Méga Vans et Volants d'inertie
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Série : Mining & Materials • Partie 7
Mega Vans & Flywheels — Les camions comme batteries roulantes
Dans notre monde, les camions ne brûlent pas — ils tamponnent. Chaque « mega van » est un robot de charge utile de 200 tonnes avec quelques mégawattheures à bord et un volant d'inertie qui avale les pics de puissance au petit déjeuner. Ils font du transport une partie du système électrique, pas une exception à celui-ci.
La mission d'aujourd'hui
Concevoir le camion d'abord comme un dispositif énergétique, ensuite comme un véhicule.
Publier des itinéraires pré-calculés, tailles de packs, et puissance des chargeurs (pas besoin de JS).
Prouver que nous pouvons extraire et construire super rapidement avec des électrons silencieux.
Pourquoi utiliser des camions comme batteries (et pourquoi ils accélèrent le site)
Nous déplaçons la terre par impulsions : chargement, montée, déchargement, descente. Les batteries détestent les impulsions ; les volants d'inertie les adorent. Ainsi, chaque camion remplit deux fonctions : transporter la masse et tamponner l'énergie. Le résultat est un mouvement 24/7 avec un micro-réseau plus stable, moins de matériel en pointe, et une fosse qui ressemble à une bibliothèque avec une salle de sport.
- Stockage embarqué transforme chaque arrêt en une opportunité de stabiliser le réseau.
- Volants d'inertie absorbent les pics (lancements, déchargements de levage), protégeant batteries et chargeurs.
- Récupération en descente rembourse la montée — les électrons descendent en ascenseur.
Spécifications de la plateforme (production de masse, personnalisée là où c'est important)
Mega Van — version de base
- Charge utile : 200 t
- Masse à vide : ~190 t (inclut le pack)
- Vitesse maximale (site) : 36 km/h (10 m/s)
- Montée : pentes de 5–10% à 10 m/s (voies d'assistance optionnelles)
- Transmission : 4 moteurs dans les roues, contrôle vectoriel
Modules d'énergie
- Pack principal : 3–5 MWh (classe LFP) ; masse du pack ~21–36 t
- Puissance de pointe (batterie) : 2–4 MW (taux C géré)
- Module volant d'inertie : 30–50 kWh, 2–5 MW en rafale, ~1–2 t
- Régénération : ~70% du potentiel en descente capturé
Ce que fait vraiment le volant d'inertie
Il amortit la puissance, pas l'autonomie. Pensez-y comme un amortisseur pour électrons. Décoller du banc ? Le volant d'inertie fournit 2–5 MW pendant quelques secondes, les batteries respirent à 0,5–1,0 C. Décharger une charge de 200 tonnes ? Le volant d'inertie absorbe le pic de régénération, puis le redistribue lentement au pack.
Flux d'énergie & packs (chiffres que vous pouvez retenir)
Énergie par trajet (nette)
| Itinéraire | Énergie / trajet | Notes |
|---|---|---|
| Court & doux • 1 km à 3% de pente | ~37 kWh | La régénération couvre la majeure partie de la descente |
| Cas de base • 2 km à 5% de pente | ~107 kWh | Nous dimensionnerons les plaquettes selon cela |
| Trajet plus long • 3 km à 5 % de pente | ~161 kWh | Plaquettes plus grandes ou trolley |
| Plus raide • 2 km à 8 % de pente | ~156 kWh | Le volant d'inertie brille ici |
Suppose une charge utile de 200 t, 190 t à vide, 10 m/s de croisière, 90 % de transmission, 70 % de régénération en descente.
Dimensionnement du pack par poste
3 trajets/heure. Profondeur de décharge prévue à 80 % pour une longue durée de vie.
| Itinéraire | Poste de 10 h | Poste de 12 h | Note |
|---|---|---|---|
| Court et doux | ~1,4 MWh | ~1,7 MWh | Pack confortable de 2 MWh |
| Cas de base | ~4,0 MWh | ~4,8 MWh | Pack de 4–5 MWh |
| Long/raide | ~6.0–6.3 MWh | ~7.2–7.5 MWh | Utiliser un trolley ou plus de temps de charge |
Un pack de 4 MWh à 0,32 MW en moyenne (cas de base) dure ~12,5 h. Les pads gèrent le reste ; les volants d'inertie modèrent les pics.
Itinéraires pré-calculés
Puissance par camion et puissance du pad (base : 3 trajets/h)
Recharge uniquement pendant les arrêts ~15 min/h (25 % de service). Efficacité chargeur+pack ~90 %.
| Itinéraire | kWh/h | Puissance du pad lorsqu'il est amarré | Recommander |
|---|---|---|---|
| Court et doux | ~111 | ~0.5 MW | Un seul pad par baie |
| Cas de base | ~321 | ~1.5 MW | Double pads à la décharge |
| 3 km à 5% | ~483 | ~2.2 MW | Plateformes + voie de trolley |
| 2 km à 8 % | ~468 | ~2.1 MW | Focus sur les plateformes + volant d'inertie |
Puissance de la plateforme ≈ (kWh/h) / (0,25 × 0,90). Nous planifions pour éviter que tout le monde ne se gare en même temps.
Énergie de la flotte (base)
20 camions • 200 t • 3 trajets/h • 2 km à 5 % de pente.
| Métrique | Valeur |
|---|---|
| Débit | 288 000 t/jour |
| Énergie de transport | ~155 MWh/jour |
| Puissance moyenne de la flotte | ~6.4 MW |
| Enveloppe du site (avec pelles/pompes) | ~12–18 MW |
Les chiffres correspondent à la Partie 1 pour que l'histoire reste cohérente.
Ce qu'une voie trolley vous apporte (assistance en montée)
Installez une ligne aérienne de 2–3 MW sur le segment en montée. Elle alimente directement la montée et recharge les packs en même temps.
| Cas | kWh net/trajet | Puissance nécessaire à la zone | Note |
|---|---|---|---|
| Base (sans trolley) | ~107 | ~1.5 MW | Comme ci-dessus |
| Trolley en montée 2 MW | ~20–40 | ~0.3–0.6 MW | La régénération couvre la majeure partie de la descente |
Parce que l'énergie potentielle en montée est ≈106 kWh/trajet à 2 km/5%, alimenter ce segment efface la plupart de la consommation nette.
Options de charge & trolley (choisissez le Lego que vous aimez)
Chargeurs de zone de vidange
- 1.5–2.5 MW DC pantographe par baie
- Amarrage pendant la vidange ; rafales de 3–6 min
- Le bus AC lourd + batterie du site lisse l'amont
Voie trolley en montée
- 2–3 MW de surcharge en montée
- Fournit charges de montée + charges d'entretien
- Réduit la taille des batteries ou la puissance des patins
Échange à chaud des batteries (optionnel)
- Échange de 5–8 min à la station de déchargement
- Idéal pour les sites isolés sans trolley
- Nécessite une réserve de batteries (~10–20%)
Pourquoi pas « juste des batteries plus grosses » ?
Au-delà d'environ 5 MWh par camion, le poids/l'espace de la batterie commence à voler la charge utile et le capex. Il est plus propre de garder des batteries raisonnables et d'ajouter de l'énergie en mouvement (trolley) ou des patins haute puissance. Les batteries fournissent l'énergie ; les volants d'inertie fournissent la puissance.
Orchestration de la flotte (comment le ballet reste fluide)
Cerveau relais
- Planifie les fenêtres de quai pour que la simultanéité des patins reste faible.
- Décale les montées pour aplanir la consommation d'énergie.
- Prédit l'usure des pneus et des freins à partir de la télémétrie ; pas de surprises.
Règles empiriques du micro-réseau
- Patins : 1 pour 6–8 camions (cas de base), 2 pour 10 pour la marge.
- Batterie du site : dimensionnée pour 1–2 heures de charge moyenne de la flotte.
- Surdimensionnement PV : 1,5–2,0× la moyenne pour charger les camions en plein jour.
Sécurité & voisins (ennuyeux par conception)
Sécurité électrique
- Pads verrouillés ; pas de contacts sous tension avant amarrage complet.
- Les cellules incendie des packs sont isolées en céramique ; ventilation à l'extérieur, pas dans les cabines.
- Volant d'inertie dans un tambour blindé ; roulements sécurisés ; capteurs de vide.
Personnes & paix
- Panneaux acoustiques sur les chargeurs ; flotte <75 dBA à la clôture.
- Pas de fumées de diesel, pas de NOx. La poussière est maîtrisée avec des brumisateurs et des voies pavées.
- L'éclairage est uniquement vers le bas ; les faucons visitent toujours le futur lac (Partie 1).
Q&A [open]
« Un camion peut-il alimenter un autre ? »
Oui, lentement. V2V via le lien DC à des taux sûrs pour l'équilibrage. Nous laissons principalement les camions alimenter le site — pad vers batterie — et le site alimente le reste. Moins de câbles sur la route, plus de sourires.
« Qu'est-ce qui casse en premier ? »
Les pneus, toujours les pneus. Mais la régénération + le contrôle vectoriel réduisent l'usure des freins à des niveaux comiques, et l'autonomie évite les exploits dans les nids-de-poule. Les packs cyclent en douceur grâce aux volants d'inertie ; la durée de vie ressemble à un long et calme livre.
« Le trolley vaut-il la peine ? »
Si votre segment en montée est long ou raide, absolument. Il efface ~100 kWh/trajet à 2 km/5 % et réduit la puissance des pads d'environ 2–5×. Sinon, les pads seuls sont parfaits pour les fosses compactes.
« Pourrions-nous fonctionner 24/7 sans arrêt ? »
Pratiquement oui : amarrage‑pendant‑déchargement + micro‑arrêts occasionnels. Avec le trolley, les packs arrivent aux décharges plus chargés qu'ils ne sont partis. Le ballet ne perd pas son rythme.
À venir : Transport & Flux — Local vs Global (Partie 8). Expédions-nous des atomes ou des formes finies ? Nous cartographierons les artères du monde.