Undersöker fördelar med batterimaskiner i gruvor

Bättre för både miljön och arbetsmiljön

I de EU-finansierade projekten SIMS och NEXGEN SIMS undersöks bland annat hur bra dagens batteridrivna gruvmaskiner är och vad som behöver förbättras för att gruvbolagen ska satsa på en omställning från dieseldrift till batteridrift. Bland annat undersöks arbetsmiljö, minskad energiåtgången och hur personal och ledning i gruvor ser på batterimaskiner.

Trots de uppenbara fördelarna är det väldigt få underjordsgruvor i världen som använder elektriska maskiner i dag. Detta eftersom det hittills främst funnits två typer av elmaskiner. LHD-lastare, som får sin el via en kabel och därmed har en begränsad räckvidd och eltrolley-truckar, som kräver stora investeringar i fasta elledningar och har begränsad räckvidd.

Ett tredje alternativ är helt batteridrivna gruvmaskiner. Dessa har samma flexibilitet som dieselmaskiner, samtidigt som de är bättre både för miljön och arbetsmiljön.

– Med batterimaskiner bildas inga dieselavgaser. Det innebär att behovet av ventilation minskar om batterimaskiner används i stället för dieselmaskiner. Dessutom genererar batterimaskiner mycket mindre värme eftersom de använder kraften mer effektivt, säger Jenni Hooli.

Hon är doktorand på institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser vid Luleå Tekniska Universitet (LTU), som är en av 14 partners ni projektet NEXGEN SIMS. På Bergdagarna presenterade hon tillsammans med universitetslektor Adrianus Halim på LTU resultat från försök där batterimaskiner utvärderas i flera gruvor inom EU. Undersökningarna har gjorts inom de två EU-finansierade projekten SIMS och NEXGEN SIMS.

Tillförlitliga batterimaskiner har funnits på marknaden sedan 2016 men det behövs mer forskning och utveckling för att de ska bli ett självklart val i gruvor. Som ett led i detta har det inom SIMS och NEXGEN SIMS gjorts tester av bland annat påverkan på arbetsmiljö och möjligheten till minskad energiåtgång.

Arbetsmiljö

Ett fälttest gjordes vid Agnico-Eagle Mines guldgruva i Kittilä i Finland för att undersöka hur luftkvalitet och temperatur skilde sig åt beroende på om dieselmaskiner eller batterimaskiner används.

Mätningarna visar att om man ersätter dieselmaskiner med batterimaskiner kommer dieselavgaser att elimineras från de områden där mobil utrustning används. Även om gaser också produceras vid sprängning är personalen i gruvan mest utsatta för utsläpp från dieselmaskiner, eftersom ingen personal får gå in i ett nysprängt område förrän ångorna från sprängningen har ventilerats bort.

Temperaturmätningarna visade att när enbart dieselmaskiner användes varierade temperaturen från 9 till 16 grader. När enbart batterimaskiner användes låg temperaturen mellan 7,5 och 10 grader.

Energiåtgång

En analys av minskad energiåtgång gjordes vid Epirocs testgruva Kvarntorp. Testet gjordes med dieseldrivna och batteridrivna varianter av Epirocks MT42 gruvtruck, underjordslastaren ST14 och borriggen Boomer E2.

Testet visade att batteriversionerna av dessa tre maskiner använde 75–80 procent mindre energi än deras dieseldrivna motsvarigheter. Här ska noteras att maskinerna inte utförde alla sina ordinarie uppgifter. De kördes på en horisontell bana i gruvan och inte upp och ner längs en gruvramp. Testet ger trots det en indikation på att batterimaskinerna förbrukade betydligt mindre energi än dieselmaskinerna.

För att testa hur energiåtervinning med regenerativ bromsning påverkar energiåtgången kördes en dieseldriven och en batteridriven ST14 med full last upp och ner längs en ramp i en bergtäkt. Här var energiåtgången 90 procent lägre för den batteridrivna maskinen, vilket visar på att den regenerativa bromsningen förlänger batteriets kapacitet.

Gruvarbetarna positiva

Under fältförsöket vid gruvan i Kittilä tillfrågades gruvarbetarna om sina åsikter om arbetsförhållandena när dieselmaskiner används och om förändringar i arbetsförhållandena när batterimaskiner används.

Majoriteten av de tillfrågade ansåg att användningen av batterimaskiner förbättrar arbetsförhållandena genom att öka luftkvaliteten, minska ljudnivån och minska risken för att drabbas av arbetsrelaterade sjukdomar.

– Många såg en fördel med att batterimaskiner är tystare. En del var dock oroliga för att de är för tysta, så att det inte hörs när de kommer och det finns en risk att bli påkörd, säger Jenni Hooli.

Gruvbolagen

En undersökning har även gjorts med företrädare för stora gruvbolag i flera länder för att få deras syn på användandet av batterimaskiner i gruvor. På frågan om en investering i batteridrivna maskiner kommer att bli lönsamt svarade sex av sju tillfrågade gruvbolag att de trodde det.

Anledningarna till detta var bland annat att batterimaskiner har lägre energiåtgång och att kostnaden för diesel skulle minska. Kostnaderna för hydraulolja och smörjolja skulle också minska, liksom kostnaderna för att ta hand om använd olja.

Som fördelar nämndes även att minskade utsläpp skulle minska koldioxidskatten och att många regeringar ger bidrag för omställning till eldrift.

Produktivitet

På frågan om batterimaskiner har högre produktivitet än dieselmaskiner svarade ett gruvbolag ja eftersom batterimaskiner går fortare än dieselmaskiner. De tre som svarade nej menade att det återstår att se. Däremot ansågs att minskad tid för att ventilera ut ett område i gruvan skulle kunna leda till att batterimaskinerna skulle hinna med fler ton än dieselmaskinerna. De tre gruvbolag som svarade vet ej sa att de behövde mer tid för att utvärdera skillnaderna.

Sammanfattningsvis konstateras att vissa resultat från undersökningarna inom SIMS- och NEXGEN SIMS-projekten visar att det skulle vara bra att ersätta dieseldrivna maskiner med batterimaskiner. Men eftersom användningen av batterimaskiner i underjordsgruvor är relativt ny finns det fortfarande många frågor som behöver svar.

Det gäller bland annat produktivitet och underhåll av batterimaskiner, deras inverkan på arbetarnas produktivitet och förändringar av gruvornas design. Fler studier behöver göras för att ta reda på detta innan batterimaskiner kan bli ett självklart val vid gruvdrift.

Mer information om projektet finns på www.nexgensims.eu.

Av Lars-Olof Tandberg

2023-08-15 - Industritorget