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CAMBRIDGE : Trois technologies qui révolutionneront les v…

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CAMBRIDGE : Trois technologies qui révolutionneront les véhicules miniers, selon IDTechEx

Les technologies qui se généralisent aujourd’hui dans l’industrie automobile trouvent également leur place dans le secteur des véhicules hors route, en particulier les véhicules miniers.

En particulier, le rapport d’étude de marché d’IDTechEx,  » Les véhicules électriques dans le secteur minier 2024-2044 : technologies, acteurs et prévisions », souligne le rôle des grandes batteries de VE et des méthodes innovantes de charge rapide 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.

Nombreux sont ceux qui considèrent l’électrification comme l’avenir des véhicules miniers, car elle permet de réduire considérablement les émissions de l’industrie minière tout en étant moins chère, plus sûre et plus productive pour les mines. Toutefois, avant que ces avantages ne se concrétisent, les technologies habilitantes entourant les VE doivent être développées de manière approfondie afin que l’adoption d’un véhicule soit aussi facile que possible. Le développement de la technologie des batteries et de la recharge sera crucial pour la transition électrique de l’industrie.

Batteries pour véhicules miniers

Les piles à hydrogène feront probablement partie de la solution de décarbonisation des véhicules miniers, mais IDTechEx s’attend à ce que la batterie électrique soit la voie prédominante. La technologie de la batterie d’un véhicule minier électrique sera déterminante pour ses performances, notamment son endurance, sa durée de vie, sa productivité, etc. Les véhicules miniers étant de tailles très diverses, les batteries minières peuvent elles aussi varier considérablement – de 100 kWh pour les véhicules légers à 2 MWh pour les gros camions de transport électriques. En raison de leur taille exceptionnelle, ces batteries commencent seulement à être suffisamment développées et à atteindre des prix compétitifs. Les fournisseurs de batteries clés en main, notamment CATL, ABB et Northvolt, ont mis au point des produits particulièrement adaptés aux véhicules miniers, et leurs travaux de développement se poursuivent.

Le NMC et le LFP sont les deux chimies de batterie qui ont été utilisées jusqu’à présent dans l’industrie minière. L’analyse d’IDTechEx montre que la plupart des VE miniers (un peu moins de 80 %) utilisent la LFP, ce qui s’explique par les priorités spécifiques de ces véhicules. Le LFP a tendance à avoir une densité énergétique plus faible que le NMC, mais ce n’est pas une préoccupation majeure pour les véhicules miniers, qui sont généralement déjà lourds et transporteront en plus des charges supplémentaires de minerai.

Là où le LFP l’emporte, c’est dans sa durée de vie. IDTechEx prévoit que certains des véhicules miniers les plus exigeants, tels que les camions de transport, dépasseront de loin la durée de vie d’un seul bloc NMC ou LFP et nécessiteront de multiples remplacements de batterie. Réduire la fréquence des remplacements en utilisant un bloc-batterie à durée de vie plus longue est un moyen efficace de rendre les VE 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 piles LFP sont généralement considérées comme plus sûres à cet égard, ce qui limite les risques pour les mineurs.

Au-delà du NMC et du LFP, IDTechEx s’attend à ce que d’autres technologies de batteries, telles que le LTO et le Na-ion, continuent à 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.

Chargement rapide

Le problème du chargement des véhicules est l’un des principaux obstacles à l’adoption des véhicules électriques dans les mines. Alors que les mines sont habituées à un ravitaillement rapide des véhicules en 10 à 20 minutes, la recharge nécessite généralement plusieurs heures d’immobilisation et entrave la productivité du véhicule. Pour lutter contre ce problème, les équipementiers travaillent sur une variété de solutions innovantes afin de ramener les temps d’arrêt à un niveau auquel les mines sont plus habituées.

Les méthodes conventionnelles de recharge par câble sont utilisées dans bon nombre de ces solutions, la plupart des VE miniers utilisant la recharge rapide par courant continu. Les équipementiers cherchent aujourd’hui à utiliser des méthodes telles que la charge multi-canaux et les systèmes de charge mégawatt pour réduire les temps de charge à 20 à 60 minutes (ou 1 à 3C). Cela permet d’augmenter la productivité des véhicules, mais la charge à des taux aussi élevés peut accélérer la dégradation des batteries et augmenter la fréquence de leur remplacement.

L’échange de batteries 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. Il s’agit de disposer de deux batteries interchangeables par véhicule, dont l’une peut être rechargée pendant que l’autre est utilisée. L’échange se fait dans des stations d’échange spécialisées, à l’aide d’une grue ou d’un treuil, en 5 à 10 minutes seulement, ce qui le rend encore plus rapide que le ravitaillement en diesel conventionnel. L’échange de batteries est excellent pour la productivité, mais il peut être plus coûteux dans certains cas et nécessite un espace et une infrastructure dédiés à l’échange.

La recharge dynamique joue également un rôle dans l’exploitation minière – les véhicules peuvent être rechargés en cours de cycle en utilisant des rails électriques ou des lignes caténaires le long des principales voies d’accès. Cette technique pourrait permettre d’éliminer complètement les temps d’arrêt liés à la recharge et de maximiser la productivité, mais elle est encore en cours de développement et c’est elle qui a été le moins utilisée.

Toutes les méthodes de recharge susmentionnées sont susceptibles de jouer un rôle dans l’électrification de l’industrie, différentes méthodes devant être utilisées pour différents véhicules en fonction de leurs exigences techniques et de leur cycle d’utilisation. Les équipementiers et les fournisseurs de charge travaillent encore à l’optimisation de leurs technologies, une analyse plus détaillée de chacune d’entre elles étant disponible dans le rapport IDTechEx, « Les véhicules électriques dans le secteur minier 2024-2044 : technologies, acteurs et prévisions”.

Technologie autonome

L’industrie minière a toujours été un secteur à forte intensité de main-d’œuvre et présentait un risque important pour la sécurité des travailleurs. Les conducteurs de véhicules travaillent pendant de longues périodes, exposés à la chaleur et au bruit, ce qui peut contribuer aux accidents du travail et provoquer des blessures ou des pertes de vie. L’automatisation des véhicules est un moyen pour les opérateurs de minimiser le coût humain de l’exploitation minière et d’améliorer la sécurité générale.

L’industrie minière se prête particulièrement bien à l’automatisation. La plupart des véhicules empruntent les mêmes itinéraires généraux, 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 ont fait leur apparition sur le marché dès les années 1990 (bien avant les véhicules miniers électriques), avec Caterpillar qui les a introduits en tant que service supplémentaire pour ses camions de transport. L’utilisation de ces véhicules a augmenté régulièrement jusqu’à la fin des années 2010 avant de connaître un boom au cours des cinq dernières années, passant d’environ 500 véhicules miniers autonomes dans le monde à plus de 1 000 au cours de cette période.

Cette évolution a été facilitée 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 de luminosité et de météo – ils doivent tous être renforcés pour résister aux environnements miniers difficiles. Les algorithmes de perception aident à détecter les dangers sur la trajectoire du véhicule et à 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 le site permet la communication entre les véhicules et améliore encore la sécurité.

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

Pour en savoir plus sur ce rapport IDTechEx, et notamment pour télécharger des exemples de pages, veuillez consulter le site www.IDTechEx.com/EVMining.

Pour consulter l’ensemble des études de marché sur les véhicules électriques réalisées par IDTechEx, veuillez vous rendre sur le site www.IDTechEx.com/Research/EV.

À propos d’IDTechEx :

IDTechEx fournit des recherches indépendantes et 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.