Mega dodávky a setrvačníky
Sdílet
Série: Mining & Materials • Část 7
Mega Vans & Flywheels — Nákladní auta jako pohyblivé baterie
V našem světě nákladní auta nespalují — ukládají energii. Každý „mega van“ je 200tunový robot s několika megawatthodinami na palubě a setrvačníkem, který snídá energetické špičky. Dělají z přepravy součást elektrického systému, nikoli jeho výjimku.
Dnešní mise
Navrhněte nákladní auto nejprve jako energetické zařízení, až poté jako vozidlo.
Zveřejněte předpočítané trasy, velikosti packů a výkon nabíječek (JS není potřeba).
Dokažte, že můžeme těžit a stavět super rychle s tichými elektrony.
Proč nákladní vozy jako baterie (a proč zrychlují lokalitu)
Pohybujeme zemí v pulzech: naložit, vyjet, vysypat, sjet. Baterie nesnáší pulzy; setrvačníky je milují. Každý nákladní vůz tak plní dvě funkce: přepravu hmoty a vyrovnávání energie. Výsledkem je nepřetržitý provoz s klidnější mikrogrid, méně špičkového hardwaru a jáma, která zní jako knihovna s posilovnou.
- Palubní skladování proměňuje každou zastávku v příležitost vyrovnat síť.
- Setrvačníky pohlcují špičky (starty, sklápění), chrání baterie a nabíječky.
- Rekuperace do kopce vrací energii za výstup — elektrony jedou výtahem dolů.
Specifikace platformy (hromadná výroba, přizpůsobení tam, kde je to důležité)
Mega Van — základní verze
- Užitečné zatížení: 200 t
- Prázdná hmotnost: ~190 t (včetně packu)
- Maximální rychlost (lokalita): 36 km/h (10 m/s)
- Stoupání: 5–10% stoupání při 10 m/s (asistenční pruhy volitelné)
- Jízda: 4 motory v kolech, vektorové řízení
Energetické moduly
- Hlavní baterie: 3–5 MWh (třída LFP); hmotnost baterie ~21–36 t
- Špičkový výkon (baterie): 2–4 MW (řízená C-sazba)
- Setrvačníkový modul: 30–50 kWh, 2–5 MW špička, ~1–2 t
- Rekuperace: ~70 % potenciálu ze sjezdu zachyceno
Co setrvačník opravdu dělá
Ukládá výkon, ne dojezd. Představte si to jako tlumič nárazů pro elektrony. Odstartovat z lavičky? Setrvačník dodá 2–5 MW na několik sekund, baterie si oddechnou při 0,5–1,0 C. Vyložit 200tunovou zátěž? Setrvačník pohltí náraz rekuperace a pak ho pomalu předává baterii.
Toky energie a baterie (čísla, která můžete uchopit)
Energie na jízdu (čistá)
| Trasa | Energie / jízda | Poznámky |
|---|---|---|
| Krátké a mírné • 1 km při 3% stoupání | ~37 kWh | Rekuperace pokryje většinu sjezdu |
| Základní případ • 2 km při 5% stoupání | ~107 kWh | Podle toho určíme velikost destiček |
| Delší přejezd • 3 km při 5% sklonu | ~161 kWh | Větší destičky nebo trolej |
| Strmější • 2 km při 8% sklonu | ~156 kWh | Setrvačník zde vyniká |
Předpokládá se 200 t užitečná hmotnost, 190 t prázdná, 10 m/s rychlost, 90 % pohon, 70 % rekuperace z jízdy z kopce.
Velikost balíku podle směny
3 jízdy/hod. Plánovaná hloubka vybití 80 % pro dlouhou životnost.
| Trasa | 10hodinová směna | 12hodinová směna | Poznámka |
|---|---|---|---|
| Krátké a mírné | ~1.4 MWh | ~1.7 MWh | 2 MWh balík pohodlný |
| Základní případ | ~4.0 MWh | ~4.8 MWh | 4–5 MWh balík |
| Dlouhý/strmý | ~6.0–6.3 MWh | ~7.2–7.5 MWh | Použijte trolejbus nebo více času na nabíjení |
Baterie 4 MWh při průměru 0,32 MW (základní případ) vydrží ~12,5 h. Podložky zvládnou zbytek; setrvačníky udržují špičky na uzdě.
Předpočítané trasy
Výkon na nákladní vůz a hodnocení podložky (základ: 3 jízdy/h)
Nabíjení pouze během zastávek ~15 min/h (25% provoz). Účinnost nabíječe + baterie ~90 %.
| Trasa | kWh/h | Výkon podložky při dokování | Doporučit |
|---|---|---|---|
| Krátké a mírné | ~111 | ~0.5 MW | Jedna podložka na záliv |
| Základní případ | ~321 | ~1.5 MW | Dvojité podložky u skládky |
| 3 km při 5 % | ~483 | ~2.2 MW | Podložky + dráha pro trolejbusy |
| 2 km při 8% | ~468 | ~2.1 MW | Zaměření na podložky + setrvačník |
Výkon podložky ≈ (kWh/h) / (0,25 × 0,90). Plánujeme tak, aby se všichni nepřipojili najednou.
Energie flotily (základní)
20 nákladních vozů • 200 t • 3 jízdy/h • 2 km při 5% sklonu.
| Metrika | Hodnota |
|---|---|
| Průtok | 288 000 t/den |
| Energie pro přepravu | ~155 MWh/den |
| Průměrný výkon flotily | ~6.4 MW |
| Prostor na místě (s lopatami/pumpy) | ~12–18 MW |
Čísla odpovídají části 1, aby příběh zůstal konzistentní.
Co vám přinese dráha pro trolejbusy (asistence do kopce)
Na úsek do kopce umístěte 2–3 MW nadzemní vedení. Přímo zásobuje stoupání a zároveň dobíjí baterie.
| Případ | Čisté kWh/jízda | Potřebný výkon na ploše | Poznámka |
|---|---|---|---|
| Základ (bez trolejbusu) | ~107 | ~1.5 MW | Jako výše |
| Trolejbus do kopce 2 MW | ~20–40 | ~0.3–0.6 MW | Rekuperace pokrývá většinu sjezdu |
Protože potenciální energie do kopce je ≈106 kWh/jízda při 2 km/5 %, napájení tohoto úseku vymaže většinu čisté spotřeby.
Možnosti nabíjení a trolejbusu (vyberte si Lego, které se vám líbí)
Nabíječe na vykládací ploše
- 1.5–2.5 MW DC pantograf na záliv
- Připojit při vykládce; 3–6minutové výbuchy
- Těžký AC autobus + baterie na místě vyhlazuje přívod
Stoupací trolejová dráha
- 2–3 MW režie při stoupání
- Dodává nabíjení při stoupání + doplňování
- Snižuje velikost baterie nebo výkon podložky
Horká výměna baterií (volitelně)
- 5–8 minut výměna na vykládací stanici
- Dobré pro odlehlá místa bez troleje
- Vyžaduje zásobu náhradních baterií (~10–20 %)
Proč ne „jen větší baterie“?
Po přibližně ~5 MWh na nákladní vozidlo začíná hmotnost/prostor baterií omezovat užitečné zatížení a kapitálové výdaje. Je čistší udržovat baterie rozumné a přidat energii za jízdy (trolej) nebo výkonné podložky. Baterie dodávají energii; setrvačníky dodávají výkon.
Orchestrace flotily (jak balet zůstává plynulý)
Řídicí jednotka relé
- Plánuje okna doků tak, aby souběžnost podložek zůstala nízká.
- Staggeruje stoupání, aby vyrovnal odběr energie.
- Předpovídá opotřebení pneumatik a brzd z telemetrie; žádná překvapení.
Pravidla palce pro mikrogrid
- Podložky: 1 na 6–8 nákladních vozidel (základní případ), 2 na 10 pro rezervu.
- Baterie na místě: velikost na 1–2 hodiny průměrné zátěže flotily.
- PV předimenzování: 1,5–2,0× průměru pro nabíjení náklaďáků za denního světla.
Bezpečnost & sousedé (nudné záměrně)
Elektrická bezpečnost
- Zamčené podložky; žádné živé kontakty dokud není plně dokováno.
- Požární články balíků jsou keramicky izolované; větrání ven, ne do kabin.
- Setrvačník v pancéřovém bubnu; bezpečnostní ložiska; vakuové senzory.
Lidé & klid
- Akustické panely na nabíječkách; flotila <75 dBA u plotu.
- Žádné výfukové plyny, žádné NOx. Prach udržován pomocí mlžících zařízení a zpevněných cest.
- Osvětlení je pouze směrem dolů; jestřábi stále navštěvují budoucí jezero (Část 1).
Tap‑to‑open Q&A
„Může jeden náklaďák napájet druhý?“
Ano, pomalu. V2V přes DC spojení bezpečnými rychlostmi pro vyvažování. Většinou necháváme náklaďáky napájet areál — podložka na baterii — a areál napájí zbytek. Méně kabelů na silnici, více úsměvů.
„Co se porouchá první?“
Pneumatiky, vždy pneumatiky. Ale rekuperace + vektorové řízení snižují opotřebení brzd na komické úrovně a autonomie zabraňuje hrdinským manévrům přes výmoly. Balíky cyklují jemně díky setrvačníkům; životnost vypadá jako dlouhá, tichá kniha.
„Stojí trolej za ten problém?“
Pokud je váš stoupací úsek dlouhý nebo strmý, rozhodně. Vymaže ~100 kWh/jízdu při 2 km/5 % a zmenší výkon podložky ~2–5×. Jinak jsou samotné podložky skvělé pro kompaktní jámy.
„Můžeme jezdit 24/7 bez zastavení?“
Prakticky ano: dokování při vykládce + občasné mikrozastávky. S trolejí přicházejí balíky na skládky více nabité, než když odjely. Balet nepřerušuje krok.
Dále: Transport & Flows — Local vs Global (Část 8). Přepravujeme atomy nebo hotové tvary? Namapujeme tepny světa.