Fossilfri E-mobility

Nu när gruvindustrin går mot att bli fossilfri och helt elektrifierad så tar JAMA Mining Machines med sina innovativa maskiner jättekliv framåt i den ständiga jakten på att förbättra miljö, säkerhet, produktivitet, effektivitet och inte minst arbetsmiljö.

JAMA Mining Machines, som är baserade i Skellefteå, mitt i Sveriges just nu mest expansiva region, utvecklar nyskapande produkter framför allt riktade mot gruvindustrin. Maskinerna är designade för att klara extrema påfrestningarna från vibrationer och klimat. Den oförlåtande miljön under jord är vardagsmat och ett innovativt kvalitetstänk genomsyrar allt man tar sig för.

”Är det möjligt att bygga en fjärrstyrd, batteridriven skrotare med prestanda som överträffar dagens och som direkt kan hanteras av de operatörer som kör de befintliga maskinerna i gruvan idag?” Utvecklingsteamet på Jama kastade sig ivrigt över utmaningen de fått från marknaden och med hjälp av sina teknologipartners tog de sig an uppgiften att återigen revolutionera gruvindustrin!

Den första batteridrivna maskintypen man har redo för leverans är en skrotare, SBU 8000E. En skrotare används för att för skapa en säker arbetsplats efter sprängningar i gruvan genom att skrota bort allt löst sittande berg från gruvans väggar och tak med en kraftig hydraulhammare. Oftast ansluts maskinen till gruvans 690 eller 1000 volts elsystem vid skrotning, men vid transportkörning är maskinen helt batteridriven och fungerar som vilken toppmodern elbil som helst! Att batteriet belastas hårdare på vägen upp ur gruvan kompenseras till stor del av att det har laddats upp genom re-generering på vägen ner då el-drivlinan agerar generator och skickar ström tillbaka till batteriet! Re-genereringen sparar enormt på de mekaniska bromsarna och upplevs dessutom markant mjukare och mycket trevligare för operatören.

Skrotning av löst sittande berg är naturligtvis ett riskmoment och därför är det högintressant att kunna fjärrstyra hela processen. Ett specialdesignat kontrollrum kan placeras antingen under eller över jord och det kan monteras i befintliga lokaler eller varför inte en mobil lösning som till exempel i en container. Uppkopplingen möjliggörs med kundens befintliga lokala närverk. Kontrollrummet byggs för att efterlikna upplevelsen i maskinhytten så mycket som möjligt. Kameror på skrotaren kopplas till stora skärmar eller till en VR-utrustning och ljudet från maskinen plockas upp av mikrofoner i maskinen för att matas direkt till operatörens headset. Just ljudet är mycket viktigt för operatörerna som lyssnar på ”vad berget säger”, som en operatör uttryckte det.

I teknikens framkant

Hela styrsystemet, inklusive säkerheten, hanteras totalt integrerat från ett verktyg, delvis tack vare ”Onboard SafePLC”. Allt från förarmiljön med klimatanläggning, sätesvärme, lyse och joysticks ända ut till ”the business end” med drivning, hydraulpumpar, kranar och verktyg via de tre inbyggda CAN interfacen och ett antal konfigurerbara B&R CAN IO-noder och en 15,6tums panel i förarhytten. På Jamas traditionella maskiner sköter B&R PLC:n kommunikationen med dieselmotor och växellåda via Canbus och J1939. Hela maskinen är ”fly-by-wire” precis som en bil eller ett flygplan är idag, vilket är en enorm fördel när det kommer till fjärrstyrning. ”Fjärrkörningshytten” fungerar som en separat maskin och styrning samt säkerhet hanteras mellan maskin och kontrollrum över Ethernet, en B&R lösning kallad ”Machine-To-Machine safety”.

SBU 8000E förflyttar sig inte bara med batterikraft, den kan även skrota på batteridrift och skrotning efter en normal salva förbrukar bara ca 20% av batteriet så trots att man skrotat efter en eller ett par salvor kan man köra vidare till nästa jobb eller till en elanslutning för laddning. Normalt sker skrotning med 690V eller 1000V matningen tillkopplad med fördelen att när man skrotat klart har man även laddat batteriet. Drivning och skrotning är nu så energieffektivt att det kylsystem som tidigare behövdes för hydraulik och dieselmotor nu har kunnat minimeras och all spillvärme används till att värma upp hytten. Detta är möjligt tack vare att den elektriska drivlinan är otroligt effektiv och att hydrauliken är optimerad så att pumparna bara lämnar den oljemängd som krävs för det aktuella arbetet. En lösning som håller nere oljetemperaturen utan att kräva stora kylare och minimerar energiförbrukning, slitage och servicebehov.

Den elektriska drivlinan och batteriet levereras av Epiroc som har utvecklat en lösning för tunga fordon baserat på ABB:s E-mobility koncept och ett stort Northvolt batteri på hela 160kWh. Kapaciteten är faktiskt mer än dubbelt så stor som en Tesla Modell 3 Long Range! Via Epiroc erbjuds batteriet som en tjänst där kunden betalar efter nyttjandegrad. En lösning som ger stora fördelar för kunden som slipper äga ett stort komplicerat batteri, samtidigt som slutkunden får möjlighet bara betala för ett mindre batteri om detta uppfyller behovet. Det finns en del andra skillnader mellan Northvolt batteriet och de batterier som sitter i personbilar, bland annat är kapslingen mycket kraftigare och tillverkad i stål istället för den betydligt lättare och klenare plastkonstruktion som används i bilar. Den helelektriska drivlinan ger stora fördelar på vägen ner i gruvan, tack vare regenereringen som sker vid motorbroms så laddas batteriet på vägen ner med ca 10% per 400 meter. Förbrukningen på vägen upp är ungefär 10% per 100 m. De mekaniska bromsarna sparas och färden blir mjukare och behagligare än vad som upplevs vad mekanisk bromsning. Epiroc lösningen styrs av det överordnade B&R systemet, precis som en konventionell motorlösning styrs i andra maskiner. Tack vare styrsystemets övergripande kontroll av alla inblandade enheter beräknas tillexempel exakt vilket flöde som krävs från hydraulsystemet i varje ögonblick

”Jama-projektet har varit mycket framgångsrikt och visar hur samarbete kan påskynda övergången till en fossilfri gruva. B&R:s styrsystem passar perfekt ihop med Epirocs energihanteringssystem. En fördel är att kombinationen är en beprövad integrerad lösning, redo att användas av nya fordonsdesigners samt för uppgradering av befintliga fordon med kort tid till marknad och minimal ekonomisk risk”, säger Erik Svedlund, Head of Marketing, Rocvolt Business Development, Epiroc.

Vad är på gång?