiat, kuten esimerkiksi litium-rauta-fosfaatti ja litium-titanaattioksidi. Akkuteknologioiden kehittyessä on todennäköistä, että yhä useampi kaivoskonetyyppi muuttuu akkukäyttöiseksi. Muutos näkyy esimerkiksi Sandvikin ja Atlas Copcon vasta julkaistuissa täyssähköisissä kaivosjumboissa, jotka hoitavat liikkumisen akkukäyttöisesti ja kytkeytyvät kaapelilla porauksen ajaksi kaivoksen sähköjärjestelmään. Hybridikäyttöjäkin kaivostyökoneissa on, mutta niiden kehitys on täys-sähkökäyttöön verrattuna huomattavasti rajallisempaa.
Työn tavoitteena on kartoittaa markkinoilla olevia sähkökäyttöisiä kaivostyökoneita, ja niissä käytettäviä teknologioita. Työssä keskitytään pääsääntöisesti akkukäyttöisiin kaivostyökoneisiin, mutta tehdään myös lyhyt katsaus kaapelikäyttöisiin kaivostyökoneisiin ja hybridi kaivostyökoneisiin. Akkukoneista on tarkoitus selvittää, millaisia akkuja niissä käytetään, ja miten niiden lataus suoritetaan. Työssä pyritään selvittämään myös, millaisia moottoreita sähkökäyttöisissä kaivostyökoneissa käytetään, miksi sähkökäyttöön ollaan siirtymässä, ja miten tämä kaikki sähköistyminen vaikuttaa kaivosten sähkönkulutukseen. Akkukäyttöiset kaivostyökoneet ovat sen verran uutta teknologiaa, että niistä tai niiden teknologiasta ei ole havaittu kattavaa koontia. Työn tavoitteena on koota mahdollisimman kattavasti nämä tiedot yhteen dokumenttiin. Syitä sähkökäytön lisäämiselle kaivostyökoneissa pyritään analysoimaan esimerkiksi kaivosten ilmanvaihtojärjestelmien aiheuttamien kustannusten kautta. Työssä tehdään myös katsaus sähkökäytön tulevaisuuteen kaivostyökoneissa.
Kaivostyökoneissa on selkeästi nähtävissä, että sähkökäyttö ja varsinkin akkukäyttö ovat tällä hetkellä kehityksen pääpainona. Varsinkin LHD (Load-Haul-Dump) kuormaimien kehitystyö on painottunut lähes täysin akkukäytön puolelle. Tämän ovat mahdollistaneet viime vuosina markkinoille tulleet, entistä korkeakapasiteettisemmat ja nopeaa latausta paremmin kestävät akkuteknologiat, kuten esimerkiksi litium-rauta-fosfaatti ja litium-titanaattioksidi. Akkuteknologioiden kehittyessä on todennäköistä, että yhä useampi kaivoskonetyyppi muuttuu akkukäyttöiseksi. Muutos näkyy esimerkiksi Sandvikin ja Atlas Copcon vasta julkaistuissa täyssähköisissä kaivosjumboissa, jotka hoitavat liikkumisen akkukäyttöisesti ja kytkeytyvät kaapelilla porauksen ajaksi kaivoksen sähköjärjestelmään. Hybridikäyttöjäkin kaivostyökoneissa on, mutta niiden kehitys on täys-sähkökäyttöön verrattuna huomattavasti rajallisempaa.