Seria: Mining & Materials • Część 7
Mega Vans & Flywheels — ciężarówki jako ruchome baterie
W naszym świecie ciężarówki nie spalają — one buforują. Każdy „mega van” to robot ładunkowy o masie 200 ton z kilkoma megawatogodzinami na pokładzie i kołem zamachowym, które zjada skoki mocy na śniadanie. Sprawiają, że transport staje się częścią systemu elektrycznego, a nie wyjątkiem od niego.
Dzisiejsza misja
Projektuj ciężarówkę przede wszystkim jako urządzenie energetyczne, a dopiero potem jako pojazd.
Opublikuj wstępnie obliczone trasy, rozmiary pakietów i moc ładowarek (bez potrzeby JS).
Udowodnij, że możemy wydobywać i budować super szybko z cichymi elektronami.
Dlaczego ciężarówki jako baterie (i dlaczego przyspieszają działanie miejsca)
Przemieszczamy ziemię pulsacyjnie: załadunek, wspinaczka, zrzut, zjazd. Baterie nie lubią impulsów; koła zamachowe je uwielbiają. Każda ciężarówka pełni więc dwie funkcje: transport masy i buforowanie energii. Efektem jest ruch 24/7 z bardziej stabilną mikrosiecią, mniejszą ilością sprzętu szczytowego i szybą, która brzmi jak biblioteka z siłownią.
- Magazyn pokładowy zamienia każdy postój w okazję do wyrównania sieci.
- Koła zamachowe tłumią skoki (starty, zrzuty ładunku), chroniąc baterie i ładowarki.
- Rekuperacja zjazdowa rekompensuje wspinaczkę — elektrony jadą windą w dół.
Specyfikacje platformy (produkowane masowo, dostosowane tam, gdzie to ważne)
Mega Van — wersja podstawowa
- Ładowność: 200 t
- Waga własna: ~190 t (w tym pakiet)
- Prędkość maksymalna (na miejscu): 36 km/h (10 m/s)
- Wspinaczka: 5–10% nachylenia przy 10 m/s (opcjonalne pasy wspomagające)
- Napęd: 4 silniki w kołach, sterowanie wektorowe
Moduły energetyczne
- Główny pakiet: 3–5 MWh (klasa LFP); masa pakietu ~21–36 t
- Moc szczytowa (bateria): 2–4 MW (zarządzany współczynnik C)
- Moduł koła zamachowego: 30–50 kWh, 2–5 MW impuls, ~1–2 t
- Regen: ~70% potencjału zjazdu odzyskane
Co naprawdę robi koło zamachowe
Buforuje moc, nie zasięg. Pomyśl o tym jak o amortyzatorze dla elektronów. Start z ławki? Koło zamachowe daje 2–5 MW przez sekundy, baterie oddychają spokojnie przy 0,5–1,0 C. Zrzucasz 200-tonowy ładunek? Koło zamachowe pochłania szczyt regen, potem powoli przekazuje go do pakietu.
Przepływy energii i pakiety (liczby, które możesz ogarnąć)
Energia na podróż (netto)
| Trasa | Energia / podróż | Notatki |
|---|---|---|
| Krótki i łagodny • 1 km pod górę 3% | ~37 kWh | Regen pokrywa większość zjazdu |
| Przypadek bazowy • 2 km pod górę 5% | ~107 kWh | Dobierzemy klocki według tego |
| Dłuższy odcinek • 3 km przy nachyleniu 5% | ~161 kWh | Większe klocki lub trolejbus |
| Bardziej stromy • 2 km przy nachyleniu 8% | ~156 kWh | Koło zamachowe błyszczy tutaj |
Zakłada 200 t ładunku, 190 t pustego, 10 m/s prędkości przelotowej, 90% układu napędowego, 70% regeneracji podczas zjazdu.
Dobór pakietu według zmiany
3 kursy/godzinę. Planowana głębokość rozładowania 80% dla długiej żywotności.
| Trasa | 10‑godzinna zmiana | 12‑godzinna zmiana | Uwaga |
|---|---|---|---|
| Krótki i łagodny | ~1.4 MWh | ~1.7 MWh | 2 MWh pakiet wygodny |
| Przypadek bazowy | ~4.0 MWh | ~4.8 MWh | 4–5 MWh pakiet |
| Długi/stromy | ~6.0–6.3 MWh | ~7.2–7.5 MWh | Użyj trolejbusu lub więcej czasu na ładowanie |
Pakiet 4 MWh przy średniej mocy 0.32 MW (przypadek bazowy) działa ~12.5 h. Podkładki radzą sobie z resztą; koła zamachowe łagodzą szczyty.
Wstępnie obliczone trasy
Moc na ciężarówkę i ocena podkładki (bazowo: 3 kursy/h)
Ładowanie tylko podczas postojów ~15 min/h (25% czasu pracy). Sprawność ładowarki + pakietu ~90%.
| Trasa | kWh/h | Moc podkładki podczas dokowania | Zalecane |
|---|---|---|---|
| Krótki i łagodny | ~111 | ~0.5 MW | Pojedyncza podkładka na zatokę |
| Przypadek bazowy | ~321 | ~1.5 MW | Podwójne podkładki przy zrzucie |
| 3 km przy 5% | ~483 | ~2.2 MW | Stanowiska + pas trolejowy |
| 2 km przy 8% | ~468 | ~2.1 MW | Stanowiska + skupienie na kołowrotku |
Moc stanowiska ≈ (kWh/godz.) / (0,25 × 0,90). Planujemy tak, aby wszyscy nie podjeżdżali jednocześnie.
Energia floty (bazowa)
20 ciężarówek • 200 t • 3 kursy/godz. • 2 km przy nachyleniu 5%.
| Metryka | Wartość |
|---|---|
| Przepustowość | 288,000 t/dzień |
| Energia transportu | ~155 MWh/dzień |
| Średnia moc floty | ~6.4 MW |
| Obszar terenu (z łopatami/pompami) | ~12–18 MW |
Liczby odpowiadają części 1, aby historia pozostała spójna.
Co daje pas trolejowy (wspomaganie podjazdu)
Zamontuj linię napowietrzną 2–3 MW na odcinku pod górę. Zasilanie wspinaczki bezpośrednio i jednocześnie doładowuje pakiety.
| Przypadek | Netto kWh/wyjazd | Moc potrzebna na placu | Uwaga |
|---|---|---|---|
| Podstawa (bez trolejbusu) | ~107 | ~1.5 MW | Jak wyżej |
| Trolejbus pod górę 2 MW | ~20–40 | ~0.3–0.6 MW | Rekuperacja pokrywa większość zjazdu |
Ponieważ potencjalna energia pod górę to ≈106 kWh/wyjazd przy 2 km/5%, zasilanie tego odcinka eliminuje większość netto poboru.
Opcje ładowania i trolejbusu (wybierz Lego, które lubisz)
Ładowarki na placu rozładunkowym
- 1.5–2.5 MW DC pantograf na zatokę
- Dokowanie podczas rozładunku; serie 3–6 min
- Ciężki autobus AC + bateria na miejscu wygładza zasilanie z góry
Pas trolley pod górę
- 2–3 MW narzutu na podjeździe
- Dostarcza ładowanie podjazdu + podtrzymujące
- Redukuje rozmiar pakietu lub moc podkładki
Gorąca wymiana pakietów (opcjonalnie)
- 5–8 min wymiana na stacji zrzutu
- Dobre dla odległych miejsc bez trolley
- Wymaga zapasowego zbioru pakietów (~10–20%)
Dlaczego nie „po prostu większe baterie”?
Powyżej ~5 MWh na ciężarówkę waga/przestrzeń pakietu zaczyna zabierać ładunek i kapitał. Lepiej utrzymać rozsądne pakiety i dodać energię w ruchu (trolley) lub podkładki o wysokiej mocy. Akumulatory dostarczają energię; koła zamachowe moc.
Orkiestracja floty (jak balet pozostaje płynny)
Mózg przekaźnika
- Planuje okna doków, aby utrzymać niską współbieżność podkładek.
- Stopniuje podjazdy, aby wyrównać pobór mocy.
- Przewiduje zużycie opon i hamulców na podstawie telemetrii; bez niespodzianek.
Zasady kciuka dla mikrogridu
- Podkładki: 1 na 6–8 ciężarówek (przypadek bazowy), 2 na 10 dla zapasu.
- Akumulator na miejscu: rozmiar na 1–2 godziny średniego obciążenia floty.
- Przewymiarowanie PV: 1,5–2,0× średniej do ładowania ciężarówek w świetle dziennym.
Bezpieczeństwo & sąsiedzi (nudne z założenia)
Bezpieczeństwo elektryczne
- Podkładki z blokadą; brak napięcia do pełnego zadokowania.
- Komórki ogniowe paczki są ceramicznie izolowane; wentylacja na zewnątrz, nie do kabin.
- Koło zamachowe w opancerzonym bębnie; łożyska bezpieczne przy awarii; czujniki próżniowe.
Ludzie & spokój
- Panele akustyczne na ładowarkach; flota <75 dBA przy ogrodzeniu.
- Brak spalin diesla, brak NOx. Kurz ograniczany przez zraszacze i utwardzone pasy.
- Oświetlenie jest skierowane tylko w dół; jastrzębie nadal odwiedzają przyszłe jezioro (część 1).
Tap‑to‑open Q&A
„Czy jedna ciężarówka może zasilać drugą?”
Tak, powoli. V2V przez łącze DC przy bezpiecznych prędkościach dla bilansowania. Przeważnie pozwalamy ciężarówkom zasilać teren — z podkładki do baterii — a teren zasila resztę. Mniej kabli na drodze, więcej uśmiechów.
„Co psuje się pierwsze?”
Opony, zawsze opony. Ale odzysk energii + kontrola wektorowa zmniejszają zużycie hamulców do poziomu komediowego, a autonomia zapobiega bohaterstwu na dziurach. Paczki cyklują łagodnie dzięki kołom zamachowym; żywotność wygląda na długą, cichą historię.
„Czy wózek jest wart zachodu?”
Jeśli Twój podjazd jest długi lub stromy, zdecydowanie tak. Usuwa ~100 kWh/trasę przy 2 km/5% i zmniejsza moc podkładki ~2–5×. W przeciwnym razie same podkładki świetnie sprawdzają się w kompaktowych wyrobiskach.
„Czy moglibyśmy działać 24/7 bez zatrzymania?”
Praktycznie tak: dokowanie podczas rozładunku + okazjonalne mikroprzystanki. Z wózkiem paczki docierają do punktów zrzutu bardziej naładowane niż wyruszyły. Balet nie traci rytmu.
Następne: Transport & Flows — lokalny vs globalny (część 8). Czy przewozimy atomy, czy gotowe kształty? Zmapujemy arterie świata.