Sarja: Mining & Materials • Osa 7
Mega Vans & Flywheels — Kuorma-autot rullaavina akkuina
Meidän maailmassamme kuorma-autot eivät pala — ne varastoivat energiaa. Jokainen ”mega van” on 200 tonnin kuormaa kantava robotti, jossa on muutama megawattitunti energiaa ja vauhtipyörä, joka syö tehonpiikit aamupalaksi. Ne tekevät kuljetuksesta osan sähköjärjestelmää, eivät poikkeuksen siihen.
Tämän päivän tehtävä
Suunnittele kuorma-auto ensisijaisesti energialaitteeksi, toiseksi ajoneuvoksi.
Julkaise ennalta lasketut reitit, pakettikoot ja laturin teho (ei tarvita JS:ää).
Todista, että voimme louhia ja rakentaa supernopeasti hiljaisilla elektroneilla.
Miksi kuorma-autot akkuina (ja miksi ne nopeuttavat sivustoa)
Siirrämme maata pulsseissa: kuorma, kiipeäminen, purku, lasku. Akut eivät pidä pulsseista; vauhtipyörät rakastavat niitä. Joten jokainen kuorma-auto tekee kahta työtä: kuljettaa massaa ja varastoi energiaa. Tuloksena on 24/7 liike rauhallisemmalla mikrosähköverkolla, vähemmän huippulaitteita ja kaivos, joka kuulostaa kirjastolta ja kuntosalilta.
- Laivan varastointi muuttaa jokaisen pysähdyksen mahdollisuudeksi tasapainottaa verkkoa.
- Vauhtipyörät vaimentavat piikit (lähtöjä, kuorman purkuja), suojaten akkuja ja latureita.
- Regeneratiivinen alamäki maksaa kiipeämisen takaisin — elektronit laskevat hissillä alas.
Alustan tekniset tiedot (sarjatuotantoa, räätälöity siellä missä on merkitystä)
Mega Van — perusmalli
- Kuormauskapasiteetti: 200 t
- Tyhjäpaino: ~190 t (sisältää paketin)
- Huippunopeus (sivusto): 36 km/h (10 m/s)
- Nousu: 5–10% kaltevuudet 10 m/s (avustetiet valinnaisia)
- Ajo: 4 pyörän sisäinen moottori, vektorinohjaus
Energiamoduulit
- Pääakku: 3–5 MWh (LFP-luokka); akun massa ~21–36 t
- Huipputeho (akku): 2–4 MW (C-nopeutta hallittu)
- Flywheel-yksikkö: 30–50 kWh, 2–5 MW purkaus, ~1–2 t
- Regen: ~70% alamäen potentiaalista talteenotettu
Mitä flywheel todella tekee
Se puskuroi tehoa, ei kantamaa. Ajattele sitä elektronien iskunvaimentimena. Lähdetkö penkiltä? Flywheel antaa 2–5 MW sekunneiksi, akut hengittävät kevyesti 0,5–1,0 C. Puratko 200 tonnin kuorman? Flywheel nielee regen-piikin ja tihkuu sen sitten akkuun.
Energiavirrat & akut (luvut, joita voit pitää käsissäsi)
Matkaa kohden energia (netto)
| Reitti | Energia / matka | Huomautukset |
|---|---|---|
| Lyhyt & lempeä • 1 km @ 3% kaltevuus | ~37 kWh | Regen maksaa suurimman osan alamäestä |
| Perustapaus • 2 km @ 5% kaltevuus | ~107 kWh | Mitoitamme jarrupalat tämän mukaan |
| Pidempi matka • 3 km @ 5 % kaltevuus | ~161 kWh | Isommat jarrupalat tai vaunu |
| Jyrkempi • 2 km @ 8 % kaltevuus | ~156 kWh | Lentokiekko loistaa tässä |
Oletetaan 200 t kuorma, 190 t tyhjä, 10 m/s risteily, 90 % voimansiirto, 70 % alamäen regenerointi.
Paketin koko vuoron mukaan
3 matkaa/tunti. Purkaussyvyys suunniteltu 80 % pitkäikäisyyttä varten.
| Reitti | 10 tunnin vuoro | 12 tunnin vuoro | Huomautus |
|---|---|---|---|
| Lyhyt ja lempeä | ~1.4 MWh | ~1.7 MWh | 2 MWh paketti mukava |
| Perustapaus | ~4.0 MWh | ~4.8 MWh | 4–5 MWh paketti |
| Pitkä/jyrkkä | ~6.0–6.3 MWh | ~7.2–7.5 MWh | Käytä trolleya tai lisää latausaikaa |
4 MWh paketti 0.32 MW keskimääräisellä teholla (perustapaus) kestää ~12.5 h. Alustat hoitavat loput; vauhtipyörät tasaavat huiput.
Esilasketut reitit
Kuorma-auton teho ja alustan luokitus (perustapaus: 3 matkaa/h)
Lataus vain pysähdysten aikana ~15 min/h (25 % käyttöaika). Laturi+paketin hyötysuhde ~90 %.
| Reitti | kWh/h | Alustan teho telakoidessa | Suositellaan |
|---|---|---|---|
| Lyhyt ja lempeä | ~111 | ~0.5 MW | Yksi alusta per laitos |
| Perustapaus | ~321 | ~1.5 MW | Kaksoisalustat purkupaikalla |
| 3 km @ 5% | ~483 | ~2.2 MW | Alustat + [open] -kaista |
| 2 km @ 8 % | ~468 | ~2.1 MW | Alustat + vauhtipyörä painopisteenä |
Alustan teho ≈ (kWh/h) / (0,25 × 0,90). Ajoitamme niin, ettei kaikki tule telakoimaan samaan aikaan.
Kaluston energia (perus)
20 rekkaa • 200 t • 3 matkaa/tunti • 2 km @ 5 % kaltevuus.
| Mittari | Arvo |
|---|---|
| Läpäisykyky | 288 000 t/päivä |
| Kuljetusenergia | ~155 MWh/päivä |
| Keskimääräinen kaluston teho | ~6.4 MW |
| Työmaa-alue (lapioiden/pumppujen kanssa) | ~12–18 MW |
Numerot vastaavat Osa 1:stä, jotta tarina pysyy johdonmukaisena.
Mitä [open] -kaista sinulle tarjoaa (ylämäen avustus)
Aseta 2–3 MW:n yläjohto ylämäen osuudelle. Se syöttää nousun suoraan ja lataa akut samanaikaisesti.
| Tapaus | NettokWh/matka | Pad-virta tarvitaan | Huomautus |
|---|---|---|---|
| Perus (ei trolleyä) | ~107 | ~1.5 MW | Kuten yllä |
| Ylämäen trolley 2 MW | ~20–40 | ~0.3–0.6 MW | Regen kattaa suurimman osan alamäestä |
Koska ylämäen potentiaalienergia on ≈106 kWh/matka 2 km/5 %:ssa, tämän osuuden virransyöttö poistaa suurimman osan nettovirrasta.
Lataus- ja trolley-vaihtoehdot (valitse haluamasi Lego)
Dump‑pad-laturit
- 1.5–2.5 MW DC pantografi per bay
- Telakoidu purkauksen aikana; 3–6 min pätkissä
- Raskas AC-bussi + työmaaparisto tasoittaa ylävirtaa
Nousun trolley-kaista
- 2–3 MW ylävirran teho nousussa
- Tarjoaa nousu- ja trickle-latausta
- Leikkaa paketin kokoa tai padin tehoa
Kuuma-vaihtopaketteja (valinnainen)
- 5–8 minuutin vaihto purkupaikalla
- Hyvä kaukaisille paikoille ilman trolleyä
- Vaatii vara-akkuvaraston (~10–20 %)
Miksi ei ”vain isompia akkuja”?
Noin 5 MWh per kuorma-auto jälkeen paketin paino/tila alkaa viedä hyötykuormaa ja investointikustannuksia. On puhtaampaa pitää paketit kohtuullisina ja lisätä liikkeessä olevaa energiaa (trolley) tai korkean tehon padit. Akut hoitavat energian; vauhtipyörät tehon.
Kaluston orkestrointi (kuinka baletti pysyy sujuvana)
Välivahdin aivot
- Aikatauluttaa lastauslaiturin ikkunat, jotta padien samanaikaisuus pysyy alhaisena.
- Vaihtelee nousuja tasoittaakseen virrankulutusta.
- Ennustaa renkaiden ja jarrujen kulumisen telemetrian perusteella; ei yllätyksiä.
Microgridin nyrkkisäännöt
- Padit: 1 per 6–8 kuorma-autoa (perustapaus), 2 per 10 varalle.
- Sivuston akku: koko 1–2 tunnin keskimääräisen kaluston kuorman mukaan.
- PV-ylisuuruus: 1.5–2.0× keskiarvo ladata rekkoja päivänvalossa.
Turvallisuus & naapurit (tahallisen tylsä)
Sähköturvallisuus
- Lukitut padit; ei jännitteisiä kosketuspintoja ennen täydellistä telakointia.
- Pakkauksen palosolut ovat keraamisesti eristettyjä; tuuletus ulos, ei ohjaamoihin.
- Vauhtipyörä panssaroidussa rummussa; vikaturvalliset laakerit; tyhjiöanturit.
Ihmiset & rauha
- Akustiset paneelit latureissa; kalusto <75 dBA aidan kohdalla.
- Ei dieselpäästöjä, ei NOx:ää. Pöly pidetään kurissa sumuttimilla ja päällystetyillä kaistoilla.
- Valaistus on alaspäin suuntautuvaa; haukat käyvät silti tulevalla järvellä (Osa 1).
Tap‑to‑open Q&A
”Voiko yksi rekka syöttää toista?”
Kyllä, hitaasti. V2V DC-linkin kautta turvallisilla tasoilla tasapainotukseen. Annamme pääasiassa rekkojen voimansaavan paikan — padilta akulle — ja paikka syöttää loput. Vähemmän kaapeleita tiellä, enemmän hymyjä.
”Mikä menee ensin rikki?”
Renkaat, aina renkaat. Mutta regenerointi + vektorinohjaus vähentävät jarrujen kulumista koomisiin määriin, ja autonomia estää kuoppien sankariteot. Pakkaukset kiertävät hellästi vauhtipyörien ansiosta; käyttöikä näyttää pitkältä, rauhalliselta kirjalta.
”Onko trolley vaivan arvoinen?”
Jos ylämäkiosuutesi on pitkä tai jyrkkä, ehdottomasti. Se poistaa ~100 kWh/matka 2 km/5 %:ssa ja pienentää pad-voimaa ~2–5×. Muuten pelkät padit ovat erinomaisia kompakteille kaivoksille.
”Voisimmeko toimia 24/7 pysähtymättä?”
Käytännössä kyllä: dock‑while‑dumping + satunnaiset mikro‑pysähdykset. Trolleyllä pakkaukset saapuvat dumppeihin enemmän ladattuina kuin ne lähtivät. Baletti ei katkea.
Seuraavaksi: Transport & Flows — Local vs Global (Osa 8). Lähetämmekö atomeja vai valmiita muotoja? Kartoitamme maailman valtasuonet.