Le tre tecnologie di IDTechEx che rivoluzioneranno i veicoli da miniera

Le tecnologie che si stanno diffondendo nell'industria automobilistica si stanno diffondendo anche nel settore off-highway, in particolare nei veicoli da miniera. In particolare, la ricerca di mercato di IDTechEx, "Veicoli elettrici nel settore minerario 2024-2044: tecnologie, attori e previsioni", mette in evidenza il ruolo delle batterie EV di grandi dimensioni e degli innovativi metodi di ricarica rapida nel guidare l'adozione dei veicoli elettrici da miniera, nonché l'ascesa dei veicoli autonomi da miniera. IDTechEx prevede che il settore dei veicoli elettrici da miniera avrà un valore di quasi 23 miliardi di dollari entro il 2044.

 

Molti considerano l'elettrificazione come il futuro dei veicoli da miniera, in quanto può consentire una significativa riduzione delle emissioni per l'industria mineraria, oltre a essere più economica, più sicura e più produttiva per le miniere. Tuttavia, prima che questi benefici possano essere realizzati, le tecnologie abilitanti che circondano i veicoli elettrici devono essere sviluppate a fondo, in modo che l'adozione di un veicolo sia il più indolore possibile. Lo sviluppo della tecnologia delle batterie e della ricarica sarà fondamentale per la transizione elettrica del settore.

 

 

 

Le celle a combustibile a idrogeno saranno probabilmente una parte della soluzione di decarbonizzazione dei veicoli da miniera, ma IDTechEx prevede che la batteria elettrica sarà la strada predominante. La tecnologia delle batterie di un veicolo minerario elettrico sarà fondamentale per determinarne le prestazioni, tra cui la resistenza, la durata, la produttività e altro ancora. I veicoli da miniera sono di dimensioni molto diverse, quindi anche le batterie possono variare in modo considerevole: da 100 kWh per i veicoli leggeri fino a 2 MWh per i grandi autocarri elettrici. La natura unica di queste batterie significa che solo ora stanno diventando sufficientemente sviluppate e con prezzi competitivi. I fornitori di batterie chiavi in mano, tra cui CATL, ABB e Northvolt, hanno sviluppato prodotti particolarmente adatti ai veicoli da miniera e il loro lavoro di sviluppo è ancora in corso.

 

NMC e LFP sono le due chimiche delle batterie finora utilizzate nel settore minerario. L'analisi di IDTechEx mostra che la maggior parte dei veicoli elettrici da miniera (poco meno dell'80%) utilizza l'LFP, e questo è dovuto alle priorità specifiche dei veicoli. L'LFP tende ad avere una densità energetica inferiore rispetto all'NMC, ma questo non è un problema importante per i veicoli da miniera, che in genere sono già pesanti e trasportano carichi aggiuntivi di minerale.

 

Il punto di forza dell'LFP è la durata del ciclo di vita. IDTechEx prevede che alcuni dei veicoli minerari più esigenti, come gli autocarri, supereranno di gran lunga la durata del ciclo di vita di un singolo pacco NMC o LFP e richiederanno più sostituzioni della batteria. Ridurre al minimo la frequenza delle sostituzioni utilizzando un pacco batteria di maggiore durata è un modo efficace per rendere i veicoli elettrici più economici. La sicurezza è un altro fattore cruciale nell'industria mineraria, soprattutto per quanto riguarda la sicurezza antincendio delle batterie nelle gallerie sotterranee. Le celle LFP sono generalmente considerate più sicure sotto questo aspetto, il che limita il rischio per i lavoratori delle miniere.

 

Al di là di NMC e LFP, IDTechEx prevede che altre tecnologie di batterie, come LTO e Na-ion, continueranno a svilupparsi e a diventare praticabili per i veicoli da miniera. L'utilizzo di queste tecnologie dipenderà dalla loro capacità di soddisfare le esigenze specifiche dei veicoli.

 

 

La sfida della ricarica dei veicoli è uno degli ostacoli principali all'adozione dei veicoli elettrici da miniera. Mentre le miniere sono abituate a rifornire rapidamente i veicoli in 10-20 minuti, la ricarica richiede solitamente diverse ore di fermo macchina e ostacola la produttività del veicolo. Per combattere questo problema, i produttori OEM stanno lavorando a una serie di soluzioni innovative per avvicinare i tempi di inattività a un livello più familiare per le miniere.

 

In molte di queste soluzioni vengono utilizzati metodi di ricarica convenzionali basati su cavi, mentre la maggior parte dei veicoli elettrici da miniera utilizza la ricarica rapida in corrente continua. Gli OEM stanno ora cercando di utilizzare metodi come la ricarica multi-gun e i sistemi di ricarica a megawatt per ridurre i tempi a 20-60 minuti (o da 1 a 3C). Ciò contribuisce ad aumentare la produttività dei veicoli, ma la ricarica a velocità così elevate può accelerare il degrado delle batterie e aumentarne la frequenza di sostituzione.

 

La sostituzione delle batterie è un'alternativa alla ricarica via cavo che ha suscitato grande interesse da parte degli OEM del settore minerario, in particolare per i veicoli sotterranei. Si tratta di avere due pacchi batteria intercambiabili per veicolo, uno dei quali può essere caricato mentre l'altro viene utilizzato in funzione. La sostituzione avviene in stazioni di scambio dedicate, con l'ausilio di una gru o di un montacarichi, in soli 5-10 minuti, il che la rende ancora più veloce del tradizionale rifornimento di gasolio. La sostituzione delle batterie è eccellente per la produttività, ma in alcuni casi può essere più costosa e richiede spazi e infrastrutture dedicate.

 

La ricarica dinamica svolge un ruolo importante anche nel settore minerario: i veicoli possono essere caricati durante il ciclo utilizzando binari di alimentazione o catenarie aeree lungo i percorsi principali. Questa soluzione ha il potenziale per eliminare completamente i tempi di inattività della ricarica e massimizzare la produttività, ma è ancora in fase di sviluppo e ha visto il minor utilizzo.

 

Tutti i metodi di ricarica di cui sopra probabilmente svolgeranno un ruolo nel guidare l'elettrificazione del settore, con metodi diversi da utilizzare per i vari veicoli a seconda dei loro requisiti tecnici e del ciclo di lavoro richiesto. Gli OEM e i fornitori di sistemi di ricarica stanno ancora lavorando per ottimizzare le loro tecnologie; un'analisi più dettagliata di ciascuno di essi è disponibile nel rapporto IDTechEx "Veicoli elettrici nel settore minerario 2024-2044: tecnologie, attori e previsioni".

 

 

L'industria mineraria è stata storicamente ad alta intensità di lavoro e ha rappresentato un grande rischio per la sicurezza dei lavoratori. I conducenti dei veicoli fanno lunghi turni di lavoro e sono esposti al calore e al rumore, il che può contribuire agli incidenti sul lavoro e causare lesioni o la perdita della vita. L'automazione dei veicoli è un modo per gli operatori di ridurre al minimo il costo umano dell'attività mineraria e migliorare la sicurezza generale.

 

Anche l'industria mineraria è particolarmente adatta all'automazione. La maggior parte dei veicoli percorre gli stessi percorsi generali, con poche intersezioni e un traffico esterno limitato. Le reti stradali di una miniera rappresentano un dominio operativo molto ristretto per un veicolo autonomo.

 

È per questi motivi che i veicoli autonomi per l'estrazione mineraria sono entrati nel mercato già negli anni '90 (molto prima dei veicoli elettrici per l'estrazione mineraria), con Caterpillar che li ha introdotti come servizio aggiuntivo per i suoi autocarri. L'uso di questi veicoli è cresciuto costantemente fino alla fine degli anni 2010, prima di registrare un boom di adozione negli ultimi 5 anni, passando da circa 500 veicoli minerari autonomi in tutto il mondo a oltre 1000 in questo lasso di tempo.

 

Ciò è stato favorito dal continuo sviluppo di sensori, algoritmi di percezione e reti di comunicazione. Questi veicoli utilizzano una serie di sensori, tra cui telecamere, radar e LiDAR di diverse lunghezze d'onda, per funzionare in tutte le condizioni di luce e atmosferiche. Gli algoritmi di percezione aiutano a rilevare i pericoli sul percorso del veicolo e a ridurre al minimo l'impatto della polvere e dell'umidità, che sono comuni nelle miniere, sul funzionamento autonomo. Infine, la creazione di solide reti 5G in loco consente la comunicazione tra i veicoli e migliora ulteriormente la sicurezza.

 

Il nuovo rapporto IDTechEx "Veicoli elettrici nel settore minerario 2024-2044: tecnologie, attori e previsioni" fornisce un'analisi più approfondita delle tecnologie che rivoluzioneranno l'industria mineraria, un'analisi finanziaria dei veicoli elettrici per l'industria mineraria e casi di studio sui principali attori della catena di fornitura dei veicoli elettrici.

 

Per saperne di più su questo rapporto IDTechEx, comprese le pagine campione scaricabili, visitate il sito www.IDTechEx.com/EVMining.

 

Per la gamma completa di ricerche di mercato sui veicoli elettrici di IDTechEx, visitate il sito www.IDTechEx.com/Research/EV.

 

 

IDTechEx fornisce ricerche indipendenti e affidabili sulle tecnologie emergenti e sui loro mercati. Dal 1999 aiutiamo i nostri clienti a comprendere le nuove tecnologie, le loro catene di fornitura, i requisiti di mercato, le opportunità e le previsioni. Per ulteriori informazioni, contattare research@IDTechEx.com o visitare il sito www.IDTechEx.com.