Rolul bateriilor litiu-ion în evoluţia industriei miniere
25 martie 2024
Industriile din întreaga lume depun eforturi considerabile pentru a-şi limita amprenta de carbon şi pentru a-şi reduce emisiile de gaze cu efect de seră, iar un factor cheie în această tranziţie îl constituie adoptarea surselor de energie regenerabile. În industria minieră avansată tehnologic de astăzi, unde aerul şi energia portabile sunt din ce în ce mai importante, bateriile joacă un rol cheie în îmbunătăţirea productivităţii şi a eficienţei operaţionale.
În ultimii ani, trei tipuri principale de baterii au fost cele mai utilizate pe scară largă în aplicaţii industriale precum mineritul: baterii plumb-acid, baterii nichel-fier (Ni-Fe) şi baterii litiu-ion (Li-Ion). Acestea din urmă, bateriile Li-Ion, sunt recunoscute pentru versatilitatea şi eficienţa lor ridicată, făcându-le potrivite pentru o gamă diversă de aplicaţii datorită densităţii lor energetice ridicate, ratei relativ scăzute de autodescărcare şi absenţei efectului de memorie.
Unul dintre cele mai notabile avantaje ale bateriilor litiu-ion este capacitatea lor de a rezista la numeroase cicluri de încărcare şi descărcare fără o degradare semnificativă a capacităţii.Spre deosebire de alte tehnologii de baterii, care se pot confrunta cu o scădere rapidă a performanţei după un număr limitat de cicluri, bateriile litiu-ion pot rezista sute de cicluri, menţinându-şi în acelaşi timp performanţa optimă. Această rezistenţă nu doar extinde ciclul de viaţă al bateriei, dar se şi traduce într-o investiţie mai profitabilă pe termen lung.
Efectul de memorie, o problemă des întâlnită la bateriile tradiţionale, nu există în cazul bateriilor litiu-ion. Spre deosebire de bateriile mai vechi, care necesită cicluri complete de încărcare şi descărcare pentru a-şi menţine capacitatea maximă, bateriile litiu-ion nu cunosc acest fenomen. Confortul de a putea încărca la orice nivel de încărcare adaugă o valoare semnificativă operaţiei şi prelungeşte durata de viaţă a bateriei.
Soluţii pe bază de baterii Li-Ion pentru industria minieră
În domeniul soluţiilor de ultimă oră şi eficiente pentru aplicaţiile miniere, soluţiile pe bază de baterii litiu-ion anunţă o nouă eră în practicile mai durabile. În acest context, Atlas Copco s-a poziţionat ca unul dintre cei mai avansaţi şi mai fiabili jucători din ultimii ani, oferind soluţii care integrează fără probleme tehnologia de ultimă oră pentru a alimenta eficient şi responsabil operaţiunile miniere. Această abordare avansată nu numai că răspunde cerinţelor energetice imediate ale aplicaţiilor miniere, ci şi subliniază angajamentul de a reduce impactul asupra mediului , promovând în acelaşi timp un viitor mai durabil pentru industria minieră. Soluţiile pe bază de baterii Li-Ion de la Atlas Copco pentru alimentare, aer uşor şi aer comprimat oferă clienţilor finali o productivitate îmbunătăţită şi condiţii de lucru mai sigure şi mai sănătoase. Aceste soluţii reprezintă un salt strategic către practici miniere mai eficiente din punct de vedere energetic, făcând industria să progreseze.
Generarea de aer comprimat cu o unitate portabilă alimentată cu baterii
Compresor portabil B-Air 185-12 pe bază de baterii de la Atlas Copco
Lansarea recentă a B-Air de la Atlas Copco, primul compresor portabil cu şurub, alimentat cu baterii, din lume, marchează un punct de cotitură în transformarea industriei miniere către un viitor mai eficient şi cu emisii reduse de carbon. Trecerea de la un motor cu combustie internă la un motor electric aduce cu sine mai multe beneficii, inclusiv absenţa emisiilor locale – de fapt, B-Air 185-12 economiseşte 140 de tone de emisii de CO2, ceea ce reprezintă echivalentul emisiilor anuale ale aproximativ 30 de autoturisme.
De asemenea, reduce drastic timpul de inactivitate şi întreţinerea, deoarece motorul electric al modelului B-Air 185-12 are mult mai puţine piese mobile (şi astfel uzabile) în comparaţie cu un compresor de motor diesel, necesitând service la fiecare 500 de ore spre deosebire de cele 2000 de ore necesare pentru o unitate de motor diesel. Între timp, acumulatorul este protejat într-o carcasă triplă şi este răcit cu lichid pentru a maximiza performanţa.
Motorul de ultimă generaţie cu turaţie variabilă (VSD) şi motorul său magnetic reglează automat turaţia motorului pentru a satisface cererea de aer în timp real, crescând eficienţa energetică cu până la 70 %.
Ca toate compresoarele de aer portabile de la Atlas Copco, B-Air a fost supus unui proces riguros de testare, dovedind că funcţionează optim chiar şi în cele mai extreme condiţii climatice: de la +45 °C la -25 °C.
Sistemele de stocare a energiei transformă alimentarea cu energie din operaţiunile miniere
Sistem de stocare a energiei ZBC 250-575 de la Atlas Copco
Bazarea pe sisteme de stocare a energiei pe baterii (ESS) oferă companiilor miniere controlul deplin asupra aplicaţiilor temporare de energie, prin optimizarea generării, distribuţiei şi consumului de energie.Sistemele Atlas Copco de stocare a energiei, care cuprind gamele ZBP şi ZBC, sunt adecvate pentru instalaţii în locaţii îndepărtate şi greu accesibile – adesea în cariere şi mine subterane. Aceste unităţi sunt ideale pentru aplicaţii cu o cerere mare de energie şi profiluri de sarcină variabile, mărind grila disponibilă atunci când este limitată şi contabilizând atât sarcini şi vârfuri reduse.
Acest portofoliu inovator de sisteme cu litiu-ion ESS poate funcţiona independent sau sincronizat, constituind pilonul de susţinere al sistemelor hibride descentralizate cu intrări multiple de energie, cum ar fi generatoarele de energie şi energiile regenerabile. În plus, odată cu dezvoltarea centralelor solare mobile şi integrarea acestora în industria minieră, sistemele de stocare a energiei vor juca un rol crucial în stocarea şi distribuirea acestei energii regenerabile pentru a alimenta în mod durabil operaţiunile la faţa locului. Aceste unităţi bazate pe baterii ajută companiile miniere să implementeze energie flexibilă şi fiabilă, respectând în acelaşi timp reglementările şi reducând costurile – conducând tranziţia industriei către soluţii energetice portabile şi durabile.
Soluţii de iluminat eficiente din punct de vedere energetic pentru productivitate îmbunătăţită
Turnul de lumină solar HiLight S2+ de la Atlas Copco
Deşi, în mod tradiţional, turnurile de lumină cu motor diesel au fost utilizate pentru a ilumina zonele miniere, crescând ziua de lucru şi asigurând condiţii de siguranţă, în ultimii ani au fost dezvoltate alternative mai eficiente din punct de vedere energetic. Turnurile de lumină electrice şi solare pot elimina consumul de combustibil, permiţând operatorilor să beneficieze de soluţii de reducere a costurilor, care respectă reglementările privind emisiile de zgomot, lumină şi CO2.
HiLight S2+ în aplicaţia minieră
Cel mai recent turn de lumină solar de la Atlas Copco, HiLight S2+, dispune de baterii litiu-ion care stochează energia eliberată de soare şi capturată de panourile sale fotovoltaice şi care sunt utilizate pentru alimentarea celor patru proiectoare LED de 90 W. Acest turn de lumină inovator oferă performanţe eficiente, înalte, oferind lucrătorilor vizibilitate bună şi operaţiuni autonome pe tot parcursul anului, cu condiţii meteorologice favorabile.
Turnul de iluminat hibrid HiLight BI+ 4
În plus, operatorii au observat un nou tip de soluţie de iluminat: turnul de lumină hibrid. Atlas Copco a lansat recent HiLight BI+ 4, care combină utilizarea bateriilor cu un motor diesel de nivel V cu consum redus pentru flexibilitate maximă. Introducerea capacităţii de utilizare a bateriilor reduce utilizarea motorului, ceea ce prelungeşte durata de viaţă a unităţii şi are ca rezultat o soluţie temporară de iluminare cu un cost total de proprietate (TCO) scăzut.
Despre eliminarea definitivă a bateriilor litiu-ion
În conformitate cu reglementările internaţionale, Atlas Copco îşi asumă responsabilitatea pentru bateriile compresoarelor B-Air 185-12, pentru portofoliul său de sisteme de stocare a energiei şi pentru turnurile sale de lumină solare şi hibride, după ce ajung la sfârşitul duratei lor de viaţă. Procesul începe cu colectarea bateriilor litiu-ion uzate, care sunt depozitate temporar în siguranţă. Acest pas este esenţial pentru a asigura manipularea şi separarea corespunzătoare a bateriilor în funcţie de starea şi tipul acestora. Apoi, Atlas Copco colaborează cu o companie specializată de reciclare, care deţine expertiza şi echipamentele necesare pentru reciclarea eficientă şi sigură a bateriilor Li-Ion.
După un anumit timp, bateriile sunt dezasamblate, iar componentele lor sunt puse la dispoziţie pentru vânzare. Acest lucru nu doar respectă reglementările de mediu, ci şi oferă beneficii economice, prin generarea de venituri şi reducerea deşeurilor. Bateriile utilizate în produsele Atlas Copco sunt proiectate ţinând cont de economia circulară; în acest scop, prin procesul de refabricare, li se poate acorda o a doua viaţă. Chiar şi cu un anumit nivel de degradare, bateriile pot fi refolosite pentru aplicaţii mai puţin solicitante, cum ar fi sistemele de alimentare de uz casnic. Această practică de utilizare a bateriilor „la a doua viaţă” contribuie în mod semnificativ la reducerea deşeurilor electronice şi a impactului asupra mediului. În ciuda capacităţii reduse, aceste baterii refolosite pot oferi în continuare performanţe substanţiale, care se pot extinde până la patru ani.
Prezentare generală a diferitelor tipuri de baterii
Specificaţiile bateriei |
Plumb-acid | Nichel-fier (Ni-Fe) | Litiu-ion (Li-Ion) |
Densitatea energiei |
25 – 40 Wh/kg |
40 – 60 Wh/kg |
90 – 190 Wh/kg |
Eficienţă |
50 % – 70 % |
70 % – 90 % |
80 % – 90 % |
Descărcarea la sfârşitul ciclului de viaţă (80 %) |
200 – 1000 |
1000 |
2000 – 4000 |
Profunzimea descărcării |
60 % |
80 % |
80 % |
Capacitate de încărcare |
8 – 16 h |
2 – 4 h |
1 h |
Autodescărcare/lună |
5 – 15 % |
20 % |
< 5% |
Curent de încărcare maxim |
0,05C |
1C |
2C |
Limită de temperatură pentru încărcare |
-20, 50 ºC |
0, 45 ºC |
-15 – 45 ºC |
Cerinţe privind întreţinerea |
3 – 6 luni (egalizare) |
30 – 60 dpi (descărcare) |
Nimic |
Toxicitate |
Ridicat |
Ridicat |
Mic |
Cost (cicluri/kwh) |
Mediu |
Mediu |
Foarte scăzut |
Aplicaţie |
Staţionar |
Staţionar |
Iniţial |