Inginerii niponi de la Komatsu au creat primul camion minier autonom din lume ce-şi poate conecta pantograful la fire electrice, combinând două tipuri de propulsie

A fost o perioadă în lumea auto când inginerii niponi păreau cei mai mari promotori ai propulsiei electrice. Se întâmpla în anii 1990 cu primele maşini hibride, iar apoi prin anii 2000 cu primele maşini electrice concepute de ei, precum Mitsubishi i-MiEV. Această imagine părea o continuitate perfectă a imaginii Japoniei din anii 1980 şi 1990, de lider în produse electronice. Doar că acum inginerii japonezi par să avanseze cu cea mai mare reticenţă dintre toţi în direcţia propulsiei electrice. E valabil şi-n lumea auto, dar şi în lumea camioanelor miniere, unde inginerii de la Komatsu anunţă că au creat primul camion minier autonom din lume, ce-şi poate conecta pantograful la liniile electrice de deasupra, dar, deşi camionul ăsta putea fi pur electric şi a fost creat în mod special pentru asta, japonezii tot au ales să-i pună un motor diesel V18 pe el.

Aici sunt câteva lucruri curioase de clarificat. Nu e pentru prima dată în lume când un camion minier e condus autonom — în această industrie lucrurile sunt mult mai evoluate decât în lumea auto pe drumurile publice, pentru că pe teritoriul minelor e mai sigur să se implementeze această tehnologie. Sunt multe companii care au camioane miniere şi alte vehicule conduse autonom.

Japonezii de la Komatsu au fost printre primii să dezvolte aceste tehnologii, prezentându-le încă în 2008. Iar de prin 2014 această tehnologie Komatsu deja a început a opera în viaţa reală, mai ales în minele din Canada, Australia şi America de Sud.

O altă tehnologie care e folosită de decenii la rând în mine şi cariere sunt liniile electrice aeriene, după exemplul tramvaielor şi troleibuzelor. Majoritatea camioanelor miniere foarte mari nu au transmisie mecanică, în forma clasică de arbore cardanic şi cutie de viteze, ci operează cu electromotoare cu reductoare, ce propulsează direct roţile. Iar motorul diesel are rol doar să producă electricitate suficientă pentru aceste electromotoare, în ceea ce numim de obicei transmisie diesel electrică.

La un moment dat, oamenii şi-au dat seama că la urcările abrupte din mină spre exterior, unde camioanele miniere mari urcă încărcate la maxim, e mai eficient să existe fire electrice, ca acele camioane să se conecteze la ele şi să-şi alimenteze electromotoarele care-i asigură propulsia direct de acolo, în loc să producă motorul lor diesel acea electricitate necesară. E absolut logic, întrucât randamentul unui motor diesel abia trece de 40% în cele mai bune cazuri, în timp ce transmisia de electricitate directă are pierderi minime, şi deci rezultă un consum energetic mai eficient.

Multe din mine au fost organizate să aibă asemenea linii electrice pe urcarea şi coborârea principală, acolo unde ajung toate camioanele, iar pe teritoriul de jos al minei, unde rutele pot fi mai variate şi sarcina necesară mai mică, se circulă cu electricitatea produsă de acele motoare diesel de la bord camioanelor. E o soluţie cu impact enorm în consum şi emisii, pentru că degajează sarcina, înlocuind-o cu electromobilitate pură exact acolo unde contează cel mai mult. Şi pentru că acea electricitate vine direct prin fir, nefiind stocată într-o baterie de la bordul camionului, pierderile sunt şi mai mici.

Ei bine, de fiecare dată când ajungea la urcarea principală, un şofer al acestui camion trebuia să ridice manual pantograful şi să treacă acel camion în regim de folosire e surse externe de electricitate. Majoritatea camioanelor lăsau motorul diesel să funcţioneze la ralanti, pentru a evita repornirea lui în vârf. Camioanele autonome n-au fost adaptate până acum la această operaţiune, întrucât era considerată vulnerabilă pentru condusul autonom.

Ceea ce au făcut de curând inginerii Komatsu e exact integrarea acestei funcţii de conectare a pantografului pe un camion condus complet autonom în mină. Acesta va putea să execute acum singur această conectare şi trecere de la un regim la altul, iar la final se va deconecta de la linie, coborând pantograful şi continuând cu operaţiunea de descărcare a benei.

Primul camion pe care a fost implementată această funcţie e Komatsu 930E, de 290 tone sarcină utilă. E unul din cele mai răspândite şi adorate în lume, disponibil până acum şi motor diesel fără asistenţă de pantograf, cu sau fără condus autom, dar şi cu pantograf şi condus manual.

Paradoxul de aici e că odată ce au făcut toată această implementare, inginerii niponi recunosc că puteau să facă acest camion pur electric, cu baterii la bord, ca să nu mai fie nevoie de motorul diesel. Acele camioane coboară goale şi acum energia regenerată e disipată pur şi simplu prin frânare, majoritatea minelor neavând nici măcar fire la coborâre, pentru a conecta pantograful şi a furniza electricitatea regenerată în sistem, cum fac trenurile şi troleibuzele.

Mai mult ca atât, inginerii japonezi spun că noul lor camion autonom cu pantograf este „pregătit pentru propulsia cu baterii”, adică ulterior, la o anumită etapă în exploatarea oricărui din aceste exemplare, la bordul camionului vor putea fi instalate baterii, pentru că sistemul de propulsie şi chiar cel de condus autonom e pregătit să gestioneze camionul având ca sursă de energie bateriile, iar la urcare liniile electrice prin pantograf. Deci, efectiv camionul ăsta a fost proiectat de acum ca unul electric, pentru a putea fi transformat oricând în viitor într-unul doar electric, care să combine bateriile şi pantograful, într-un mod ultra eficient.

Dar nu şi acum. Inginerii Komatsu au fost reticenţi şi considerat că încă nu e timpul, aşa că acum acest camion are un motor diesel V18 uriaş la bord, de 3.500 CP, care produce electricitate pentru mişcare. E un motor uriaş, doar el cântărind 11.747 kg cu tot cu lichidele din ele. Deci, teoretic, dacă s-ar fi înlocuit acest motor cu baterii, s-ar fi putut pune 11,5 tone de baterii fără a creşte câtuşi de puţin greutatea.

La un standard relaxat de 180-200 Wh/kg, această greutate de baterii ar fi putut asigura 2.300 kWh de energie stocată. Motoarele electrice ale acestui camion, la sarcină maximă, consumă cam 2,3-2,4 MW putere electrică. Asta însemnă că 2,3 MWh de electricitate le-ar ajunge pentru o oră de sarcină maximă. Dar aceste camioane nu circulă niciodată o oră în urcare, încărcate a maxim. Şi aici ele au pantograf, deci sarcina maximă nu vine aproape niciodată pe seama bateriilor, ceea ce înseamnă că cei 2,3 MWh de baterii ar fi fost suficienţi pentru 2-3 ture de operare în mină şi chiar mai mult. Şi dacă mai luăm în calcul regenerarea, dar şi faptul că prin pantograf se pot asigura puteri de încărcare uriaşe, cât camionul îşi aşteaptă rândul la încărcare sau descărcare, atunci această baterie nu ar fi trebuit niciodată să aibă nevoie de timp separat pentru încărcarea ei, ci ar fi folosit doar reprizele fireşti din operare.

Dar inginerii niponi au ales poziţia mai reticentă, după cum spuneam, şi vor vinde acest camion cu statut de „pregătit pentru propulsia pur electrică”, având totodată un diesel V18 la bord, combinat cu pantograful de sus şi funcţia sa avansată e condus complet autonom, care poate dirija şi regimurile diesel şi electric, şi cele viitoare de electric cu baterii sau cu pantograf.