Las tecnologías que ahora se están volviendo más comunes en la industria automotriz también están encontrando su camino en el sector fuera de carretera, especialmente en los vehículos mineros. En particular, el informe de investigación de mercado de IDTechEx, " Vehículos eléctricos en la minería 2024-2044: tecnologías, jugadores y pronósticos ", destaca el papel de las grandes baterías de vehículos eléctricos y los métodos innovadores de carga rápida para impulsar la adopción de vehículos mineros eléctricos, así como la Aumento de los vehículos mineros autónomos. IDTechEx pronostica que la industria de los vehículos mineros eléctricos estará valorada en casi 23 mil millones de dólares para 2044.
Muchos ven la electrificación como el futuro de los vehículos mineros, ya que puede lograr reducciones significativas de emisiones para la industria minera y al mismo tiempo ser más barata, segura y productiva para las minas. Sin embargo, antes de que se puedan obtener estos beneficios, las tecnologías habilitantes que rodean a los vehículos eléctricos deben desarrollarse a fondo hasta un punto en el que adoptar uno sea lo más sencillo posible. El desarrollo de tecnologías de carga y baterías será crucial en la transición eléctrica de la industria.
Baterías para vehículos mineros.
Las pilas de combustible de hidrógeno probablemente serán parte de la solución de descarbonización en los vehículos mineros, pero IDTechEx espera que las baterías eléctricas sean el camino predominante a seguir. La tecnología de la batería dentro de un vehículo minero eléctrico será fundamental para determinar su rendimiento, incluida su resistencia, vida útil, productividad y más. Los vehículos mineros vienen en una amplia gama de tamaños, por lo que las baterías de minería también pueden variar enormemente: desde 100 kWh para vehículos ligeros hasta 2 MWh para grandes camiones de transporte eléctricos. El tamaño excepcional de estas baterías significa que recién ahora se están desarrollando lo suficiente y con precios competitivos. Los proveedores de baterías llave en mano, incluidos CATL, ABB y Northvolt, han desarrollado productos que se adaptan especialmente bien a los vehículos mineros y su trabajo de desarrollo aún continúa.
NMC y LFP son las dos químicas de baterías que hasta ahora se han utilizado en la minería. El análisis de IDTechEx muestra que la mayoría de los vehículos eléctricos mineros (poco menos del 80%) utilizan LFP, y esto se debe a las prioridades específicas de los vehículos. LFP tiende a tener densidades de energía más bajas que NMC, pero esto no es una preocupación importante para los vehículos mineros, que normalmente ya son pesados y transportarán cargas adicionales de mineral además.
Donde sí gana la LFP es en su ciclo de vida. IDTechEx espera que algunos de los vehículos mineros más exigentes, como los camiones de transporte, superen con creces el ciclo de vida que ofrece un solo paquete NMC o LFP y requieran múltiples reemplazos de baterías. Minimizar la frecuencia de los reemplazos mediante el uso de un paquete de baterías de mayor duración es una forma eficaz de hacer que los vehículos eléctricos sean más económicos. La seguridad es otro factor crucial en la minería, especialmente en lo que respecta a la seguridad contra incendios de las baterías en túneles subterráneos. Las células LFP generalmente se consideran más seguras en este aspecto, lo que limita el riesgo que representan para los trabajadores mineros.
Más allá de NMC y LFP, IDTechEx espera que más tecnologías de baterías como LTO y Na-ion continúen desarrollándose y eventualmente vean viabilidad para los vehículos mineros. El uso de estas tecnologías dependerá de qué tan bien puedan satisfacer las necesidades particulares de los vehículos.
El desafío de la carga de vehículos es una de las barreras centrales para la adopción de vehículos eléctricos mineros. Mientras que las minas están acostumbradas a repostar combustible rápidamente en 10 a 20 minutos, la carga suele requerir varias horas de inactividad y dificulta la productividad del vehículo. Para combatir esto, los OEM están trabajando en una variedad de soluciones innovadoras para acercar los tiempos de inactividad a un nivel con el que las minas están más familiarizadas.
En muchas de estas soluciones se utilizan métodos de carga convencionales basados en cables, y la mayoría de los vehículos eléctricos mineros utilizan carga rápida de CC. Los fabricantes de equipos originales ahora buscan emplear métodos que incluyan carga de múltiples armas y sistemas de carga de megavatios para reducir los tiempos a entre 20 y 60 minutos (o de 1 a 3 °C). Esto contribuye en cierta medida a aumentar la productividad de los vehículos, pero cargar a velocidades tan altas puede acelerar la degradación de las baterías y aumentar la frecuencia de su reemplazo.
El intercambio de baterías es una alternativa a la carga por cable, que ha despertado mucho interés por parte de los fabricantes de equipos originales de minería, en particular para los vehículos subterráneos. Se trata de disponer de dos paquetes de baterías intercambiables por vehículo, uno de los cuales se puede cargar mientras el otro se utiliza en funcionamiento. El cambio se realiza en estaciones de intercambio dedicadas utilizando una grúa o un polipasto en tan solo 5 a 10 minutos, lo que lo hace incluso más rápido que el repostaje de combustible diésel convencional. El cambio de batería es excelente para la productividad, pero puede resultar más costoso en algunos escenarios y requerirá espacio e infraestructura dedicados para el cambio.
La carga dinámica también desempeña un papel en la minería: los vehículos se pueden cargar en ciclo utilizando rieles eléctricos o líneas catenarias aéreas a lo largo de las vías principales. Esto tiene el potencial de eliminar por completo el tiempo de inactividad de carga y maximizar la productividad, pero aún se está desarrollando y ha tenido el menor uso.
Es probable que todos los métodos de carga anteriores desempeñen un papel en el impulso de la electrificación de la industria, con diferentes métodos que se utilizarán para diferentes vehículos dependiendo de sus requisitos técnicos y demandas del ciclo de trabajo. Los OEM y los proveedores de carga todavía están trabajando para optimizar sus tecnologías, con un análisis más detallado de cada uno disponible en el informe de IDTechEx, "Vehículos eléctricos en la minería 2024-2044: tecnologías, actores y pronósticos".
Históricamente, la industria minera ha requerido mucha mano de obra y ha planteado un gran riesgo para la seguridad de los trabajadores. Los conductores de vehículos trabajan turnos largos expuestos al calor y al ruido, lo que puede contribuir a accidentes laborales y provocar lesiones o la muerte. La automatización de vehículos es una forma para que los operadores minimicen el costo humano de la minería y mejoren la seguridad general.
La industria minera también se adapta especialmente bien a la automatización. La mayoría de los vehículos circulan por las mismas rutas generales con pocas intersecciones y tráfico externo limitado. Las redes de carreteras de una mina representan un dominio de diseño operativo muy limitado para un vehículo autónomo.
Es por estas razones que los vehículos mineros autónomos ingresaron por primera vez al mercado ya en la década de 1990 (mucho antes que los vehículos mineros eléctricos), y Caterpillar los introdujo como un servicio adicional para sus camiones de acarreo. El uso de estos creció de manera constante hasta finales de la década de 2010, antes de ver un auge en su adopción en los últimos cinco años, pasando de alrededor de 500 vehículos mineros autónomos en todo el mundo a más de 1000 en este lapso de tiempo.
A esto ha contribuido el desarrollo continuo de sensores, algoritmos de percepción y redes de comunicación. Estos vehículos utilizan una variedad de sensores, incluidas cámaras, radares y LiDAR de diferentes longitudes de onda, para funcionar en todas las condiciones climáticas y de iluminación; todos ellos deben ser resistentes para soportar los duros entornos mineros. Los algoritmos de percepción ayudan a detectar peligros en el camino de un vehículo y minimizar el impacto del polvo y la humedad, que son comunes en las minas, en la operación autónoma. Finalmente, el establecimiento de sólidas redes 5G en el sitio permite la comunicación entre vehículos y mejora aún más la seguridad.
El nuevo informe de IDTechEx "Vehículos eléctricos en la minería 2024-2044: tecnologías, actores y pronósticos" proporciona más análisis de las tecnologías que revolucionarán la industria minera, análisis financiero de los vehículos eléctricos para minería y estudios de casos de actores clave en toda la cadena de suministro de vehículos eléctricos. .
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Así,que has podido leer sobre las tres tecnologías que revolucionarán los vehículos mineros de IDTechEx
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