Заряд на будущее

Аккумуляторная техника на рудниках: как это работает

Сегодня, когда мир ищет способы замедлить темпы глобального изменения климата, электротранспорт можно увидеть не только на дорогах. На Приаргунском производственном горно-химическом объединении им. Е. П. Славского (ППГХО) такая техника работает под землей на глубине 800 метров.

Аккумулятор против дизеля

Проект производства аккумуляторной горно-шахтной техники стартовал в апреле 2019 года с соглашения между АО «Атомредметзолото» (Урановый холдинг «АРМЗ», горнорудный дивизион Росатома) и французской компанией Aramine SAS — одним из крупнейших в мире производителей подземной узкозахватной самоходной горно-шахтной техники, а с 2021 года также и среднеразмерных погрузочно-доставочных машин (ПДМ). Предметом соглашения стала локализация производства высокотехнологичных аккумуляторных погрузочно-доставочных машин, которые используются для погрузки и транспортировки горной породы в ходе подземных работ.

Это один из самых востребованных видов горно-шахтной техники, который широко используется по всему миру. Но речь идет, как правило, о машинах, оснащенных двигателем внутреннего сгорания, — дизельных ПДМ. Использование такой техники имеет ряд недостатков, среди которых повышенный шумовой фон и вибрация, ухудшающие труд персонала, выбросы вредных веществ и, соответственно, нагрузка на вентиляционные системы, а также увеличение количества отходов масел.

Общий тренд на повышение экологичности производства без потерь в эффективности ставит перед компаниями задачу поиска новых решений. Результатом промышленного партнерства АРМЗ и Aramine стала погрузочно-доставочная машина на литийионной аккумуляторной батарее.

Рынок горнодобывающего оборудования демонстрирует ежегодный рост от 5 до 12 %, и эта тенденция, согласно аналитике, сохранится как минимум до конца десятилетия. Активно растет и рынок аккумуляторной техники, что объясняется не только общеэкологическим трендом, но и развитием технологий, которое приводит к снижению стоимости накопителей энергии — в том числе литийионных. На сегодняшний день основная часть стоимости аккумуляторной погрузочно-доставочной машины приходится именно на батарею. Однако в «АРМЗ Горные машины» (оператор проекта по производству ПДМ на литийионной батарее) предсказывают уравнение стоимости дизельной и аккумуляторной шахтной техники уже к 2025 году.

Замена по плану

Приаргунское производственное горно-химическое объединение им. Е. П. Славского (ПАО «ППГХО им. Е. П. Славского», входит в контур управления Уранового холдинга «АРМЗ») располагает в Краснокаменске собственными ремонтно-механическими мощностями, с привлечением которых компанией ООО «АРМЗ Горные машины» было создано производство аккумуляторных ПДМ. По условиям соглашения французская сторона предоставила 3D-модели и техническую документацию, которую «АРМЗ Горные машины» адаптировали под требования ЕСКД. В этой работе также участвовал Горный институт НИТУ «МИСиС» — его сотрудники и обучающиеся.

Российской стороной также разработан комплект технологической документации для сборки машин. Комплектующие для ПДМ предоставляет Aramine, как и литийионные аккумуляторы. Производством шасси, моторного отделения, стрел, козырьков, ковшей и других узлов, а также сборкой машин занимается компания «АРМЗ Горные машины» на площадке в Краснокаменске. Локализация производства — до 50 % стоимости машин.

До начала работ по изготовлению рам и сборке на базе ремонтно-механического завода сотрудники ППГХО прошли обучение во Франции, приняв по окончании курса непосредственное участие в сборке двух экземпляров новой техники и их испытаниях. Меньше чем через год с момента подписания соглашения аккумуляторные ПДМ пополнили парк ППГХО, начав работу на Подземном руднике №1 — старейшем на этом предприятии. Всего в течение 2020 года было выпущено 5 таких машин под российским брендом ARGO.

«Парк погрузочно-доставочных машин ППГХО — это порядка 60 единиц техники, — сообщили в “АРМЗ Горные машины”. — На сегодняшний день аккумуляторными ПДМ уже заменено 7 единиц, до конца года планируется заменить еще 8 единиц». В ближайшем будущем на ППГХО планируется замена еще не менее 7 машин на ARGO ПДМ 140Б.

Цифры

4000 циклов перезарядки
ресурс работы аккумуляторов ПМД

~1 тонна
вес одного энергетического модуля (состоит из двух батарей)

4–5 часов
средняя длительность зарядки

15 минут
скорость замены батареи

150 кг/год
сокращение выбросов СО₂ на одну ПДМ

25 %
парка ПДМ планируется заменить на аккумуляторные машины к концу 2021 года

Пройдет везде

ARGO ПДМ 140Б — это погрузчик грузоподъемностью до 1,3 т, габариты которого позволяют ему работать на самых узких участках шахты, зачастую недоступных для других ПДМ: его ширина всего 1,1 м, а высота — 2 м. Этот «малыш», оснащенный двигателем 50 кВт и блоком из 2 литийионных батарей суммарной мощностью 24 кВт•ч, может работать без перерыва 4–5 часов.

«Зарядка аккумуляторных батарей энергетического модуля выполняется от встроенных зарядных устройств, подключаемых к шахтной сети через понижающий трансформатор, — рассказал председатель совета директоров “АРМЗ Горные машины” Игорь Семенов. — Это происходит после разрядки аккумуляторов до 5 % с интервалом в 4 часа. В условиях ПАО “ППГХО” — это один раз в смену, к следующей смене машина уже заряжена и готова к работе».

Интересно, что в рамках проекта также была разработана специальная технология, позволяющая менять батарею предельно быстро — в условиях шахты это делается всего за 15 минут. «Конструкция машины включает в себя энергетический модуль — два блока аккумуляторов с зарядными устройствами в корпусе, который соединяется с машиной посредством быстросменного крепежа и соединительного жгута кабелей с коннектором, — объяснил Игорь Семенов. — Эта система носит название BQRS — BATTERY QUICK REPLACEMENT SYSTEM. Она сделана для быстрого отсоединения от машины разряженного энергетического модуля для его замены на дополнительный заряженный модуль — с применением в шахте специального манипулятора».

Плюсы проекта

1.Себестоимость аккумуляторной ARGO ПДМ 140Б на порядок меньше по сравнению с импортными аналогами, также уменьшаются эксплуатационные затраты по сравнению с дизельными ПМД.

2. Эксплуатация такой техники улучшает условия труда ее операторов за счет снижения шума, вибрации и выбросов вредных веществ. Выбросы сокращаются примерно на 150 кг в год на одну ПДМ.

3. Локализация производства «АРМЗ Горные машины» с привлечением ремонтно-механического завода ППГХО обеспечила дозагрузку его производственных мощностей и создание новых рабочих мест.

4. Экспертный совет по устойчивому развитию Росатома утвердил проект производства и применения аккумуляторных погрузочно-доставочных машин как содействующий повышению устойчивости в производственной цепочке атомной энергетики.

5. Создан новый продукт госкорпорации «Росатом» с поставкой как на российские, так и на зарубежные рынки.

6. Для зарядки батарейной горно-шахтной техники используется зеленая электроэнергия, генерируемая мощностями ветропарка Росатома (подтверждено сертификатом возобновляемой энергии I-REC).

Переход на свои

Текущие мощности «АРМЗ Горные машины» позволяют выпускать до 50 аккумуляторных ПДМ в год. Изначально этот проект был рассчитан на внутренние нужды горнодобывающих предприятий Росатома. Однако меньше чем через год после подписания соглашения между «АРМЗ Горные машины» и Aramine был заключен первый контракт на поставку ARGO ПДМ 140Б на внешний рынок. Сейчас портфель внешних контрактов представлен Мексикой и Киргизией, кроме того, как сообщили в «АРМЗ Горные машины», «периодически поступают запросы коммерческих предложений от горнодобывающих компаний и лизинговых компаний».

По словам председателя совета директоров предприятия Игоря Семенова, в ближайших планах — расширение продуктовой линейки за счет других видов шахтной техники, а также за счет новых моделей аккумуляторных погрузочно-доставочных машин. «Речь идет об ARGO ПДМ 350Б, которая будет представлять собой машины увеличенной грузоподъемности до 4,2 тонны, — уточнил он. — На текущий момент стратегическим партнером выпущена дизельная ПДМ Aramine L350D, на базе которой проектируется аккумуляторная ПДМ Aramine L350B. Новая линейка будет локализована в России в конце 2022 — начале 2023 года. Предварительно эту машину можно будет использовать в Руднике № 6, который строит ПАО “ППГХО”, также она будет интересна многим российским и мировым горнодобывающим предприятиям. Кроме того, в планах — расширение степени локализации за счет производства в России аккумуляторных батарей и электродвигателей, а также увеличения компетенции по их эксплуатации и фирменному сервисному обслуживанию с расширением сети сервисных центров».

Игорь Семенов
Председатель совета директоров «АРМЗ Горные машины»

«АРМЗ Горные машины» стала первой и на сегодня единственной компанией в России и СНГ, запустившей производство горно-шахтной техники на литийионных аккумуляторах. Мы адаптировали конструкторскую и техническую документацию Aramine под российские стандарты, организовали технологический процесс — собственное производство рамной конструкции, стрел и ковшей, сборку деталей корпуса, установку комплектующих, пусконаладку машин. Следующим этапом станет локализация производства литийионных аккумуляторов и расширение продуктовой линейки другими видами подземной техники. Переход на отечественные литийионные батареи, c одной стороны, позволит снизить стоимость погрузочно-доставочной машины для конечного потребителя и обеспечит локальную гарантийную и сервисную поддержку, а с другой — даст лучшие технические характеристики. Переход на отечественные литийионные батареи, c одной стороны, позволит снизить стоимость погрузочно-доставочной машины для конечного потребителя и обеспечит локальную гарантийную и сервисную поддержку, а с другой — даст лучшие технические характеристики»

В настоящий момент погрузочно-доставочные машины ARGO ПДМ 140Б комплектуются французскими литийионными батареями. Однако в дальнейшем они будут заменены отечественными — в августе текущего года ООО «АРМЗ Горные машины» заключило контракт с ООО «РЭНЕРА», отраслевым интегратором Росатома по системам накопления энергии, который производит литийионные накопители для спецтехники, железных дорог, электротранспорта и пр. Первый опытный комплект должен быть готов в начале 2022 года.

Боулинг для ковшей

В сентябре на полигоне «АРМЗ Горные машины» в Краснокаменске прошли необычные испытания погрузочно-доставочных машин ARGO, на которых горнорабочие устроили соревнования и в финале сыграли в самый настоящий боулинг.

В ходе выполнения разнообразных заданий демонстрировались возможности аккумуляторных ПДМ. Например, была устроена эстафета, в ходе которой операторам трех машин предстояло преодолеть трассу с подъемами и спусками. После этого нужно было набрать полный ковш горной породы и предельно точно сгрузить его в вагонетку, заехав при этом на эстакаду.

Последним этапом стал боулинг. Большому игроку — большой шар: в этом случае «шарик» весил 110 кг. Его нужно было закатить в ковш, а потом отправить в сторону гигантских кеглей, сбив как можно больше. И все это — под дождем. Таким образом аккумуляторная ПДМ успешно прошла испытание еще и погодными условиями.

Первый спортивно-эксплуатационный опыт признан успешным, и соревнования ПДМ в Краснокаменске решено проводить каждый год.