En Caterpillar 795, slurper i seg 400 liter diesel i timen på sin vei opp fra det 490 meter dype dagbruddet i Aitik-gruven utenfor Gällivare i Sverige.
En Caterpillar 795, slurper i seg 400 liter diesel i timen på sin vei opp fra det 490 meter dype dagbruddet i Aitik-gruven utenfor Gällivare i Sverige. (Foto: Boliden)

Elektrifisering av gruvetrucker

Den sluker 400 liter diesel i timen. Nå skal den gå på strøm

I hvert fall deler av tiden.

  • Elbil

Før første gang skal gruvetrucker i Norden elektrifiseres - ved hjelp av kontaktledninger. Men utfordringene er mange i det tøffe klimaet.

Aitik-gruven utenfor Gällivare er Sveriges største dagbrudd for kobber. Opp fra bruddet transporterer Boliden hvert år 70 millioner tonn fjell. Maskinene som brukes til jobben er et trettitalls enorme gruvetrucker fra Caterpillar; halvparten med 220 tonns lastekapasitet og halvparten med 310 tonn. For å gi et inntrykk av størrelsen, kan det nevnes at bare selve hjulene på de største maskinene er omkring fire meter i diameter.

Men kjøretøyene er tørste. Den større varianten, Caterpillar 795, slurper i seg 400 liter diesel i timen på sin vei opp fra det 490 meter dype dagbruddet. Boliden har derfor sett på muligheten for å bruke elektrisitet i stedet for diesel.

– Men vi har ikke funnet noe energilager som har den kapasiteten vi trenger. Derfor har vi sett på elektrifisering ved hjelp av kontaktledninger, sier Rikard Meki, som er forskningskoordinator på Boliden og prosjektleder for elektrifisering av gruvetruckene.

700 meter lang strekning

Energimyndighetene bevilget nylig 9,7 millioner til prosjektet som totalt ligger på 37 millioner svenske kroner. En spesielt utvalgt strekning vil bli utstyrt med kontaktledninger der fire av de tyngste 310-tonnstruckene kommer til å drives fram av strøm fra nettet, i stedet for en 85-liters dieselmotor.

Det handler ikke om ferden ned i bruddet, men om en cirka 700 meter lang strekning fra bakkenivå og cirka 60 meter opp dit gruvetruckene kjører for å tippe av gråberg uten metallinnhold. Omkring halvparten av berget som hvert år hentes opp, legges på tippen. 

Artikkelen fortsetter under bildet.

Slik kan det komme til å se ut ved Aitik-gruven utenfor Gällivare når fire av de enorme gruvetruckene har blitt elektrifisert via kontaktledninger i lufta. Bildet ser ut til å vise ferd ned i gruven, men i det første steget handler det om veien opp til en gråbergstipp. (Foto: Boliden)

De 795-maskinene som finnes i bruddet er allerede dieselelektriske, noe som gjør det enklere å konvertere dem. Det trengs derfor bare strømavtakere, utstyr for å mate inn likestrømmen fra kontaktledningen, samt programvare for å håndtere kombinasjonen diesel- og eldrift. Caterpillar har allerede begynt med dette arbeidet, i samarbeid med Pon Equipment.

– Motoren må kunne gå ned i turtall når den merker at det finnes en annen energikilde. Vi må få til en smidig overgang når føreren endrer innstilling, det vil si øker eller senker strømavtakeren, sier Rikard Meki.

Jernbane-komponenter

Med i prosjektet er også både ABB og Eitech, noe som betyr at komponenter beregnet på jernbane kommer til å brukes i størst mulig utstrekning ved konstruksjon av kontaktledningsnettet og transformatorer.

Den elektriske infrastrukturen dimensjoneres for at to kjøretøy skal kunne kjøre oppover tippveien samtidig. Det innebærer en maksimal effekt på 10 megawatt, men med betydelig lavere kontinuerlig effekt. Hver av truckene kan ta imot maksimalt 4,75 megawatt. Spørsmålet er hva som skal skje dersom en tredje gruvetruck prøver å koble seg på. Skal den effekten som finnes fordeles likt, eller skal bare to få kjøre elektrisk? Det spørsmålet gjenstår det å finne et svar på.

– Det blir et spørsmål om fordelingshåndtering. Vil vi komme til å trenge en form for trafikklys for å få kjøre inn på banen? Det er en av tingene vi skal finne ut av, sier Rikard Meki.

Første gang på skikkelig bane

Caterpillar har allerede delvis testet truckene – i Arizona i USA, med et helt annet klima enn i Gällivare, og med lavere effekt.

– Dette blir den første gangen truckene havner på en skikkelig bane og testes fullt ut, sier han.

Lignende systemer har blitt testet tidligere, men mest i Afrika og med betydelig mindre maskiner.

En stor fordel med systemet som nå konstrueres, er at maskinene kommer til å kunne mates med betydelig høyere effekt enn den dieselmotoren klarer. Det betyr forhåpentlig en dobling av hastigheten oppover tippveien, fra cirka 15 kilometer i timen til 25–30.

Slik så dagbruddet i Aitik ut i 2013. Utvinningen gjøres i dag på 450 meters dyp under grunnen. Foto: Lars deWall.

– Det innebærer dels en energibesparing, men også lavere syklustider og en bedre utnyttelse av truckene. Vi kan enten bruke færre kjøretøy til den samme jobben, eller produsere mer, sier Rikard Meki.

En viktig sak som vil bli undersøkt, handler om hvordan veien forandres med klimaet. Høyden på veibanen kan variere med opp mot én meter under de ulike årstidene, og det er naturligvis en utfordring for hvordan strømoverføringen skal foregå.

I gang til høsten

– Dette er ingen ting vi har hatt mye peiling på tidligere, men det er viktig å vite mer om dette nå.

Systemet skal settes i drift allerede til høsten, noe som kommer til å innebære et intensivt arbeid i løpet den varmere sesongen for å få alt på plass. Truckene går i prinsippet 24 timer i døgnet 365 dager i året, og systemtilgjengeligheten er svært viktig.

Rikard Mäki, forskningskoordinator i Boliden og prosjektleder for elektrifisering av gruvetruckene.

Om kontaktledningsnettet senere blir bygget videre også ned til bunnen av dagbruddet, avhenger av hvordan dette første demonstrasjonsprosjekter klarer jobben.

– Vi vil vise at systemet er både lønnsomt og pålitelig. Deretter håper vi på en beslutning om utbygging i rask takt. Men vi begynner der vi har størst potensial, sier Rikard Meki.

Fra Aitik-gruven transporteres det årlig opp 70 millioner tonn fjell. Halvparten er vanlig gråberg som legges på en tipp og kan benyttes til tilbakeføring. Resten er malm som først anrikes i Aitik og deretter transporteres med jernbane 40 mil til smelteverket i Rönnsker.

I fjor ble det fraktet 400.000 tonn anriket konsentrat. Fra dette ble det utvunnet 97.500 tonn kobber, 2,9 tonn gull og 62 tonn sølv.

Artikkelen ble først publisert på NyTeknik.se

Kommentarer (34)

Kommentarer (34)