Medatech Altdrive

Anforderung
Wie AKASOL-Batteriesysteme die Elektrifizierung in der Bergbauindustrie ermöglichen

Der Trend in der weltweiten Förderung von Kupfer, Nickel, Kobalt, Kohle, Gold und anderen wertvollen Rohstoffen ist deutlich sichtbar: Immer mehr Minenbetreiber - sowohl über als auch unter Tage - entscheiden sich für die Elektrifizierung ihrer Fahrzeugflotten. Minen wie die Borden Lake Mine von Goldcorp in Kanada setzen Minenfahrzeuge ein, darunter Bohr- und Verankerungsgeräte, die mit Batteriesystemen der deutschen AKASOL AG ausgestattet sind.

Die Mine Borden Lake in der Nähe von Chapleau im Bundesstaat Ontario ist einzigartig: Es ist die erste neue Goldmine in Kanada, die vollständig unter Strom steht. Dies führt zu geringeren Kosten für die Betreiber von Goldcorp Inc., verbessertem Gesundheitsschutz für die Mitarbeiter und letztlich zu einem geringeren ökologischen Fußabdruck. Es wird erwartet, dass die kommerzielle Goldproduktion in der Mine Borden Lake noch in diesem Jahr auf rein elektrischer Basis aufgenommen wird. Das Bergbaugebiet umfasst etwa 1.000 Quadratkilometer.

Der Bau einer Mine, die vollständig auf dieselbetriebene Fahrzeuge verzichtet, ist jedoch kein leichtes Unterfangen. Für die Durchführung der Arbeiten können mehr als ein Dutzend Fahrzeuge benötigt werden - schweres Gerät, dessen Umrüstung auf einen rein elektrischen Antrieb oder der Ersatz durch neue Fahrzeuge eine enorme Herausforderung darstellt.

Hochleistungsbatteriesysteme aus Deutschland

So wurde 2016 der erste Kontakt zwischen mehreren Partnern hergestellt: Das Ingenieurunternehmen Medatech Ltd. aus Kanada, das mit seinem Geschäftsbereich ALTDRIVE Systems auf nachhaltige Antriebsstränge für die Bergbauindustrie spezialisiert ist, findet in den flüssigkeitsgekühlten Batteriesystemen von AKASOL aus Deutschland, was es sucht.

"Das AKASOL-Konzept für Hochleistungsbatteriesysteme umfasste von Anfang an weit mehr als nur Standards wie Sicherheit, Leistung und Haltbarkeit", erinnert sich David F. Lyon, Business Development Manager und Maschinenbauingenieur bei Medatech. "Die Lösungen zeichnen sich durch die bemerkenswerte Kombination von außergewöhnlich hoher Energie- und Leistungsdichte, extrem kompakter Bauweise, modularem Aufbau und maximaler Flexibilität aus".

Vor der Kontaktaufnahme mit dem Batteriehersteller hatte der Bergbauausrüstungshersteller MacLean Engineering, ebenfalls aus Kanada, Medatech mit der Implementierung von Antriebssträngen für Bohr- und Verankerungsmaschinen beauftragt. Zum Einsatz kommt ein Lithium-Ionen-Batteriesystem vom Typ AKASystem 15AKM POC 46Ah auf Basis von Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Zellen, das die Kundenanforderungen erfüllt und durch hohe Zyklenfestigkeit, Sicherheit und Schnellladefähigkeit überzeugt.

Durchsetzung
Höchste Anforderungen an Batteriesysteme

"Die Kunden stellen eine Reihe strenger Kriterien", berichtet Felix von Borck, Senior Key Account Manager und Mitbegründer der AKASOL AG. Medatech war auf der Suche nach einer Batterie mit Flüssigkeitskühlung und aktivem Wärmemanagement, um die Leistung und Lebensdauer im täglichen und stundenlangen Einsatz unter Tage zu maximieren. AKASOL verwendet ein besonders wirksames Wasser-Glykol-Gemisch, das auch unter hoher Belastung und nahezu unabhängig von der Umgebungstemperatur eine Kerntemperatur von 20 bis 25 Grad aufrechterhält.

"Nach vielen Diskussionen und ausgiebigen Tests war AKASOL das einzige Unternehmen aus dem Pool der in Frage kommenden Anbieter, das unsere Anforderungen erfüllte und dabei Bestnoten erhielt", so Lyon von Medatech.

Für Anwendungen im Bergbau ist aber auch eine besondere Widerstandsfähigkeit erforderlich, weshalb die beiden Partner ein besonders robustes und sicheres Gehäuse eingebaut haben. Ein weiterer Kundenwunsch: Erfahrungen mit realen Betriebsdaten sollten bereits vorliegen. "Für alle Kriterien gilt die gleiche zugrunde liegende Norm: Sicherheit vor Preis", so Lyon von Medatech.

Entwicklung
Flüssiggekühlte Batteriesysteme für jede Temperatur

In den Bergbaufahrzeugen hat das flüssigkeitsgekühlte Batteriesystem eine Speicherkapazität von 30,6 kWh bei einer Nennspannung von 666 V, wodurch es im Durchschnitt 77 kW erreicht. In Spitzenzeiten liefert es eine Leistung von 406 Kilowatt über einen Zeitraum von zehn Sekunden. Es ist bei Umgebungstemperaturen zwischen -25 und +45 Grad Celsius voll funktionsfähig und mit einem eigensicheren Überlast- und Überspannungselement ausgestattet. Das Batteriesystem dient als zentrale Komponente im elektrischen Antriebsstrang des ALTDRIVE. Darüber hinaus können die Systeme in nur 15 Minuten aufgeladen werden.

ALTDRIVE wurde als technisches System konzipiert, um Dieselmotoren in schweren Nutzfahrzeugen zu ersetzen. Die alternativen Antriebsstränge bestehen aus einem Hybrid- oder vollelektrischen Motor mit den Batteriesystemen von AKASOL als Herzstück. Die ALTDRIVE-Lösung kann an schwere Geräte wie Lastwagen, Traktoren, Bagger, Busse, Muldenkipper, Stadtbahnen und Bergbaufahrzeuge angepasst werden.

Seit 2016 kooperieren die Partner aus Deutschland und Kanada bei der Bereitstellung elektrifizierter Fahrzeuge für die Goldmine Goldcorp und andere Kunden. Bisher wurden 84 Batteriesysteme in 28 Fahrzeuge verbaut, die täglich im Bergbau eingesetzt werden. Jeden Monat kommen zwei bis drei weitere Fahrzeuge hinzu. Dazu gehört auch der weltweit erste Caterpillar 12M3 Grader, der mit einem elektrischen Antriebsstrang nachgerüstet wurde. Dabei wurde der elektrische Antriebsstrang des MacLean 977 als technisches Konzept für die Eleketrifzierung des Grader verwendet.

Errungenschaften
Betreiber sparen 7.500 Tonnen CO2 pro Bergwerk und Jahr

Für Goldcorp ist die Umstellung auf den dieselfreien Goldbergbau ein wichtiger Schritt hin zu einem geringeren ökologischen Fußabdruck. Jedes Elektrofahrzeug reduziert die Kraftstoffkosten um 53 Prozent im Vergleich zu Diesel. Auch die CO2-Emissionen werden dank lokal emissionsfreier Fahrzeuge und dem Einsatz von Ökostrom minimiert. In einer typischen Mine sparen Betreiber wie Goldcorp 7.500 Tonnen CO2 pro Jahr, drei Millionen Liter Diesel, eine Million Liter Propan und 35.000 Megawattstunden elektrische Energie ein.

Laut Medatech werden die höheren Investitionskosten durch Einsparungen ausgeglichen, beispielsweise durch die Halbierung der hohen Kosten für die Belüftung in den Minen. Auch John Mullaly, Vice President of Corporate Affairs and Energy bei Goldcorp, ist vom schnellen Durchbruch der Elektromobilität im Bergbau überzeugt: "Ich erwarte den raschen Einsatz von batteriebetriebenen Fahrzeugen in den kanadischen Minen innerhalb der nächsten fünf Jahre. Dies gilt sowohl für neue als auch für bestehende Minen".

Auch wenn Einsparungen durch veraltete Klimaanlagen nicht mehr anwendbar sind, zeigt eine Machbarkeitsstudie des Medatech-Kunden Nouveau Monde Graphite, dass sich ein kompletter Elektrotagebau im Tagebau lohnt. Dies wurde im Rahmen der Studie für ein Bergwerk in der Nähe von Saint-Michael-des-Saints in der Region Lanaudiere in Quebec untersucht.

NMG ist ein bedeutender Graphithersteller, der daran interessiert ist, Graphit - ein Material, das von Batteriezellenherstellern wie Samsung, CATL oder LG für Li-Ionen-Batteriezellen benötigt wird - mit dem geringstmöglichen ökologischen Fußabdruck zu produzieren. Sollte es NMG gelingen, den allerersten Elektrotagebau zu realisieren, wird der Graphit mit einer bisher unerreicht kleinen Grundfläche produziert werden - und mit Batteriesystemen von AKASOL.

Pictures: Copyright MEDATECH

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