Die drei Technologien von IDTechEx, die Bergbaufahrzeuge revolutionieren werden

Technologien, die sich in der Automobilindustrie immer mehr durchsetzen, finden auch ihren Weg in den Off-Highway-Sektor, insbesondere bei Bergbaufahrzeugen. Der Marktforschungsbericht "Elektrofahrzeuge im Bergbau 2024-2044: Technologien, Akteure und Prognosen" von IDTechEx hebt insbesondere die Rolle großer EV-Batterien und innovativer Schnelllademethoden hervor, die die Einführung elektrischer Bergbaufahrzeuge vorantreiben, sowie den Aufstieg autonomer Bergbaufahrzeuge. IDTechEx prognostiziert, dass die Branche der elektrischen Bergbaufahrzeuge bis 2044 einen Wert von fast 23 Milliarden US-Dollar haben wird.

 

Viele sehen in der Elektrifizierung die Zukunft der Bergbaufahrzeuge, da sie die Emissionen im Bergbau erheblich reduzieren kann und gleichzeitig billiger, sicherer und produktiver für die Bergwerke ist. Bevor diese Vorteile jedoch realisiert werden können, müssen die grundlegenden Technologien für Elektrofahrzeuge so weit entwickelt werden, dass die Einführung eines solchen Fahrzeugs so problemlos wie möglich ist. Die Entwicklung von Batterie- und Ladetechnologien wird für die Umstellung der Industrie auf Elektrofahrzeuge entscheidend sein.

 

 

 

Wasserstoff-Brennstoffzellen werden wahrscheinlich ein Teil der Dekarbonisierungslösung für Bergbaufahrzeuge sein, aber IDTechEx geht davon aus, dass batterieelektrische Fahrzeuge der vorherrschende Weg in die Zukunft sein werden. Die Batterietechnologie in einem elektrischen Bergbaufahrzeug wird entscheidend für seine Leistung sein, einschließlich seiner Ausdauer, Lebensdauer, Produktivität und mehr. Bergbaufahrzeuge gibt es in einer Vielzahl von Größen, so dass auch die Batterien sehr unterschiedlich sein können - von 100 kWh für leichte Fahrzeuge bis hin zu 2 MWh für große Elektroschlepper. Die einzigartige Größe dieser Batterien bedeutet, dass sie erst jetzt ausreichend entwickelt und zu wettbewerbsfähigen Preisen angeboten werden. Anbieter schlüsselfertiger Batterien, darunter CATL, ABB und Northvolt, haben Produkte entwickelt, die sich besonders gut für Bergbaufahrzeuge eignen, und ihre Entwicklungsarbeit dauert noch an.

 

NMC und LFP sind die beiden Batterietypen, die bisher im Bergbau verwendet wurden. Die Analyse von IDTechEx zeigt, dass die meisten Bergbau-EVs (knapp 80 %) LFP verwenden, was auf die spezifischen Prioritäten der Fahrzeuge zurückzuführen ist. LFP hat tendenziell eine geringere Energiedichte als NMC, aber das ist für Bergbaufahrzeuge, die in der Regel bereits schwer sind und zusätzlich noch Erz transportieren, kein großes Problem.

 

Der Vorteil von LFP liegt in der Zykluslebensdauer. IDTechEx geht davon aus, dass einige der anspruchsvollsten Bergbaufahrzeuge, wie z. B. Förderfahrzeuge, die Lebensdauer eines einzelnen NMC- oder LFP-Akkus bei weitem überschreiten und einen mehrfachen Austausch der Batterie erfordern werden. Die Minimierung der Austauschhäufigkeit durch die Verwendung eines Akkus mit längerer Lebensdauer ist ein effektiver Weg, um E-Fahrzeuge wirtschaftlicher zu machen. Ein weiterer entscheidender Faktor im Bergbau ist die Sicherheit, insbesondere im Hinblick auf die Brandsicherheit von Batterien in unterirdischen Tunneln. LFP-Zellen gelten in dieser Hinsicht allgemein als sicherer, was das Risiko für die Minenarbeiter begrenzt.

 

Über NMC und LFP hinaus erwartet IDTechEx, dass sich weitere Batterietechnologien wie LTO und Na-Ionen weiterentwickeln und schließlich für Bergbaufahrzeuge eingesetzt werden können. Der Einsatz dieser Technologien wird davon abhängen, wie gut sie die besonderen Anforderungen von Fahrzeugen erfüllen können.

 

 

Die Herausforderung des Aufladens von Fahrzeugen ist eines der zentralen Hindernisse für die Einführung von E-Fahrzeugen im Bergbau. Während Bergwerke daran gewöhnt sind, dass die Fahrzeuge innerhalb von 10 bis 20 Minuten aufgetankt werden können, dauert das Aufladen in der Regel mehrere Stunden und beeinträchtigt die Produktivität des Fahrzeugs. Um dem entgegenzuwirken, arbeiten die OEMs an einer Reihe innovativer Lösungen, um die Ausfallzeiten auf ein Niveau zu senken, mit dem die Bergleute vertraut sind.

 

Bei vielen dieser Lösungen werden herkömmliche kabelbasierte Lademethoden verwendet, wobei die meisten Mining-EVs Gleichstrom-Schnellladung nutzen. Die Erstausrüster versuchen nun, Methoden wie Multi-Gun-Laden und Megawatt-Ladesysteme einzusetzen, um die Ladezeiten auf 20 bis 60 Minuten (oder 1 bis 3C) zu senken. Dies trägt dazu bei, die Produktivität der Fahrzeuge zu erhöhen, aber das Aufladen mit solch hohen Raten kann die Degradation der Batterien beschleunigen und die Häufigkeit des Batteriewechsels erhöhen.

 

Battery Swapping ist eine Alternative zum kabelgebundenen Laden, die bei Bergbau-OEMs auf großes Interesse stößt, insbesondere bei Untertagefahrzeugen. Dabei werden zwei austauschbare Batteriesätze pro Fahrzeug eingesetzt, von denen einer aufgeladen werden kann, während der andere im Betrieb verwendet wird. Der Austausch erfolgt in speziellen Wechselstationen mit Hilfe eines Krans oder Hebezeugs in nur 5 bis 10 Minuten - und ist damit sogar schneller als die herkömmliche Dieselbetankung. Das Batteriewechseln ist hervorragend für die Produktivität, kann aber in einigen Fällen teurer sein und erfordert einen speziellen Platz und eine entsprechende Infrastruktur für das Wechseln.

 

Dynamisches Laden spielt auch im Bergbau eine Rolle - Fahrzeuge können über Stromschienen oder Oberleitungen entlang der Hauptverkehrswege im Takt geladen werden. Dies hat das Potenzial, Ausfallzeiten beim Aufladen vollständig zu eliminieren und die Produktivität zu maximieren, befindet sich aber noch in der Entwicklung und wird bisher am wenigsten genutzt.

 

Alle oben genannten Lademethoden werden wahrscheinlich dazu beitragen, die Elektrifizierung der Branche voranzutreiben, wobei je nach den technischen Anforderungen und den Anforderungen an den Betriebszyklus unterschiedliche Methoden für verschiedene Fahrzeuge eingesetzt werden. OEMs und Ladeanbieter arbeiten noch an der Optimierung ihrer Technologien. Eine detailliertere Analyse der einzelnen Technologien ist im IDTechEx-Bericht "Electric Vehicles in Mining 2024-2044: Technologies, Players, and Forecasts" verfügbar.

 

 

Die Bergbauindustrie ist seit jeher sehr arbeitsintensiv und stellt ein großes Risiko für die Sicherheit der Arbeitnehmer dar. Die Fahrzeugführer arbeiten in langen Schichten und sind dabei Hitze und Lärm ausgesetzt, was zu Arbeitsunfällen führen und Verletzungen oder den Verlust von Menschenleben zur Folge haben kann. Die Automatisierung von Fahrzeugen ist eine Möglichkeit für die Betreiber, die menschlichen Kosten des Bergbaus zu minimieren und die Sicherheit insgesamt zu verbessern.

 

Auch die Bergbauindustrie eignet sich besonders gut für die Automatisierung. Die meisten Fahrzeuge fahren auf denselben allgemeinen Routen mit wenigen Kreuzungen und begrenztem externen Verkehr. Die Straßennetze eines Bergwerks stellen einen sehr engen betrieblichen Gestaltungsbereich für ein autonomes Fahrzeug dar.

 

Aus diesen Gründen kamen autonome Bergbaufahrzeuge bereits in den 1990er Jahren auf den Markt (weit vor elektrischen Bergbaufahrzeugen), als Caterpillar sie als zusätzlichen Service für seine Förderfahrzeuge einführte. Der Einsatz dieser Fahrzeuge nahm bis Ende der 2010er Jahre stetig zu, bevor sie in den letzten fünf Jahren einen Boom erlebten - in dieser Zeitspanne stieg die Zahl der autonomen Bergbaufahrzeuge weltweit von etwa 500 auf über 1000.

 

Dies wurde durch die kontinuierliche Entwicklung von Sensoren, Wahrnehmungsalgorithmen und Kommunikationsnetzen unterstützt. Diese Fahrzeuge verwenden eine Reihe von Sensoren, darunter Kameras, Radar und LiDAR mit unterschiedlichen Wellenlängen, um bei allen Licht- und Wetterbedingungen zu funktionieren - sie müssen alle robust sein, um den rauen Bergbauumgebungen standzuhalten. Wahrnehmungsalgorithmen helfen bei der Erkennung von Gefahren auf dem Weg des Fahrzeugs und minimieren die Auswirkungen von Staub und Feuchtigkeit, die in Bergwerken alltäglich sind, auf den autonomen Betrieb. Schließlich ermöglicht die Einrichtung robuster 5G-Netze vor Ort die Kommunikation zwischen den Fahrzeugen und verbessert die Sicherheit weiter.

 

Der neue IDTechEx-Bericht "Elektrofahrzeuge im Bergbau 2024-2044: Technologien, Akteure und Prognosen" enthält weitere Analysen zu den Technologien, die die Bergbauindustrie revolutionieren werden, Finanzanalysen zu Elektrofahrzeugen im Bergbau und Fallstudien zu den wichtigsten Akteuren in der Lieferkette für Elektrofahrzeuge.

 

Weitere Informationen zu diesem IDTechEx-Bericht, einschließlich Beispielseiten zum Herunterladen, finden Sie unter www.IDTechEx.com/EVMining.

 

Das gesamte Portfolio der Marktforschung von IDTechEx über Elektrofahrzeuge finden Sie unter www.IDTechEx.com/Research/EV.

 

 

IDTechEx bietet vertrauenswürdige, unabhängige Forschung zu neuen Technologien und ihren Märkten. Seit 1999 helfen wir unseren Kunden, neue Technologien, ihre Lieferketten, Marktanforderungen, Chancen und Prognosen zu verstehen. Für weitere Informationen wenden Sie sich anresearch@IDTechEx.com oder besuchen Sie www.IDTechEx.com.