Время чтения 10 минут
Горная техника без вредных выбросов
Согласно недавно опубликованному докладу Межправительственной группы экспертов по изменению климата, деятельность человека провоцирует появление чрезвычайных климатических явлений. Поэтому необходимо как можно скорее найти решение для нейтрализации парниковых газов. Компания Liebherr активно разрабатывает новые технологии, чтобы сократить объём вредных выбросов в горнодобывающей промышленности. Оливер Вайс (Oliver Weiss), исполнительный вице-президент по научно-исследовательским разработкам, проектированию и производству на предприятии Liebherr-Mining Equipment SAS, рассказал о стратегии компании в этом направлении.
1
За последние 18 месяцев декарбонизация горнодобывающего сектора приобрела огромное значение. Всё больше предприятий стремятся сократить выбросы парниковых газов (ПГ). Как это влияет на деятельность компании?
Эта тенденция значительно ускорила внедрение существующих экологичных решений Liebherr. Кроме того, мы с коллегами уже обсудили будущие проекты. Подобные обязательства и инициативы полностью соответствуют ценностям компании Liebherr, поскольку таким образом мы вносим вклад в декарбонизацию горнодобывающей промышленности.
Спрос рынка на экологичные технологии подтверждает востребованность успешных разработок по электрификации горного оборудования, например, при помощи подключения к электросети карьера. Для Liebherr это прекрасная возможность использовать внутренние компетенции компании для внедрения существующих решений и одновременно для разработки будущих проектов.
Изменение климата: естественно-научное обоснование
Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) является организацией при ООН. Она объединяет специалистов, главная задача которых заключается в научной оценке риска изменения климата. Группа публикует доклады, которые вносят существенный вклад в международные переговоры по борьбе с этим явлением. В августе 2021 года МГЭИК опубликовала часть Шестого оценочного доклада об изменении климата 2021: естественно-научное обоснование. Отчёт сообщает, что изменение климата быстро прогрессирует и становится всё более интенсивным. При этом стабилизации климата удастся достигнуть только при нулевом объёме выбросов СО2.
2
Как Liebherr способствует изменениям в горнодобывающей промышленности? Каковы цели компании?
Наши цели ясны и очень амбициозны: мы рассматриваем полный жизненный цикл машин, так сказать, от «колыбели до могилы». 90% парниковых газов возникает во время эксплуатации техники. Поэтому наряду с усилиями по уменьшению углеродного следа от всего нашего бизнеса мы обращаем особое внимание на сокращение выбросов во время работы оборудования. Было принято решение действовать в два этапа: посредством немедленных и среднесрочных инициатив.
На первом этапе, начиная с 2022 года, мы будем предлагать решения с низким уровнем выбросов СО2. К ним относятся электропривод для самосвалов и экскаваторов, система Trolley-Assist для самосвалов и система намотки кабелей для экскаваторов. В дополнение к этому для техники будет доступно первое альтернативное топливо, совместимое с ДВС Liebherr.
На втором этапе, не позднее 2030 года, мы планируем отказаться от ископаемого топлива и полностью перейти на альтернативные приводы. В зависимости от типа машины, будь то экскаватор, самосвал или бульдозер, в качества приводов будут доступны аккумуляторные батареи, водородные топливные элементы или ДВС, работающие на различных возобновляемых видах топлива.
Самосвал Liebherr c опциональной системой Trolley-Assist
Экологичные решения Liebherr для горнодобывающей промышленности
- Все карьерные самосвалы грузоподъемностью от 100 т оснащены электроприводом переменного тока (AC) и опциональной системой Trolley-Assist.
- Самый большой в мире парк 360-тонных троллейных самосвалов.
- Liebherr – первая компания, применяющая 100-тонные самосвалы с подъёмным токоприёмником.
- Самая длинная в мире – около 5 км ‒ контактная сеть для самосвалов с подъёмным токоприёмником.
- Все горные экскаваторы, будь то конфигурация с прямой или обратной лопатой, доступны с электроприводом и системой подводки кабеля. Отгружено больше 60 машин ‒ опыт длиной в 30 лет.
- Производственные программы для электрических экскаваторов в конфигурации с ковшом обратной лопаты.
- Электрификация экскаваторов и транспортных машин уже проверена на практике и способствует сокращению выбросов парниковых газов до 80%.
- Для самосвалов и экскаваторов с приводом от дизельных двигателей доступны моторы, работающие полностью на гидрогенизированных растительных маслах HVO. Это подчёркивает стремление Liebherr разрабатывать дальнейшие решения по декарбонизации ДВС.
Решения без ископаемого топлива
- Будущее портфолио решений будет меньше зависеть от электросети карьера, станет более универсальным и, вероятнее всего, будет сочетать нескольких технологий.
- Универсальность гарантируется за счёт бортового хранения энергии и использования аккумуляторных батарей или альтернативных видов топлива, например водорода или топлива на его основе (аммиака, метанола или синтетического дизеля (E-Fuels)).
- Разработан метод сжигания метанола, который при наличии рыночного спроса может быть использован в серийном производстве.
- Водородные двигатели внутреннего сгорания в настоящее время проходят испытания на нашем заводе в Швейцарии.
- Компания Liebherr готова применять электротопливо (E-Fuels) в машинах с двигателями Liebherr, как только оно станет более конкурентноспособным и доступным в больших объёмах.
- Liebherr видит огромный потенциал аммиака в качестве топлива для тяжёлых и энергоёмких машин.
3
Как вы разрабатываете машины с нейтральным уровнем выбросов парниковых газов? Что влияет на выбор технологии?
Прямая электрификация обладает наибольшим потенциалом для сокращения выбросов парниковых газов. Это самое быстрое и простое решение. Поэтому мы сосредоточились на электрификации самосвалов и экскаваторов от электросети и близки к завершению проекта. При этом наши специалисты также ищут решения для работы машин полностью на альтернативном топливе.
Мы придаём большое значение измерению выбросов парниковых газов на протяжении всего жизненного цикла машины. Кроме того, мы рассматриваем все энергетические экосистемы на основе анализа полного цикла производства топлива (англ. Well-to-Wheel ‒ «от скважины до колеса»). Только так можно оценить фактическое воздействие парниковых газов на экологию. Необходимо также учитывать производственные условия на горнодобывающем предприятии, чтобы подобрать правильный вид энергии для техники.
Мы не зависим от одного вида энергии или привода. Так как группа компаний Liebherr разрабатывает все технологии самостоятельно, то может предложить заказчикам наиболее эффективные решения. Мы не делаем упор на энергию, а рассуждаем, какие варианты привода лучше подходят. Решающее значение имеют экологичность, безопасность, надёжность и удобство технического обслуживания, а также инвестиционные и эксплуатационные расходы при использовании в горнодобывающей индустрии с ее специфическими, достаточно суровыми рабочими условиями.
Примеры деятельности группы компаний Liebherr
Для достижения вышеперечисленных целей Liebherr разрабатывает и производит системы управления для электропривода самосвалов, а также двигатели внутреннего сгорания, включая необходимую топливную аппаратуру. Кроме того, были созданы специализированные центры по разработке электроприводов, аккумуляторных батарей и синтетических видов топлива.
Деятельность Liebherr в различных областях формирует прочную базу знаний и опыта для перехода к горнодобывающей технике без вредных выбросов. Так, например, компания Liebherr разрабатывает в производственном сегменте «Землеройная техника» экскаватор с водородным двигателем внутреннего сгорания и колёсный погрузчик, работающий на основе водородных топливных элементов.
4
Это, конечно, очень важно. Каким образом вы достигнете этих целей до 2030 года?
Мы уделяем большое внимание диалогу и тесному сотрудничеству с заказчиками. У них есть доступ к научным центрам Liebherr. Вместе мы определяем условия эксплуатации, которые затем учитываем при разработке схем и проектировании будущих силовых агрегатов.
Решающее значение имеет также стратегическое партнёрство. Оно позволяет нам провести анализ полного цикла производства топлива.
На выставке MINExpo 2021 мы объявили о двух стратегических партнёрствах. Сотрудничество с компанией ENGIE поможет понять преимущества «зеленого» водорода и видов топлива на его основе. Сотрудничество с компанией ABB позволит нам консультировать заказчиков по вопросам внедрения инфраструктуры Trolley-Assist, адаптированной к их потребностям.
В последние годы группа компаний Liebherr постоянно расширяла сферы деятельности, необходимые для достижения целей по сокращению выбросов парниковых газов. Чтобы предоставить к 2030 году проверенные решения для горнодобывающей индустрии, мы планируем ввести в эксплуатацию первые машины, оснащённые новыми технологиями, уже в 2024-2026 годах.
5
Вы упомянули о возможности сокращения выбросов парниковых газов при помощи ДВС. Не могли бы Вы объяснить это более подробно?
Да, конечно. Мы провели обширную научно-исследовательскую работу и выявили огромный потенциал ДВС. Основой для сокращения выбросов парниковых газов станут альтернативные виды топлива. ДВС является проверенной технологией с налаженными цепочками поставок и обслуживанием. Для горнодобывающих предприятий это универсальное решение, не требующее специальной инфраструктуры.
Например, все мобильные краны уже доступны с двигателями внутреннего сгорания Liebherr, работающими на гидрогенизированных растительных маслах (HVO). При одобрении HVO для горнодобывающих машин мы сможем сократить выбросы СО2 на 80-90% согласно анализу Well-to-Wheel – без эксплуатационных ограничений и только с незначительными дополнительными затратами. Даже без полноценного перехода на HVO заказчики выигрывают, используя HVO-добавку для дизеля. Мы также разработали технологию сгорания метанола для больших двигателей Liebherr. Она готова к запуску в серийное производство в зависимости от рыночного спроса. В настоящее время мы исследуем технологию сгорания аммиака.
Мы уверены в потенциале ДВС и с 2022 года будем предлагать двигатели Liebherr, совместимые с альтернативным топливом. Они будут доступны для всех больших горнодобывающих машин в качестве опции. Модульная конструкция ДВС позволит им в дальнейшем работать на разных видах возобновляемого топлива.
6
С какими проблемами сталкиваются горнодобывающие предприятия при переходе на электрификацию и решения без ископаемого топлива? Как Liebherr планирует помочь им преодолеть эти проблемы?
Горнодобывающие процессы в большинстве случаев изменятся. И дело не только в машинах, работающих на «зеленой» энергии. Потребуются инфраструктурные изменения и перемены внутри цепочек поставок. Кроме того, в разных регионах потребуются разные виды энергии в зависимости от стоимости. Всё это приведёт к разнообразию оборудования и большей адаптации машин под нужды заказчика. Учитывая это, компания Liebherr открыта для новых технологий и предлагает большое количество взаимозаменяемых или дополняющих решений.
Например, систему Trolley-Assist для карьерных самосвалов можно сочетать с аккумуляторными батареями, топливными элементами или двигателями внутреннего сгорания, работающими на альтернативных видах топлива. Таким образом, мы получаем оптимальное решение: самую дешёвую «зелёную» электроэнергию и высокую мобильность.
Первоначальные инвестиции могут стать финансовым барьером при внедрении новых технологий. Эти инвестиции компенсируются решениями Liebherr по электрификации. Во-первых, троллейная инфраструктура создаёт более производительный парк самосвалов и уменьшает его размер за счёт высоких скоростей. Во-вторых, гидравлические экскаваторы с электроприводом обеспечивают более низкие затраты в течение всего жизненного цикла. Мы также предлагаем заказчикам системы с полуавтоматической намоткой кабеля, чтобы упростить эксплуатацию машин.
7
Как будущие экологичные концепции привода повлияют на конструкцию самосвалов и гидравлических экскаваторов?
Мы применяем модульный подход для проектирования машин и силовых агрегатов. Это позволяет комбинировать технологии декарбонизации в зависимости от требований заказчиков.
Кроме того, важно понимать, что силовые агрегаты будущего должны быть пригодны для модернизации. Мы поддерживаем заказчиков в их устремлениях и предлагаем решения по дооснащению существующих машин приводами без вредных выбросов.
Поэтому в течение многих лет мы конструируем гидравлические экскаваторы по модульному принципу. Это упростит переход с дизельного привода на электрический. Такая конструкция также имеет ряд преимуществ, когда речь заходит об интеграции или модернизации будущих приводных систем, работающих на возобновляемых источниках энергии.
«Важным условием для любой технологии декарбонизации является снижение энергопотребления самими машинами. Так, потребности в системах управления кабелями или затраты на заправку и хранение альтернативного топлива значительно упрощаются и становятся более экономичными».
8
Все говорят о будущем силовых агрегатов. А что будет с самой машиной? Предлагает ли нынешняя конструкция машины какие-либо возможности, которые могли бы поспособствовать сокращению выбросов парниковых газов?
Это очень важный вопрос. И ответ в любом случае ‒ да, потенциал есть. Я хотел бы привести два примера. Наши большие самосвалы имеют либо лучшую на рынке полезную нагрузку, либо лучшее на рынке соотношение порожнего веса к полезной нагрузке. Это очень важно для обеспечения нулевых выбросов. Таким образом, мы получаем дополнительную весовую мощность, чтобы, например, интегрировать троллейные системы или аккумуляторные батареи и при этом обеспечить полезную нагрузку, необходимую заказчикам.
Другим примером является новый экскаватор R 9600. Он оснащён проверенной системой Liebherr Power Efficiency (система контроля энергоэффективности), которая снижает расход топлива на 20% в час. Вместе с увеличением производительности это приводит к снижению потребления топлива на 29% на каждую тонну материала. Система Liebherr Power Efficiency уже доступна для моделей R 9150, R 9200 и R 9600, а также до конца 2021 года она появится у модели R 9800. Оснащение этой системой всех остальных машин будет завершено в ближайшие два-три года. Для вышеуказанных моделей Liebherr предлагает также комплекты по модернизации, чтобы помочь заказчикам сократить выбросы парниковых газов (или затраты) на уже имеющихся машинах. Экономия в данном случае составляет около 5% и является значительным улучшением при минимальных затратах. Мы несём ответственность перед обществом и окружающей средой и вносим вклад в декарбонизацию горнодобывающей промышленности.
