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CAMBRIDGE : Les trois technologies d’IDTechEx qui r…

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CAMBRIDGE : Les trois technologies d’IDTechEx qui révolutionneront les véhicules miniers

Par Pranav Jaswani, analyste technologique chez IDTechEx.

Les technologies qui deviennent de plus en plus courantes dans l’industrie automobile trouvent également leur place dans le secteur hors route, en particulier les véhicules miniers. En particulier, le rapport d’étude de marché d’IDTechEx, « Véhicules électriques dans l’exploitation minière 2024-2044 : technologies, acteurs et prévisions », souligne le rôle des grandes batteries de véhicules électriques et des méthodes de charge rapide innovantes dans l’adoption des véhicules miniers électriques, ainsi que l’essor des véhicules miniers autonomes. IDTechEx prévoit que l’industrie des véhicules miniers électriques sera évaluée à près de 23 milliards de dollars américains d’ici 2044.

Beaucoup considèrent l’électrification comme l’avenir des véhicules miniers, car elle peut réduire considérablement les émissions de l’industrie minière tout en étant moins chère, plus sûre et plus productive pour les mines. Cependant, avant que ces avantages puissent être réalisés, les technologies habilitantes entourant les véhicules électriques doivent être développées en profondeur à un point où l’adoption d’un tel véhicule est aussi indolore que possible. Le développement de la technologie de batterie et de charge sera crucial dans la transition électrique de l’industrie.

Technologies that will revolutionize mining vehicles, Source: IDTechEx

Des technologies qui vont révolutionner les véhicules miniers, Source : IDTechEx

Batteries pour véhicules miniers

Les piles à combustible à hydrogène feront probablement partie de la solution de décarbonisation des véhicules miniers, mais IDTechEx s’attend à ce que l’électrique à batterie soit la voie prédominante à suivre. La technologie de batterie d’un véhicule minier électrique sera essentielle pour déterminer ses performances, notamment son endurance, sa durée de vie, sa productivité, etc. Les véhicules miniers sont disponibles dans une large gamme de tailles, de sorte que les batteries minières peuvent également varier considérablement – de 100 kWh pour les véhicules légers à 2 MWh pour les gros camions de transport électriques. La nature unique de ces batteries signifie qu’elles ne deviennent que maintenant suffisamment développées et à des prix compétitifs. Les fournisseurs de batteries clés en main, notamment CATL, ABB et Northvolt, ont développé des produits particulièrement bien adaptés aux véhicules miniers, et leur travail de développement se poursuit.

NMC et LFP sont les deux chimies de batterie qui ont jusqu’à présent été utilisées dans l’exploitation minière. L’analyse d’IDTechEx montre que la plupart des véhicules électriques miniers (un peu moins de 80 %) utilisent le LFP, et cela est dû aux priorités spécifiques des véhicules. Le LFP a tendance à avoir des densités d’énergie inférieures à celles du NMC, mais ce n’est pas une préoccupation majeure pour les véhicules miniers – qui sont généralement déjà lourds et transportent des charges supplémentaires de minerai en plus de cela.

Là où LFP l’emporte, c’est dans sa durée de vie. IDTechEx s’attend à ce que certains des véhicules miniers les plus exigeants, tels que les camions de transport, dépassent de loin la durée de vie d’un seul pack NMC ou LFP et nécessitent plusieurs remplacements de batterie. Minimiser la fréquence des remplacements en utilisant une batterie à plus longue durée de vie est un moyen efficace de rendre les véhicules électriques plus économiques. La sécurité est un autre facteur crucial dans l’exploitation minière, notamment en ce qui concerne la sécurité incendie des batteries dans les tunnels souterrains. Les cellules LFP sont généralement considérées comme plus sûres à cet égard, ce qui limite le risque posé aux travailleurs miniers.

Au-delà du NMC et du LFP, IDTechEx s’attend à ce que davantage de technologies de batteries telles que le LTO et le Na-ion continuent de se développer et finissent par être viables pour les véhicules miniers. L’utilisation de ces technologies dépendra de leur capacité à répondre aux besoins particuliers des véhicules.

Charge rapide

Le défi de la recharge des véhicules est l’un des principaux obstacles à l’adoption des véhicules électriques miniers. Lorsque les mines sont habituées au ravitaillement rapide des véhicules en 10 à 20 minutes, la charge prend généralement plusieurs heures d’arrêt et entrave la productivité du véhicule. Pour lutter contre cela, les équipementiers travaillent sur une variété de solutions innovantes pour rapprocher les temps d’arrêt d’un niveau que les mines connaissent mieux.

Les méthodes de recharge conventionnelles par câble sont utilisées dans bon nombre de ces solutions, la plupart des véhicules électriques miniers utilisant la recharge rapide en courant continu. Les équipementiers cherchent maintenant à utiliser des méthodes telles que la charge multi-pistolets et les systèmes de charge en mégawatts pour réduire les temps entre 20 et 60 minutes (ou 1 à 3 °C). Cela contribue à augmenter la productivité des véhicules, mais une charge aussi élevée peut accélérer la dégradation des batteries et augmenter la fréquence des remplacements de batteries.

L’échange de batterie est une alternative à la recharge par câble, qui a suscité beaucoup d’intérêt de la part des équipementiers miniers, en particulier pour les véhicules souterrains. Cela implique d’avoir deux batteries interchangeables par véhicule, dont l’une peut être chargée pendant que l’autre est utilisée en fonctionnement. L’échange se fait dans des stations d’échange dédiées à l’aide d’une grue ou d’un palan en seulement 5 à 10 minutes, ce qui le rend encore plus rapide que le ravitaillement en diesel conventionnel. L’échange de batterie est excellent pour la productivité, mais peut être plus coûteux dans certains scénarios et nécessitera un espace et une infrastructure dédiés pour l’échange.

La charge dynamique joue également un rôle dans l’exploitation minière – les véhicules peuvent être rechargés en cours de cycle à l’aide de rails d’alimentation ou de caténaires aériennes le long des principaux chemins. Cela a le potentiel d’éliminer complètement les temps d’arrêt de charge et de maximiser la productivité, mais il est encore en cours de développement et a été le moins utilisé.

Toutes les méthodes de charge ci-dessus sont susceptibles de jouer un rôle dans l’électrification de l’industrie, avec différentes méthodes à utiliser pour différents véhicules en fonction de leurs exigences techniques et des exigences du cycle de service. Les équipementiers et les fournisseurs de recharge travaillent toujours à l’optimisation de leurs technologies, avec une analyse plus détaillée de chacune d’entre elles disponible dans le rapport IDTechEx, « Véhicules électriques dans l’exploitation minière 2024-2044 : technologies, acteurs et prévisions ».

Technologie autonome

L’industrie minière a toujours été à forte intensité de main-d’œuvre et a posé un grand risque pour la sécurité des travailleurs. Les conducteurs de véhicules travaillent de longues heures sous l’effet de la chaleur et du bruit, ce qui peut contribuer aux accidents du travail et causer des blessures ou des décès. L’automatisation des véhicules est un moyen pour les opérateurs de minimiser le coût humain de l’exploitation minière et d’améliorer la sécurité globale.

L’industrie minière est également particulièrement bien adaptée à l’automatisation. La plupart des véhicules empruntent les mêmes routes générales avec peu d’intersections et un trafic extérieur limité. Les réseaux routiers d’une mine représentent un domaine de conception opérationnelle très étroit pour un véhicule autonome.

C’est pour ces raisons que les véhicules miniers autonomes sont entrés sur le marché dès les années 1990 (bien avant les véhicules miniers électriques), Caterpillar les introduisant comme service supplémentaire pour ses camions de transport. L’utilisation de ceux-ci n’a cessé de croître jusqu’à la fin des années 2010 avant de connaître un boom d’adoption au cours des 5 dernières années, passant d’environ 500 véhicules miniers autonomes dans le monde à plus de 1000 au cours de cette période.

Cela a été facilité par le développement continu de capteurs, d’algorithmes de perception et de réseaux de communication. Ces véhicules utilisent un ensemble de capteurs, notamment des caméras, des radars et des LiDAR de différentes longueurs d’onde, afin de fonctionner dans toutes les conditions d’éclairage et de temps – ceux-ci doivent tous être robustes pour résister aux environnements miniers difficiles. Les algorithmes de perception permettent de détecter les dangers sur la trajectoire d’un véhicule et de minimiser l’impact de la poussière et de l’humidité, qui sont monnaie courante dans les mines, sur le fonctionnement autonome. Enfin, la mise en place de réseaux 5G robustes sur site permet la communication entre les véhicules et améliore encore la sécurité.

Le nouveau rapport IDTechEx « Véhicules électriques dans l’exploitation minière 2024-2044 : technologies, acteurs et prévisions » fournit une analyse plus approfondie des technologies qui révolutionneront l’industrie minière, une analyse financière des véhicules électriques miniers et des études de cas d’acteurs clés de la chaîne d’approvisionnement des véhicules électriques.

Pour en savoir plus sur ce rapport IDTechEx, y compris des exemples de pages téléchargeables, veuillez consulter www.IDTechEx.com/EVMining.

Pour consulter le portefeuille complet d’études de marché sur les véhicules électriques d’IDTechEx, veuillez consulter www.IDTechEx.com/Research/EV.

À propos d’IDTechEx :

IDTechEx fournit des recherches indépendantes fiables sur les technologies émergentes et leurs marchés. Depuis 1999, nous aidons nos clients à comprendre les nouvelles technologies, leurs chaînes d’approvisionnement, les exigences du marché, les opportunités et les prévisions. Pour plus d’informations, contactez research@IDTechEx.com ou visitez www.IDTechEx.com.