SRK报告显示,额定载荷150吨电池电动轮卡车全生命周期成本(TCO)与计算结果相符。

科技   2024-10-28 08:21   山西  


SRK的新分析表明,一款150吨的电池电动自卸卡车在总拥有成本(TCO)方面可能比同等柴油车型便宜300万美元。


该报告题为《去碳化矿业:柴油与电动自卸卡车的成本与效率比较:评估经济与操作权衡》,比较了150吨柴油和电动自卸卡车的TCO及操作效率。

作者Satadru Ghosh(机械工程师,研究实习生)、Somnath Gain(矿业首席顾问)和Sudipta De(矿业首席顾问)表示:“电动卡车,特别是那些使用磷酸铁锂(LFP)电池的卡车,具有显著的优势。这些电池在成本方面具有竞争力;与其他电池类型相比,它们的循环寿命更长,环境影响更小,尽管初始资本支出较高,但在能源和维护成本方面提供了显著的节省。

“在操作上,电动自卸卡车能够将每吨物料的移动成本降低65%,通过更好的扭矩和再生制动系统(在制动时回收能量并存储以供再次使用)提升操作效率,并在运输吨数和速度等性能指标上表现优越。在环境方面,电动卡车有助于实现更清洁、更安静的矿业作业,显著降低能源成本和二氧化碳排放。”

尽管电池技术、充电基础设施和生产率等挑战依然存在,但作者指出,电池技术的进步、快速充电系统和电池更换技术是这些问题的有希望的解决方案。

“随着这些技术的发展,电动自卸卡车预计将变得越来越可行,提供可观的财务和环境效益,并推动矿业向更可持续的方向转型。”

该分析评估了150吨自卸卡车的TCO,比较了柴油车型与LFP电池动力车型。选择LFP电池的决定是基于多个与重型矿业设备需求相符的关键因素。

作者研究发现,容量为2200 kWh的LFP电池在充满电的情况下支持大约8小时的操作。LFP电池被认为具有成本效益,并提供更长的循环寿命。此外,热稳定性是LFP电池的另一个显著优势,而LFP电池在环境和供应链影响方面也低于其他化学成分,如镍钴铝(NCA)或镍锰钴(NMC)。

“虽然LFP电池的能量密度低于其他电池类型,意味着每单位重量储存的能量较少,但这一限制对自卸卡车来说并不那么关键,”作者表示。“这些车辆已经设计为承载重载,因此LFP电池略微降低的能量密度并不会造成显著的不利影响。相反,电池的成本效益、安全性和环境优势使其成为为矿业中150吨自卸卡车供电的最佳选择。”

两种卡车在相同操作条件下进行评估。尽管电动自卸卡车的初始资本支出较高,但根据作者的分析,考虑到多次更换电池后,10年期内的财务优势显著,潜在节省约为300万美元。

这些节省主要来自于降低的能源和维护成本,简单来说,电力比柴油便宜。此外,由于电动卡车的机械设计更简单且没有复杂的排气系统,因此维护需求较少。

“电动自卸卡车的一个显著优势是没有怠速燃料消耗,”作者说。“柴油卡车在静止时持续消耗燃料,而电动卡车在静止时不消耗能量,使得1小时的柴油卡车运行相当于0.8小时的电池卡车运行。”

此外,再生制动技术使电动自卸卡车能够在下坡操作中回收和存储能量,进一步提高了效率。

随着电池技术的快速发展,充电时间显著改善,现在从0到100%的充满电在1到1.5小时内可以实现,根据Fortescue Zero的预测。

作者补充道:“虽然电动自卸卡车的前期投资较高,但长期的财务利益显著,包括能源和维护成本的大幅降低,以及再生制动和更快充电时间带来的效率提升,使其在相同操作条件下成为柴油卡车的有力替代品。

“关键是,电动自卸卡车的资本支出在运营第三年内即可收回,突显了通过降低运营和维护成本获得快速投资回报的可能性。”

运营效率:柴油与电动卡车

成本效率:150吨的柴油运输卡车的循环时间为1小时,每小时消耗100升柴油。柴油价格为每升1美元,移动150吨物料的能源成本为每小时100美元。相比之下,电动卡车每小时消耗约275千瓦时的能量,能源成本约为每小时35美元,降低了移动150吨物料成本的65%。

运营效率:电动卡车因其在低速下更高的扭矩和再生制动系统而显著提高了运营效率。例如: Boliden公司报告电动卡车的循环时间减少了15%; 新阿夫顿金矿与柴油设备相比,使用Sandvik LH518B和Sandvik Z50卡车的装载循环时间减少了56%。
性能:位于加拿大不列颠哥伦比亚省的Pretivm Brucejack金矿使用Sandvik Z50卡车,报告了: 机器可用性超过90%; 在15%坡度下以42吨载重时的速度为9.5公里/小时; 电池更换时间少于10分钟; 与柴油等效机器相比,运输吨数增加42%,速度提升22%。

环境影响:内蒙古霍林河煤矿使用由湘潭电机有限公司改造的全电动卡车,报告了: 能源节省:每日电力消耗成本为263-298美元,而柴油卡车为1,480-1,970美元; 减少排放:由于零排放,预计年二氧化碳排放减少1,500吨,有助于创造更清洁、更安静的采矿作业。

电池技术仍然是提高电动运输卡车采用率的关键障碍,电池设计和化学成分缺乏统一标准,使得为采矿应用选择最佳解决方案变得复杂。作者还指出,充电基础设施是另一个挑战,因为电动卡车需要1到3C的高充电速率(C指的是相对于电池容量的充电速率),以维持生产力,这可能影响电池寿命并导致频繁更换。生产力问题也促成了电动运输卡车的缓慢采用,当前版本的电动卡车无法与柴油卡车的正常运行时间相匹配。尽管如此,电动卡车提供的优势,如更高的扭矩和再生制动系统,随着时间的推移可以导致减少循环时间和增加物料处理能力。

作者总结道:“总的来说,原始设备制造商的承诺以及矿业界对电动运输卡车的渴望凸显了其潜力。随着电池技术、充电基础设施和运营效率的不断进步,预计将解决当前的局限性。随着这些解决方案的持续发展,电动运输卡车有望成为矿业部门更可行和变革性的选择。”


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