Akkusähköinen voimalinja maanalaisissa kaivoslaitteissa: Vertailunäkökulmana muut voimalinjatekniikat

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tutkitaan kirjallisuuskatsauksen keinoin maanalaisissa kaivoslaitteissa käytettävää akkusähköistä voimalinjaa ja verrataan sitä muihin voimalinjatekniikoihin eri näkökulmista. Akkusähköisellä voimalinjalla tarkoitetaan tässä työssä teknistä rakennetta, jossa sähkömoottori akusta saatavalla sähköenergialla pyörittää työkoneen ajovoimansiirtoa, hydrauliikkapumppuja ja avustavia toimilaitteita. Työn lähdemateriaalina käytetään aihetta käsitteleviä tutkimuksia ja kirjallisuuskatsauksia. Työn aihe on tutkimuskohteena ajankohtainen ja käytetty lähdemateriaali on julkaistu viimeisen kymmenen vuoden sisällä.

Työn toisessa luvussa esitellään akkusähköisen voimalinjan tekninen rakenne sekä keskeiset ominaisuudet ja käsitellään sekä akkuteknologiaan liittyviä haasteita että ratkaisuja. Kolmannessa luvussa esitellään muiden voimalinjatekniikoiden tekniset rakenteet. Neljännessä luvussa vertaillaan akkusähköistä voimalinjatekniikkaa lähinnä dieselhydrauliseen voimalinjatekniikkaan maanalaisten kaivoslaitteiden kontekstissa.

Akkusähköisen voimalinjan etuja dieselhydrauliseen voimalinjaan verrattuna ovat energiatehokkuus, käytön aikainen päästöttömyys ja pienemmät käyttökustannukset. Erityisesti maanalaisissa kaivoksissa energiatehokkuudesta ja käytön aikaisesta päästöttömyydestä on suurta etua, sillä normaalisti dieselmoottorin tuottamien terveydelle vaarallisten pienhiukkaspäästöjen ja hukkalämmön poisto ilmastointilaitteilla kuluttaa paljon energiaa ja aiheuttaa suuret kustannukset.

Haasteena akkusähköisillä laitteilla on akkujen lataukseen kuluva aika, joka laskee koneen käyttöasteen dieselhydraulisen laitteen käyttöastetta alhaisemmalle tasolle. Ratkaisuksi ongelmaan on kehitetty suuriteholatureita ja tekniikka, jossa tyhjentynyt akku vaihdetaan nosturia hyödyntäen täydeksi ladattuun akkuun.

Koko elinkaarensa aikana akkusähköiseen voimalinjaan perustuva maanalainen kaivoslaite on dieselhydrauliseen voimalinjaan perustuvaa kaivoslaitetta taloudellisempi ja kannattavampi investointi. Etenkin uusimpien tutkimustulosten perusteella taloudelliset kannustimet sähköistää maanalaisia kaivoksia ovat vahvat eikä ylitsepääsemättömiä esteitä sähköistymiskehitykselle ole näköpiirissä.