Шахтные электромобили. С аккумулятором под землю

В Париже на Всемирной конференции по климату, которую проводит ООН, прозвучало громкое и, пожалуй, даже пугающее заявление.

Великобритания, Германия, Нидерланды, Норвегия и несколько штатов Северной Америки готовы «запретить использование и продажи автомобилей на горючем топливе».

Революция намечена на 2050 год. Это настоящий конец эпохи: двигатель внутреннего сгорания, без которого современную цивилизацию и представить нельзя, решили сбросить с корабля современности.

Шахтные электромобили

Автомобили будущего — это, конечно же, системы с электродвигателем. Ключевые причины носят экологический характер, к тому же сырьё для бензина и дизеля — ресурс исчерпаемый.

Но это всё перспективы наземные. А как быть с транспортом, который работает в рудниках и шахтах? Здесь подобные системы необходимы как воздух — в прямом смысле этого слова. Да и вообще: сжигать одни углеводороды, чтобы добыть другие, — это, согласитесь, парадокс.

И вот производители автомобилей для доставки горняков к месту добычи тоже стараются идти в ногу со временем: на прошедшей в Мюнхене выставке Bauma по меньшей мере две компании представили образцы подземных электромобилей.

В перспективе

Сразу оговоримся: подземная революция отменяется или, по крайней мере, откладывается. «Нету такого закона», который запретил бы использовать дизельные автомобили в шахтах. Если честно, и на российских улицах машина с электродвигателем — это пока большая диковинка. Да, есть у нас такая техника, имеются экземпляры и российского производства, направление считается перспективным, но перспективы эти пока относятся к неопределённому будущему.

Однако эксперты отрасли отмечают, что предпосылки для формирования такой индустрии есть и с каждым годом (если не сказать днём) они всё отчётливей.

Шахтный электромобиль

«За рубежом действуют более жёсткие стандарты, и спрос на шахтные электромобили уже формируется. Скажем, в Латинской Америке такая техника уже работает. В России автомобили с электродвигателем пока не используют, но не стоит жить только сегодняшним днём — нужно смотреть в будущее.

Я думаю, уже года через два ситуация изменится. Российская промышленность совершенствуется, нормативы ужесточаются и приближаются к европейским.

Российским компаниям в целом интересно такое техническое решение, правда, внедрять автомобили с электроприводом они ещё не торопятся.

На электродвигателях сегодня работают только 1% автомобилей в мире

Но это однозначно вопрос времени. Поэтому сегодня многие производители работают над созданием шахтного автомобиля с электроприводом.

Наша компания старается работать на опережение», — объяснил региональный директор по странам СНГ компании Hermann Paus Maschinenfabrik GmbH Якоб Хафнер.

«В настоящий момент мы изготовили шесть аккумуляторных автомобилей, пять из них проданы клиентам — они успешно прошли испытания в Австралии и Канаде.

В России мы ищем партнёра, который согласится вложиться в эту технику и провести испытания.

Пока таковых мы не нашли, но, я уверен, результаты нашей работы не заставят себя долго ждать. В целом будущее именно за электромобилями», — рассказал о своём опыте работы на российском и иностранном рынках технический директор АО «ИНДЭК» Александр Шепелев.


Экономика и экология

Коротко остановимся на преимуществах шахтных электромобилей. Коротко — потому что моменты эти на поверхности: здесь сплетаются экономика и экология.

Во-первых, нет дизельного двигателя — нет выхлопов. Это значит, руководство шахты экономит на вентиляционном оборудовании.

Выхлопы дизельного автомобиля — это угарный газ, окиси азота, сернистые, серные и другие ядовитые соединения. Не будем забывать, что современные нормативы оговаривают объём вентиляции на каждую лошадиную силу шахтной техники.

Шахтные электромобили

Во-вторых, как утверждают производители, эксплуатация электромобилей обходится дешевле — по сравнению с дизелем.

«Если посчитать затраты на ДТ, то окажется, что суммарно они за несколько лет перекрывают стоимость автомобиля. Электроэнергия обойдётся в 4–5 раз дешевле. При этом в данном случае мы можем работать с возобновляемыми источниками — использовать энергию ветряных и солнечных станций, ГЭС», — рассуждает Александр Шепелев.

Специалисты Hermann Paus Maschinenfabrik GmbH, основываясь на опыте добывающих предприятий в Северной и Южной Америке и Австралии, также говорят о возможности экономии 50% затрат на топливо.

«Аккумуляторные автомобили расходуют энергию очень рационально. Все знают, что трамвай в режиме торможения возвращает энергию в контактную сеть. Здесь — то же принцип. Когда машина будет ехать по уклонам, она, так скажем, будет сама себя заряжать. Это же шаг к вечному двигателю!», — добавляет Александр Шепелев.

Пока электроэнергию едва ли можно назвать "чистым топливом". На тепловых электростанциях в мире получают порядка 60% энергии

В-третьих, это же какая экономия на масле! Да, остаются узлы, для которых оно необходимо, но таковых в разы меньше. То есть ТО нужно проводить реже, да плюс никаких протечек.

В-четвёртых, подземное пространство очень опасно из-за скопления метана, а электродвигатель можно сделать полностью герметичным, так что никакой искры просто не возникнет. Такую конструкцию можно эксплуатировать в шахтах, опасных по газу и пыли.

Поразительно, что с такими перспективами мир ещё не пересел на аккумуляторные батареи. Подвох опять же на поверхности: велики стартовые затраты. Как автомобиль Tesla оказывается в несколько раз дороже бензинового, так и подземный электромобиль не может сравниться по цене со своим дизельным собратом. Поскольку указания «сверху» не было, нести лишние затраты владельцы рудников и шахт не хотят.

«Переоборудовать на аккумуляторный ход можно любое транспортное средство — техническая возможность есть. Правда, стоимость такого переоборудования сопоставима с ценой самого автомобиля. Но это опять же ситуация временная. Стоимость аккумуляторов снижается каждый год — регулярно появляются новости о модернизации, ведущей к удешевлению», — обозначает перспективы Александр Шепелев.

Герои, на сцену!

От автомобилей вообще — к автомобилям конкретно. Давайте посмотрим на электромобили, которые производители представляют уже сегодня.

Компания Hermann Paus Maschinenfabrik GmbH демонстрировала в Мюнхене машину для доставки персонала MinCa 5.1E. Точнее, собственно электрическую его версию (разработана совместно с Danfoss Mobile Electrification, которая как раз и специализируется на интеллектуальных электрических и гибридных силовых агрегатов для автомобилей различного назначения), потому как дизельная публике уже давно известна. Электродвигатель имеет мощность 50 кВт, привод предусмотрен полный, грузоподъёмность машины — 1200 кг. Вмещает автомобиль пять человек.

ЭКСПЕРТ


Виктор Москалев, 
директор по маркетингу ООО «Энер Зэт»

Виктор Москалев,
директор по маркетингу ООО «Энер Зэт»

«Мы разрабатываем решения для электрической подземной техники. Сейчас в работе комплект батарей для погрузочно-доставочной машины.

Ключевая сложность подобных проектов заключается в ограниченных габаритах такой техники, большом количестве необходимой энергии.

Пожелания заказчиков обычно сводятся к тому, чтобы машина могла работать на одной зарядке не менее 6 часов, то есть могла «продержаться» рабочую смену. Большинство производителей решает эту задачу, предусматривая смену батарей в течение этого периода.

Мы разрабатываем новое решение, основанное на быстрой зарядке. По расчетам, заряда, восполняемого за 18 минут, будет хватать на работу ПДМ в течение 2.5-3 часов.

Отдельные заказчики из горной отрасли подтвердили, что в течение смены в работе ПДМ допустимы небольшие перерывы, связанные с их технологическим циклом.

При реализации проекта мы сотрудничаем с производителями погрузочно-доставочных машин, заинтересованных в выпуске новой техники».


«На Bauma мы представили готовый к работе электромобиль — в любой момент он может быть продан заказчику. Машина вызвала очень большой интерес у посетителей выставки: у нас всё время были гости, мы отвечали на множество вопросов.

Помимо самой конструкции посетители отмечали удачный дизайн автомобиля и говорили, что на такой машине будет комфортно ездить даже в некомфортных условиях шахты», — рассказал Якоб Хафнер.

Наш второй герой — автомобиль Miller Reley. Его номинальная механическая выходная мощность 100 кВт, а максимальная — 170 кВт.

НАЗАД В БУДУЩЕЕ


По большому счёту всё новое — это хорошо забытое старое. Электрический транспорт в «подземке» работает уже почти целый век. Ещё в 1930-х годах в СССР появился шахтный аккумуляторный электровоз, и эта система до сих пор применяется в угольной промышленности для различных целей. Порядка 80% местных локомотивов работают именно так. Правда, здесь используются щелочные и кислотные тяговые аккумуляторы, заключённые в батарейный ящик.

Но система безопасна: аккумуляторы закрываются бронированным листом, он притягивается болтами, так что защита от искры продумана. Конечно, современные аккумуляторы намного совершеннее, но проверку временем сама идея уже давно прошла.


Производитель заявляет, что в конструкции использовано меньшее количество движущихся частей (по сравнению с дизельными аналогами, которые опять же имеются). За счёт этого удаётся снизить вибрацию, а также расходы на ремонт и замену деталей. Автомобиль чуть более вместительный: в нём могут ехать до восьми человек.

Помимо нового двигателя, разумеется, есть и другие отличия от дизельных версий, но в целом конструкция, обусловленная условиями подземной работы, схожа.

«В любом случае, это внедорожник. У него усиленная подвеска, пружины, мосты. Предусмотрены безопасные тормоза в масляной ванне. У них повышенный ресурс — служат порядка 3–4 лет», — представляет своего «подопечного» Александр Шепелев.

«Машина имеет полную степень защиты, соответствует стандартам техники, работающей в шахте. Например, она имеет увеличенную толщину стенки, чтобы, например, упавший камень не смял машину и находящиеся внутри люди не пострадали. В управлении автомобилем ничего не поменялось», — говорит Якоб Хафнер о MinCa 5.1E.

Начинаем производственную зарядку!

Ну а теперь важнейший вопрос: ёмкость аккумуляторов. Во многом именно этот показатель определит перспективность использования автомобилей этого типа. Как и время, которое придётся потратить на зарядку: с привычными видами топлива этот вопрос решается просто и быстро.

«Испытания показывают, что машина может бесперебойно работать 8 часов. В целом это довольно успешный показатель, но, что называется, нет предела совершенству. Каждый заказчик хочет, чтобы машина работала как можно дольше, и производители стремятся эту потребность удовлетворить.

Над временем, которое необходимо для зарядки, мы пока работаем — стараемся его уменьшить. Поскольку работы идут непосредственно сейчас, итоговое значение я смогу назвать чуть позже», — описывает возможности техники Якоб Хафнер.

«У нас предусмотрена гибридная система зарядки. От внешнего источника постоянного тока на 100% аккумуляторы заряжаются за 30 минут. От встроенного зарядного устройства переменного тока — 2,5 часа. Аккумуляторный блоки необслуживаемые, рассчитаны они на 8000 циклов зарядки/разрядки. Это работа машины на протяжении примерно 5 лет. Далее аккумуляторы можно заменить и продолжить эксплуатировать автомобиль», — характеризует достижения производителя Александр Шепелев.

По километражу, говорят эксперты, сориентироваться сложно. Это же не трасса, а подземная выработка: здесь и спуск, и подъём, и перемещение по воде, и перепады скорости.

Такие показатели делают уже представленные на рынке машины вполне работоспособными, однако от зарядной логистики всё-таки никуда не уйти. Доставку людей к месту добычи необходимо будет организовать таким образом, чтобы в перерывах автомобиль находился у пунктов зарядки. Но это, конечно, дело житейское: ДТ тоже не по щелчку пальцев заливается. Зарядные пункты можно разместить под землёй, ведь многое оборудование в шахте работает от электричества: буровые системы, электровозы, вентиляторы, осветительные приборы, наконец. Зарядные пункты предполагаются по аналогии с наземными.

Всё ещё будет

Производители уверены: будущее наступит очень скоро.
«Думаю, к следующему году мы уже найдём заказчиков в России», — уверен Александр Шепелев.

«Мы надеемся, что первые машины мы сможем поставить уже в следующем году», — не отстаёт Якоб Хафнер.

Специалист компании «Индэк» вообще уверен в том, что не за горами тот день, когда электромобили и на земле, и под землёй станут обыденной реальностью. Тем более что первые ласточки в виде планов на 2050 год уже имеются.

«Это даже не возможная перспектива — за этим направлением будущее. Не только для горной промышленности — для всей автомобильной индустрии.

Однажды нам просто скажут: с такого-то года бензиновые автомобили запрещены. И появятся заправки через каждый километр. И назначат тарифы: для тех, кто дома зарядился, поменьше плату, кто зазевался — повыше.

Сейчас бензиновые и электродвигатели уживаются вместе. Скажем, если у европейской семьи есть электрокар, то есть и обычная машина. На первой — на работу и домой, на второй — за город, в длительное путешествие.

Но электромобили обязательно завоюют рынок», — «предсказывает будущее» Александр Шепелев. Пока звучит как отрывок из романа Кира Булычёва, но поговорим об этом через 20 лет.

Понравилась статья? Подпишитесь
на наш дайджест и получайте такие материалы раз в месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №3, 2019,

Отраслевые решения

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.