Série: Mineração & Materiais • Parte 7
Mega Vans & Volantes de Inércia — Caminhões como Baterias Móveis
No nosso mundo, caminhões não queimam — eles armazenam. Cada “mega van” é um robô de carga de 200 toneladas com algumas megawatts-hora a bordo e um volante de inércia que absorve picos de energia no café da manhã. Eles fazem do transporte parte do sistema elétrico, não uma exceção a ele.
Missão de hoje
Projete o caminhão como um dispositivo de energia primeiro, um veículo segundo.
Publicar rotas pré-calculadas, tamanhos de pack e potência do carregador (sem necessidade de JS).
Provar que podemos minerar e construir super rápido com elétrons silenciosos.
Por que caminhões como baterias (e por que eles aceleram o site)
Movemos a terra em pulsos: carga, subida, descarregamento, descida. Baterias odeiam pulsos; volantes de inércia os adoram. Então cada caminhão faz dois trabalhos: transportar massa e amortecer energia. O resultado é movimento 24/7 com uma microrede mais calma, menos hardware de pico, e um poço que soa como uma biblioteca com academia.
- Armazenamento a bordo transforma cada parada em uma chance de equilibrar a rede.
- Volantes de inércia absorvem picos (lançamentos, descarregamentos), protegendo baterias e carregadores.
- Regen na descida compensa a subida — elétrons descem de elevador.
Especificações da plataforma (produção em massa, customizada onde importa)
Mega Van — linha de base
- Carga útil: 200 t
- Massa vazia: ~190 t (inclui pack)
- Velocidade máxima (site): 36 km/h (10 m/s)
- Subida: inclinações de 5–10% a 10 m/s (faixas de assistência opcionais)
- Tração: 4 motores in-wheel, controle vetorial
Módulos de energia
- Pack principal: 3–5 MWh (classe LFP); massa do pack ~21–36 t
- Potência máxima (bateria): 2–4 MW (taxa C gerenciada)
- Pod do volante de inércia: 30–50 kWh, 2–5 MW de pico, ~1–2 t
- Regen: ~70% do potencial de descida capturado
O que o volante de inércia realmente faz
Ele armazena potência, não alcance. Pense nele como um amortecedor para elétrons. Lançar do banco? O volante de inércia fornece 2–5 MW por segundos, as baterias respiram aliviadas a 0,5–1,0 C. Descarregar uma carga de 200 toneladas? O volante de inércia engole o pico de regen, depois o libera lentamente para o pack.
Fluxos de energia & packs (números que você pode segurar)
Energia por viagem (líquida)
| Rota | Energia / viagem | Notas |
|---|---|---|
| Curto & suave • 1 km com inclinação de 3% | ~37 kWh | Regen paga a maior parte da descida |
| Caso base • 2 km com inclinação de 5% | ~107 kWh | Dimensionaremos as pastilhas com base nisso |
| Transporte mais longo • 3 km a 5% de inclinação | ~161 kWh | Pastilhas maiores ou trole |
| Mais íngreme • 2 km a 8% de inclinação | ~156 kWh | O volante brilha aqui |
Considera carga útil de 200 t, vazio de 190 t, cruzeiro a 10 m/s, 90% de transmissão, 70% de regeneração em descida.
Dimensionamento do pacote por turno
3 viagens/hora. Profundidade de descarga planejada em 80% para longa vida útil.
| Rota | Turno de 10 h | Turno de 12 h | Nota |
|---|---|---|---|
| Curto e suave | ~1.4 MWh | ~1.7 MWh | Pacote confortável de 2 MWh |
| Caso base | ~4.0 MWh | ~4.8 MWh | Pacote de 4–5 MWh |
| Longo/íngreme | ~6.0–6.3 MWh | ~7.2–7.5 MWh | Use trole ou mais tempo de carga |
Um pacote de 4 MWh a 0.32 MW em média (caso base) dura ~12.5 h. As bases cuidam do resto; volantes mantêm os picos controlados.
Rotas pré-calculadas
Potência por caminhão e classificação da base (base: 3 viagens/h)
Carregamento apenas durante paradas ~15 min/h (25% de uso). Eficiência do carregador+pacote ~90%.
| Rota | kWh/h | Potência da base quando ancorada | Recomendar |
|---|---|---|---|
| Curto e suave | ~111 | ~0.5 MW | Uma base por baia |
| Caso base | ~321 | ~1,5 MW | Bases duplas na área de descarregamento |
| 3 km a 5% | ~483 | ~2.2 MW | Pads + faixa de trolley |
| 2 km a 8% | ~468 | ~2,1 MW | Foco em pads + volante de inércia |
Potência do pad ≈ (kWh/h) / (0,25 × 0,90). Programamos para evitar que todos acessem ao mesmo tempo.
Energia da frota (base)
20 caminhões • 200 t • 3 viagens/h • 2 km a 5% de inclinação.
| Métrica | Valor |
|---|---|
| Taxa de processamento | 288.000 t/dia |
| Energia de transporte | ~155 MWh/dia |
| Potência média da frota | ~6,4 MW |
| Envelope do local (com pás/bombas) | ~12–18 MW |
Os números correspondem à Parte 1 para que a história permaneça consistente.
O que uma faixa de trolley oferece (assistência na subida)
Coloque uma linha aérea de 2–3 MW no segmento de subida. Ela fornece energia diretamente para a subida e carrega as baterias ao mesmo tempo.
| Caso | kWh líquido/viagem | Energia da área necessária | Nota |
|---|---|---|---|
| Base (sem trolley) | ~107 | ~1,5 MW | Como acima |
| Trolley em subida 2 MW | ~20–40 | ~0,3–0,6 MW | Regen cobre a maior parte da descida |
Porque a energia potencial em subida é ≈106 kWh/viagem a 2 km/5%, alimentar esse segmento elimina a maior parte do consumo líquido.
Opções de carregamento & trolley (escolha o Lego que você gosta)
Carregadores de área de descarregamento
- 1,5–2,5 MW CC pantógrafo por baia
- Atracar enquanto descarrega; rajadas de 3–6 min
- Barramento AC pesado + bateria do local suaviza corrente upstream
Faixa de trolley na subida
- 2–3 MW de sobrecarga na subida
- Fornece carga de subida + carga lenta
- Reduz tamanho do pack ou classificação do pad
Packs hot-swap (opcional)
- Troca de 5–8 min na estação de descarregamento
- Bom para sites remotos sem trolley
- Requer pool de packs sobressalentes (~10–20%)
Por que não “apenas baterias maiores”?
Acima de ~5 MWh por caminhão, o peso/espaço do pack começa a roubar carga útil e capex. É mais eficiente manter packs razoáveis e adicionar energia em movimento (trolley) ou pads de alta potência. Baterias fornecem energia; volantes fornecem potência.
Orquestração da frota (como o balé se mantém suave)
Cérebro do relé
- Agenda janelas de doca para manter baixa a simultaneidade dos pads.
- Escalonamento das subidas para nivelar o consumo de energia.
- Prevê desgaste de pneus e freios pela telemetria; sem surpresas.
Regras práticas para microgrid
- Pads: 1 para cada 6–8 caminhões (caso base), 2 para cada 10 para margem.
- Bateria do site: tamanho para 1–2 horas de carga média da frota.
- Superdimensionamento PV: 1,5–2,0× a média para carregar caminhões durante o dia.
Segurança & vizinhos (entediante por design)
Segurança elétrica
- Pads intertravados; sem contatos vivos até estar totalmente atracado.
- Células de incêndio do pacote são isoladas com cerâmica; ventilação para fora, não para as cabines.
- Volante em tambor blindado; rolamentos à prova de falhas; sensores de vácuo.
Pessoas & paz
- Painéis acústicos nos carregadores; frota <75 dBA na cerca.
- Sem fumaça de diesel, sem NOx. Poeira controlada com nebulizadores e pistas pavimentadas.
- Iluminação é somente para baixo; falcões ainda visitam o futuro lago (Parte 1).
Q&A toque-para-abrir
“Um caminhão pode alimentar outro?”
Sim, lentamente. V2V através do link DC em taxas seguras para balanceamento. Principalmente deixamos os caminhões alimentarem o local — do pad para a bateria — e o local alimenta o resto. Menos cabos na estrada, mais sorrisos.
“O que quebra primeiro?”
Pneus, sempre pneus. Mas regeneração + controle vetorial reduzem o desgaste dos freios a níveis cômicos, e a autonomia evita heroísmos em buracos. Os pacotes ciclam suavemente graças aos volantes; a vida útil parece um livro longo e tranquilo.
“Vale a pena o trolley?”
Se seu trecho de subida for longo ou íngreme, absolutamente. Isso elimina ~100 kWh/viagem a 2 km/5% e reduz a potência do pad em ~2–5×. Caso contrário, pads sozinhos são ótimos para minas compactas.
“Poderíamos operar 24/7 sem parar?”
Praticamente sim: atracar-enquanto-descarrega + micro-paradas ocasionais. Com o trolley, os pacotes chegam aos depósitos mais carregados do que saíram. O balé não perde o ritmo.
A seguir: Transporte & Fluxos — Local vs Global (Parte 8). Enviamos átomos ou formas acabadas? Vamos mapear as artérias do mundo.