Die Bergbauindustrie befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel. Strengere Umweltgesetze, höhere Kraftstoffkosten und weltweite Bemühungen um eine Verringerung der Kohlenstoffemissionen treiben den Wandel voran. Die Bergbauunternehmen und die Hersteller der von ihnen verwendeten Schwerlastmaschinen sprechen alle von den neuen Energy Mining Trucks. Das sind die großen Lkw, die keinen herkömmlichen Dieselmotor haben. Stattdessen werden sie durch elektrische oder hybridelektrische Systeme angetrieben. Diese Lkw versprechen einen besseren Benzinverbrauch, geringere Treibhausgasemissionen und auf lange Sicht große Einsparungen. Die Umstellung auf batteriebetriebene Bergbaufahrzeuge hat jedoch ein großes Problem auf die Aufgabenliste der Ingenieure gesetzt. Man muss herausfinden, wie man die Batterien mit hoher Kapazität auf der richtigen Temperatur halten kann.
In diesem Artikel werden die besonderen Anforderungen an die Flüssigkeitskühlung dieser neuen Energiegewinnungsfahrzeuge erläutert. Außerdem gehe ich auf die heißen Themen ein, die in der Branche über dieses Thema diskutiert werden.
In den letzten zehn Jahren ist die Bergbauindustrie stark unter Druck geraten, sauberere und effizientere Geräte zu kaufen. Die Diesel-Lkw, die schon immer das Herzstück des Bergbaus waren, haben jetzt einige Probleme. Erstens sind die Kraftstoffkosten in die Höhe geschnellt. Zweitens nimmt die Wartung von Dieselstaplern immer mehr Zeit in Anspruch und wird immer teurer. Und schließlich wünschen sich alle in der Umgebung der Mine mehr Nachhaltigkeit von den Bergbauunternehmen. Das Problem ist, dass die Bergbauunternehmen nicht einfach eine Windturbine oder ein paar Solarzellen aufstellen können, um die Mine und ihre gesamte Ausrüstung zu schützen.
Als Reaktion darauf sind viele der weltweit größten Bergbauunternehmen sowie mehrere Lkw-Hersteller dabei, diese batterieelektrischen oder hybridelektrischen Bergbaufahrzeuge zu entwickeln, zu bauen oder sogar zu betreiben. Der Markt für Mining Trucks mit neuer Energie verzeichnet ein robustes Wachstum. Er wird im Jahr 2022 auf 6,5 Mrd. USD geschätzt und soll bis 2030 12,4 Mrd. USD erreichen, was die zunehmende Akzeptanz dieser Fahrzeuge im Bergbau belegt. Der Gesamtmarkt für Mining Trucks wächst ebenfalls und wird voraussichtlich von 27,45 Mrd. USD im Jahr 2023 auf 37,39 Mrd. USD im Jahr 2028 ansteigen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 6,4%.
Sie tun dies, weil diese Fahrzeuge viele positive Aspekte bieten. Das können Dinge sein wie: den Lärm in der Mine reduzieren. Der Lkw arbeitet viel besser. Verringerung des CO2-Fußabdrucks des Bergwerks. Das bringt dem Bergbaubetrieb einige hervorragende Vorteile. In einem unterirdischen Bergwerk, das sich von einem übertägigen Bergwerk unterscheidet, kann man die Luft in der Mine für die Bergleute, die sich in der Grube befinden, viel sicherer machen. Sie haben die Möglichkeit, in der Mine viel weniger Dieselkraftstoff zu verbrauchen. Man könnte sogar billigeren Strom für das Bergwerk bekommen, wenn man den Strom aus einer erneuerbaren Energiequelle beziehen könnte.
Die Menschen wollen zu den neuen grünen Lastwagen wechseln. Viele Leute treiben den Wandel voran. Wenn man sich jedoch ein großes Batteriepaket ansieht, ist das eine Menge Energie, eine Menge Kilowattstunden, auf einem Fleck. Wenn man diese Leistung aufbessert, um einen großen Hügel mit einer riesigen Ladung zu erklimmen, entsteht eine gewisse Wärme! An dieser Stelle wird der Einsatz von Flüssigkeiten zur Wärmeabfuhr besonders wichtig. Wenn Sie die Wärme nicht schnell ableiten, werden Sie etwas und vielleicht sogar jemanden umbringen. Ein einfaches Flüssigkeitskühlsystem ist also der Schlüssel dazu, dass die Batteriepakete lange halten, sicher sind und der Lkw den Berg hinauffährt, wie er sollte.
In der Welt der elektrischen Muldenkipper ist das Batteriesystem eine kritische und zugleich teure Komponente. Die Degradation der Batterie wird direkt von der Hitze beeinflusst; übermäßige Temperaturen können den chemischen Verschleiß beschleunigen, die Lebensdauer der Batterie verkürzen und die Sicherheit gefährden. Im schlimmsten Fall kann eine Überhitzung zu einem katastrophalen Batterieausfall oder einem thermischen Durchgehen führen, was sich kein Betreiber in einer produktionskritischen Umgebung leisten kann. Umgekehrt kann der Betrieb von Batterien unter extrem kalten Bedingungen ohne ausreichende Temperaturregelung auch ihre Leistung beeinträchtigen, die Energieabgabe verringern und die Ladezeiten verlängern.
Ein robustes Flüssigkeitskühlsystem mindert diese Risiken, indem es Temperaturschwankungen effizienter ausgleicht als passive oder luftgekühlte Methoden. Flüssige Kühlmittel, die in der Regel aus Wasser-Glykol-Gemischen oder Spezialflüssigkeiten mit hoher Wärmekapazität bestehen, zirkulieren durch Kanäle um die Batteriezellen. Auf diese Weise transportieren sie die Wärme schnell von den Zellen weg und leiten sie über Wärmetauscher oder Kühler ab, wodurch sichergestellt wird, dass die Batterie in einem optimalen Temperaturbereich bleibt.
Bergbauumgebungen bieten zusätzliche Komplexität. Die Lkw fahren durch unwegsames Gelände, arbeiten unter harten Lastzyklen und müssen unter allen Wetterbedingungen einsatzbereit sein, von sengenden Wüsten bis zu kalten subarktischen Regionen. Die ständige Beanspruchung und die extremen Bedingungen erhöhen die Bedeutung eines robusten, langlebigen und wartungsfreundlichen Kühlsystems. Eine wirksame Kühlung optimiert nicht nur die Leistung, sondern verlängert auch die Wartungsintervalle und reduziert die Kosten für Ausfallzeiten - ein wichtiger Aspekt, wenn jede Minute, in der ein Lkw im Bergbau nicht arbeitet, einen Produktivitätsverlust bedeutet.
Die Entwicklung von Flüssigkeitskühlsystemen für diese großen Batterien in diesen neuen Energiegewinnungsfahrzeugen ist anders, denn:
1. Hohe thermische Belastung
Die neuen Lkw für den Energiebergbau verfügen über wesentlich größere Batteriepakete als Pkw. Die dabei entstehende Wärme kann enorm sein, vor allem bei intensiven Einsätzen wie dem Schleppen oder dem Befahren steiler Gefälle mit voller Ladung. Eine leistungsstarke Pumpe und Kühlmittelleitungen mit großem Durchmesser können erforderlich sein, um einen ausreichenden Kühlmitteldurchfluss zu gewährleisten.
2. Raue Betriebsbedingungen
Waren Sie schon einmal auf einem Bergwerksgelände? Staub und Schmutz sind überall. Alles vibriert durch den Lärm der großen Stein-LKWs, Planierraupen und Frontlader, die dort herumfahren. Jedes Kühlsystem muss diesen Umweltbelastungen standhalten, ohne zu lecken oder zu verstopfen. Die verwendeten Materialien und Dichtungen müssen korrosionsbeständig sein und mit den chemischen Schwankungen der Flüssigkeiten zurechtkommen.
3. Skalierbarkeit und Modularität
Bergbaubetriebe erweitern oder konfigurieren ihre Flotten häufig neu und benötigen Batterien mit unterschiedlichen Kapazitätsanforderungen oder Leistungsprofilen. Ein modulares Kühlsystem bietet mehr Flexibilität. Wenn sich die Kapazitätsanforderungen ändern, können die Kühlschleifen erweitert oder neu konfiguriert werden, ohne dass das gesamte System neu konzipiert werden muss.
4. Energie-Effizienz
Kühlpumpen und -lüfter sind parasitäre Lasten - die Energie, die sie verbrauchen, wird nicht für den Antrieb des Fahrzeugs verwendet. Die Minimierung dieses Energieverbrauchs ist entscheidend für die Erhaltung der Reichweite der Batterie. Fortschrittliche sensorgesteuerte Kontrollstrategien helfen dabei, indem sie die Kühlung nur bei Bedarf aktivieren und so sicherstellen, dass das System so energieeffizient wie möglich ist.
5. Wartung und Verlässlichkeit
Abgelegene Bergbaustandorte haben oft nur begrenzte Wartungsressourcen. Ausfallzeiten sind kostspielig, und schnelle Reparaturen müssen praktisch sein. Ein robustes Design und leicht verfügbare Ersatzteile sind entscheidend für die Gewährleistung der Betriebszeit und die Vermeidung von Unterbrechungen der Lieferkette.
Potenzielle Kunden aus dem Bereich der neuen Energiebergbau-Lkw äußern in der Regel verschiedene Bedenken zu Flüssigkeitskühlsystemen. Hier sind einige Fragen, die uns immer wieder gestellt werden:
Wir beschäftigen hauptsächlich Aluminium wegen seiner wünschenswerten Kombination aus leichten Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit. In Situationen, in denen Kunden eine erhöhte Haltbarkeit verlangen, verwenden wir auch einige Kupferlegierungen. Die spezifische Auswahl hängt von Faktoren wie der erforderlichen Wärmeübertragungsleistung, den Umgebungsbedingungen und den Kundenwünschen hinsichtlich des Gewichts ab.
Ganz genau. In unserem Designprozess berücksichtigen wir Spitzenwärmeerzeugung die bei Schwerlastbetrieb auftreten. Durch die Optimierung der Geometrie der Flüssigkeitskanäle und der Wandstärke stellen wir sicher, dass die Platten das Kühlmittel effizient verteilen und eine lokale Überhitzung verhindern. Tests, die Folgendes simulieren mehrstündige Einsätze bei Volllast haben gezeigt, dass unsere Platten die Batterietemperaturen innerhalb der Sicherheitsgrenzen halten und so die Lebensdauer der Zellen verlängern.
Ja, wir haben eine engagiertes Ingenieurteam die eng mit den Kunden zusammenarbeitet, um die Abmessungen der Platten, die Anordnung der Kanäle, die Konfigurationen der Ein- und Auslässe und die Befestigungspunkte anzupassen. Darüber hinaus ist unser flexibles Werkzeugverfahren ermöglichen es uns, uns schnell an nicht standardisierte Formfaktoren anzupassen. Diese Anpassung stellt sicher, dass die thermische Lösung perfekt auf die architektonischen Nuancen jedes Akkupacks abgestimmt ist.
Unsere modernen Produktionsanlagen können Folgendes liefern Tausende von Tellern pro Monatunterstützt durch automatisierte Prozesse wie CNC-Bearbeitung, Hartlötenund Robotermontage. Sollten die Bergbauflotten wachsen, können wir Eskalationsleistung durch zusätzliche Produktionsschichten oder die Erweiterung von Anlagen. Dank unserer globalen Versorgungskette können wir eine ständige Verfügbarkeit von Materialien gewährleisten, die dem Marktbedarf entspricht.
Wir haben erfolgreich Platten bis zu einer Größe von 1,5 Meter Längeund wir können sogar noch größere Einheiten herstellen, wenn das Projekt dies erfordert. Für diese einzigartigen Konfigurationen führen wir gründliche Struktur- und Wärmemodellierungen durch, um sicherzustellen, dass die Integrität der Platte und die Kühlkapazitäten unangetastet bleiben.
Bergbauumgebungen schwanken oft zwischen bitterer Morgenkälte und brütender Mittagshitze, so dass ein breiter Betriebstemperaturbereich erforderlich ist. Unsere Platten werden getestet, um zuverlässig zu funktionieren von -40°C (-40°F) bis über 80°C (176°F). Wir verwenden spezialisierte Dichtungen und Verschlüsse die bei kaltem Wetter nicht aushärten und auch bei hohen Temperaturen ihre Elastizität beibehalten, so dass ein sicherer Flüssigkeitseinschluss gewährleistet ist.
Ja, innerbetriebliche Prüfung ist ein zentraler Bestandteil unseres F&E-Zyklus. Wir nutzen Umweltkammern um Temperaturschwankungen zu simulieren, und wir verwenden Strömungsvisualisierungstechniken um eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels zu gewährleisten. Wir replizieren auch reale Fahrmuster mit Hochstrom-Entladezyklen und bestätigen, dass unsere Platten schädliche Temperaturspitzen abmildern.
Unsere Herstellungsprozesse entsprechen den ISO 9001 Qualitätsstandards. Je nach Zielmarkt bieten wir Schilder an, die zusätzlichen Vorschriften entsprechen, wie z. B. CE Kennzeichnung für europäische Anwendungen. Wenn Kunden weitere regionsspezifische Zertifizierungen benötigen, können unsere technischen und regulatorischen Teams bei der Erreichung dieser Standards helfen.
Wir haben über ein Jahrzehnt Wir verfügen über langjährige Erfahrung in der Entwicklung von Kühllösungen für Elektrobusse, Baumaschinen und Bergbau-Lkw. Dieser Hintergrund rüstet unsere Mitarbeiter mit dem praktische Kenntnisse die für die Bewältigung von Hochstromszenarien, Erschütterungen in rauem Gelände und langen Arbeitszyklen erforderlich sind, die für solche Plattformen typisch sind.
Ja. Unsere Schilder sind oft Teil eines umfassenderen Thermokreislauf die Kühlrohre, Heizkörper und aktive Heizelemente umfassen können.
Bei ordnungsgemäßer Kühlmittelpflege halten unsere Kühlplatten in der Regel 8 bis 10 Jahre oder mehr, was der Lebensdauer vieler Batteriesysteme in Bergbau-LKWs entspricht oder sie sogar übertrifft. Wir wählen Legierungen, Beschichtungen und Klebeverfahren, die widerstandsfähig sind verlängerte Exposition Vibrationen, Druckschwankungen und Temperaturschwankungen ausgesetzt.
Wir entwerfen unsere Platten so, dass sie für eine Auswahl an KühlmittelnDazu gehören Wasser-Glykol-Gemische, Dielektrika und Spezialflüssigkeiten mit Korrosionsschutzmitteln. Unser technisches Team arbeitet mit den Kunden zusammen, um die Kompatibilität der Flüssigkeit mit der gewählten Legierung zu bestätigen und so die Leistung zu optimieren und die Produktlebensdauer zu verlängern.
Sicherlich. Wir haben geliefert Flüssigkeits-Kühlaggregate für große Bergbau-Lkw in Südamerika, hochbelastbare Baumaschinen in Asien und Elektrobusse in Nordamerika. Bei jedem Projekt setzten wir eine Kombination aus Kühlplatten, Rohre und Verteiler um ein robustes Wärmemanagement zu gewährleisten. Diese realen Implementierungen sprechen für unsere Fähigkeit, komplexe, umfangreiche Anforderungen zu bewältigen.
Wir nutzen numerische Strömungsmechanik (CFD) um die Kanalgeometrie zu optimieren und heiße Stellen zu vermeiden. Durch den Ausgleich von Ein- und Auslassströmen erreichen wir eine gleichmäßige Wärmeabfuhr über die gesamte Platte. Unser spezialisiertes Stromausgleichsventile ermöglichen außerdem Feineinstellungen in Echtzeit, so dass auch bei hoher Belastung konstante Temperaturen erreicht werden.
Ja, komplexe Geometrien sind eine unserer Spezialitäten. Wir verfügen über das Know-how und die Ausrüstung, um gekrümmte, abgewinkelte oder mehrstöckige Platten herzustellen, die unkonventionellen Modullayouts entsprechen. Dies ist entscheidend für OEMs, die Maximierung der Energiedichte unter Beibehaltung einer effektiven Wärmeableitung.
Bei der Herstellung im Maßstab 1:1 halten wir uns an die strenge Prozesskontrollen:
Wir pflegen Statistische Prozesskontrolle (SPC) Daten, die uns in Echtzeit Einblick in die Produktionsqualität geben.
Robuste Kühlsysteme sind für schwere Elektrostapler, die hohen Belastungen und extremen Umweltbedingungen ausgesetzt sind, von entscheidender Bedeutung. Durch die Verhinderung von Leckagen, die Verhinderung von Korrosion und die Wahrung des thermischen Gleichgewichts können Minenbetreiber eine längere Lebensdauer der Batterie und sicherere Prozesse erreichen. Strategisch ausgewählte Materialien, eine fachmännisch kalibrierte Strömungsdynamik und eine schnelle Fehlererkennung vereinen sich zu einer sicheren, hochleistungsfähigen Lösung. Mit seinem technischen Fachwissen bietet XD THERMAL bewährte, durchgängige Wärmemanagement-Dienstleistungen, die den Fortschritt im anspruchsvollen Bereich der neuen Energie-Bergbau-LKWs vorantreiben und gleichzeitig Kosteneffizienz, Haltbarkeit und Umweltstandards berücksichtigen.
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