Batteridrivna gruvmaskiner kan revolutionera gruvdriften under jord

Gruvindustrin genomgår just nu en omfattande omställning, då dieseldrivna maskiner gradvis ersätts av batteridrivna alternativ. Forskare vid Luleå tekniska universitet har undersökt hur denna omställning påverkar allt från arbetsförhållanden och ventilationskrav till produktivitet och driftsplanering. Resultaten visar att batteritekniken erbjuder stora möjligheter, men samtidigt medför nya utmaningar.

”Batteridrivna maskiner påverkar mycket mer än själva produktionen. De förändrar också hur underjordiska gruvor måste planeras och drivas”, säger Jenni Hooli, som nyligen disputerade i gruv- och bergteknik vid Luleå tekniska universitet.

Bort från diesel

Avhandlingen ”Battery load-haul-dump (LHD) machines in underground mines” undersöker användningen av batteridrivna LHD-maskiner i underjordsgruvor. Traditionellt har dessa maskiner drivits av dieselmotorer som genererar avgaser, dieselpartiklar och värme. Batteridrivna maskiner eliminerar dessa utsläpp vid användningsstället och kan därför förändra förutsättningarna för gruvdrift under jord.

”En av de största skillnaderna är att batteridrivna maskiner inte genererar avgasutsläpp under drift, vilket påverkar hela miljön under jord”, säger hon.

Renare luft och lägre ventilationsbehov

Ventilation är en av de största energiförbrukarna i underjordiska gruvor. Genom fältmätningar i ett driftsområde vid LKAB:s gruva i Malmberget undersökte forskarna hur ventilationskraven förändras när batteridrivna maskiner ersätter dieseldrivna maskiner.

De preliminära resultaten visar att ventilationskraven kan minskas i det studerade området, vilket i sin tur sänker energiförbrukningen för ventilationen. Eftersom ventilationen ofta står för en betydande andel av gruvans totala energianvändning kan även måttliga minskningar ha en betydande inverkan.

– När värme- och avgasutsläppen minskar förändras även kraven på ventilation och kylning under normala driftsförhållanden; detta är dock preliminära resultat från ett driftsområde och för att kunna generalisera dessa resultat krävs ytterligare studier, säger hon.

Nya driftsutmaningar

Samtidigt medför batteridriven drift nya logistiska utmaningar. Maskinerna måste laddas eller få batterierna utbytta, vilket påverkar produktionsplaneringen.

Med hjälp av diskret jämn simulering (DES) analyserade forskarna hur många batterier som krävs och hur antalet batterier och maskiner påverkar produktiviteten och köbildningen. Resultaten visar att noggrann planering är avgörande för att undvika flaskhalsar och förseningar.

”Batteribyte blir en ny del av produktionssystemet som måste fungera lika smidigt som resten av verksamheten”, säger hon.

Mer än en teknisk omställning

Studien undersöker också hur gruvarbetare och ledning ser på övergången. Förbättrade arbetsförhållanden och lägre utsläpp ses som viktiga fördelar, medan det fortfarande finns frågor kring kostnader, tillförlitlighet och implementering.

”Tekniken utvecklas snabbt, men för att införandet ska lyckas krävs det att man förstår hur den påverkar människor, arbetsprocesser och gruvsystemet som helhet”, säger Jenni Hooli.