Serie: Mining & Materials • Parte 7
Mega Vans & Flywheels — Camion come Batterie Mobili
Nel nostro mondo, i camion non bruciano — accumulano energia. Ogni “mega van” è un robot con un carico utile di 200 tonnellate, con alcune megawatt-ora a bordo e un volano che assorbe i picchi di potenza a colazione. Rendono il trasporto parte del sistema elettrico, non un'eccezione.
La missione di oggi
Progetta il camion prima come dispositivo energetico, poi come veicolo.
Pubblicare percorsi pre-calcolati, dimensioni dei pack e potenza del caricatore (non serve JS).
Dimostrare che possiamo estrarre e costruire super velocemente con elettroni silenziosi.
Perché i camion come batterie (e perché rendono il sito più veloce)
Muoviamo la terra a impulsi: carico, salita, scarico, discesa. Le batterie odiano gli impulsi; i volani li amano. Quindi ogni camion fa due lavori: trasportare massa e immagazzinare energia. Il risultato è un movimento 24/7 con una microrete più stabile, meno hardware di picco e una cava che suona come una biblioteca con una palestra.
- Stoccaggio a bordo trasforma ogni fermata in un'opportunità per livellare la rete.
- Volani assorbono i picchi (lanci, scarico sollevatori), proteggendo batterie e caricabatterie.
- Rigenerazione in discesa ripaga la salita — gli elettroni scendono con l'ascensore.
Specifiche della piattaforma (produzione di massa, personalizzata dove conta)
Mega Van — base
- Carico utile: 200 t
- Massa a vuoto: ~190 t (include pack)
- Velocità massima (sito): 36 km/h (10 m/s)
- Salita: pendenze 5–10% a 10 m/s (corsie di assistenza opzionali)
- Guida: 4 motori in ruota, controllo vettoriale
Moduli energetici
- Pacco principale: 3–5 MWh (classe LFP); massa del pacco ~21–36 t
- Potenza di picco (batteria): 2–4 MW (gestione C-rate)
- Modulo volano: 30–50 kWh, 2–5 MW di picco, ~1–2 t
- Rigenerazione: ~70% del potenziale in discesa catturato
Cosa fa davvero il volano
Fa da tampone alla potenza, non all'autonomia. Pensalo come un ammortizzatore per elettroni. Parti dalla panchina? Il volano fornisce 2–5 MW per secondi, le batterie respirano tranquille a 0,5–1,0 C. Scarichi un carico da 200 tonnellate? Il volano assorbe il picco di rigenerazione, poi lo trasferisce lentamente al pacco.
Flussi di energia e pacchi (numeri che puoi tenere in mano)
Energia per viaggio (netta)
| Percorso | Energia / viaggio | Note |
|---|---|---|
| Breve e dolce • 1 km al 3% di pendenza | ~37 kWh | La rigenerazione copre la maggior parte della discesa |
| Caso base • 2 km al 5% di pendenza | ~107 kWh | Dimensioneremo le pastiglie in base a questo |
| Tragitto più lungo • 3 km al 5% di pendenza | ~161 kWh | Pastiglie più grandi o pantografo |
| Più ripido • 2 km al 8% di pendenza | ~156 kWh | Il volano brilla qui |
Si assume un carico utile di 200 t, 190 t a vuoto, crociera a 10 m/s, trasmissione al 90%, rigenerazione in discesa al 70%.
Dimensionamento del pacco per turno
3 viaggi/ora. Profondità di scarica pianificata all'80% per lunga durata.
| Percorso | Turno da 10 h | Turno da 12 h | Nota |
|---|---|---|---|
| Corto e dolce | ~1.4 MWh | ~1.7 MWh | Pacco da 2 MWh comodo |
| Caso base | ~4.0 MWh | ~4.8 MWh | Pacco da 4–5 MWh |
| Lungo/pendente | ~6.0–6.3 MWh | ~7.2–7.5 MWh | Usa il trolley o più tempo di carica |
Un pacco da 4 MWh a 0.32 MW in media (caso base) dura ~12.5 h. Le piazzole gestiscono il resto; i volani mantengono i picchi contenuti.
Percorsi pre-calcolati
Potenza per camion e valutazione piazzola (base: 3 viaggi/h)
Ricarica solo durante le soste ~15 min/h (25% di utilizzo). Efficienza caricatore+pacco ~90%.
| Percorso | kWh/h | Potenza della piazzola durante l'attracco | Consigliato |
|---|---|---|---|
| Corto e dolce | ~111 | ~0.5 MW | Una piazzola per baia |
| Caso base | ~321 | ~1.5 MW | Doppie piazzole al dump |
| 3 km al 5% | ~483 | ~2.2 MW | Piattaforme + corsia per trolley |
| 2 km al 8% | ~468 | ~2.1 MW | Focus su piattaforme + volano |
Potenza della piattaforma ≈ (kWh/h) / (0,25 × 0,90). Pianifichiamo per evitare che tutti si colleghino contemporaneamente.
Energia della flotta (base)
20 camion • 200 t • 3 viaggi/h • 2 km al 5% di pendenza.
| Metrica | Valore |
|---|---|
| Portata | 288.000 t/giorno |
| Energia di traino | ~155 MWh/giorno |
| Potenza media della flotta | ~6.4 MW |
| Involucro del sito (con pale/pompe) | ~12–18 MW |
I numeri corrispondono alla Parte 1 per mantenere la coerenza della storia.
Cosa ti offre una corsia per trolley (assistenza in salita)
Metti una linea aerea da 2–3 MW sul segmento in salita. Fornisce direttamente la salita e contemporaneamente ricarica le batterie.
| Caso | kWh netti/trip | Potenza necessaria per l'area | Nota |
|---|---|---|---|
| Base (senza trolley) | ~107 | ~1.5 MW | Come sopra |
| Trolley in salita 2 MW | ~20–40 | ~0.3–0.6 MW | La rigenerazione copre la maggior parte della discesa |
Poiché l'energia potenziale in salita è ≈106 kWh/trip a 2 km/5%, alimentare quel segmento annulla la maggior parte del consumo netto.
Opzioni di ricarica & trolley (scegli il Lego che preferisci)
Caricatori per area di scarico
- 1.5–2.5 MW DC pantografo per baia
- Attraccare durante lo scarico; scariche da 3–6 min
- Bus AC pesante + batteria del sito attenua l'alimentazione a monte
Corsia trolley in salita
- 2–3 MW di sovraccarico sulla salita
- Fornisce cariche di salita + trickle
- Riduce drasticamente la dimensione del pacco o la potenza del pad
Pacchi hot-swap (opzionale)
- Scambio di 5–8 min alla stazione di scarico
- Buono per siti remoti senza trolley
- Richiede un pool di pacchi di riserva (~10–20%)
Perché non “batterie semplicemente più grandi”?
Oltre ~5 MWh per camion, il peso/spazio del pacco inizia a rubare carico utile e capex. È più pulito mantenere i pacchi ragionevoli e aggiungere energia in movimento (trolley) o pad ad alta potenza. Le batterie forniscono energia; i volani potenza.
Orchestrazione della flotta (come il balletto resta fluido)
Cervello del relay
- Programma le finestre di carico in modo che la concorrenza dei pad rimanga bassa.
- Scala le salite a scaglioni per appiattire il consumo di energia.
- Prevede l'usura di pneumatici e freni dalla telemetria; niente sorprese.
Regole pratiche per microgrid
- Pad: 1 ogni 6–8 camion (caso base), 2 ogni 10 per margine.
- Batteria del sito: dimensionata per 1–2 ore di carico medio della flotta.
- Dimensionamento PV: 1.5–2.0× la media per caricare i camion alla luce del giorno.
Sicurezza & vicini (noioso per progettazione)
Sicurezza elettrica
- Pad interbloccati; nessun contatto attivo fino al completo aggancio.
- Le celle antincendio del pacco sono isolate in ceramica; ventilazione esterna, non nelle cabine.
- Volano in tamburo blindato; cuscinetti fail‑safe; sensori di vuoto.
Persone & pace
- Pannelli acustici sui caricabatterie; flotta <75 dBA alla recinzione.
- Niente fumi di diesel, niente NOx. Polvere contenuta con nebulizzatori e corsie asfaltate.
- L'illuminazione è solo verso il basso; i falchi visitano ancora il lago futuro (Parte 1).
Tap‑to‑open Q&A
«Un camion può alimentare un altro?»
Sì, lentamente. V2V attraverso il collegamento DC a velocità sicure per il bilanciamento. Lasciamo per lo più che i camion alimentino il sito — dal pad alla batteria — e il sito alimenta il resto. Meno cavi sulla strada, più sorrisi.
«Cosa si rompe prima?»
Pneumatici, sempre pneumatici. Ma il rigenerativo + controllo vettoriale riducono l'usura dei freni a livelli comici, e l'autonomia previene eroismi con le buche. I pacchi ciclicano dolcemente grazie ai volani; la durata sembra un libro lungo e tranquillo.
«Il trolley vale la pena?»
Se il tuo segmento in salita è lungo o ripido, assolutamente. Cancella ~100 kWh/viaggio a 2 km/5% e riduce la potenza del pad di ~2–5×. Altrimenti, i pad da soli sono ottimi per miniere compatte.
«Potremmo funzionare 24/7 senza fermarci?»
Praticamente sì: dock‑while‑dumping + micro‑fermate occasionali. Con il trolley, i pacchi arrivano ai dump più carichi di quando sono partiti. Il balletto non perde il ritmo.
In arrivo: Trasporto & Flussi — Locale vs Globale (Parte 8). Spediamo atomi o forme finite? Mapperemo le arterie del mondo.