Första eldrivna gruvskrotaren har ett batteri på 1,8 ton

2021-03-23 06:00  

I konkurrens med branschjättarna blev uppstickaren Jama från Skellefteå först med en dedikerad skrotningsmaskin. Nu, 25 år senare, lanserar de sin första batteriskrotare och utvecklar fjärrstyrning av ett riskfyllt arbetsmoment.

Enligt tillverkaren Jama Mining Machines är den världens första helt eldrivna skrotningsmaskin, med 1,8 tons batteri på 160 kilowattimmar från ”Skelleftegrannen” Northvolt.

Batterisystemet är speciellt utvecklat för gruvindustrins krav på säkerhet och robusthet, även detta en världsnyhet enligt Jama, och såväl batteri- som drivlinelösning har utvecklats i samarbete med Epiroc.

Den 31 ton tunga maskinen baseras på den dieseldrivna skrotaren Jama SBU 8000, och heter kort och gott SBU 8000E.

– Dieselmotorn har ersatts av en elmotor på 160 kilowatt med styrenheter, som drivs av en modulbaserad batterilösning som matas med 100 kilowatt laddeffekt via kabel under arbetet, säger Jamas vd Rickard Lindgren.

Jama Mining Machines har lanserat världens första helt eldrivna skrotningsmaskin. Foto: Jama

”Kraften blir närmast oändlig”

Att gruvmaskiner drivs av el via kabel under produktion är i sig inget nytt, men framdriften sker traditionellt med diesel.

– Batteriskrotaren kör på batteri mellan orterna och laddar medan den jobbar, så kraften blir närmast oändlig, säger Rickard Lindgren.

Läs mer: Epiroc-vd: ”Gruvbranschen förändras i grunden”

Förutom minskade koldioxidutsläpp ger batteridrift flera fördelar i underjordsgruvor. När avgasmängderna minskar, kan man dra ner på den kostsamma ventilationen.

– Dessutom slipper man släpa ner diesel i gruvorterna, och som med alla elmotorer får man mycket mindre underhåll än vad dieselmotorerna kräver, säger Rickard Lindgren.

Skrotning var en livsfarlig arbetsuppgift

Att ”skrota” innebär i det här sammanhanget att rensa bort löst berg efter sprängning. För inte så länge sedan var uppgiften direkt livsfarlig: man använde i viss mån ombyggda gräv- och lastmaskiner, men långt in i modern tid gjordes det ofta för hand med vanliga järnspett.

På 1990-talet gjorde LKAB, Boliden och Zinkgruvan en gemensam upphandling. De efterlyste en särskilt utvecklad skrotningsmaskin, som kunde standardisera tekniken och lösa uppgiften på ett säkrare sätt.

Läs mer: Restgaser i Sydafrika blir el med svensk stirlingteknik

Och det blev lilla Jama, nyss uppstått ur resterna av ett konkursbo, som kom först med den dedikerade skrotningsmaskinen. I konkurrens med gruvmaskinjättar som Atlas Copco och finska Normet.

– Jama tog 15 maskiner på ett bräde. Det var början till företaget av i dag, säger Rickard Lindgren.

Fjärrstyrda maskinen har testkörts på 300 meters djup

I dag är Jama inne på fjärde generationens skrotare, exklusive batterimaskinen, och har en nästan hundraprocentig marknadsandel i Sverige.

Men även med moderna maskiner är skrotning ett av de mest riskfyllda momenten i en gruva. Dessutom tappar man mycket tid på att spränggaserna måste vädras ut efter skjutning, innan bemannade maskiner kan gå in och jobba.

Mittuniversitetet har byggt ett ”gruvlabb” i Sundsvall, som så långt möjligt ska efterlikna en verklig gruvmiljö. Foto: Mittuniversitetet

Därför intresserar sig flera aktörer för fjärrstyrd skrotning, och under vintern har Jama deltagit i fältförsök tillsammans med Boliden. Den batteridrivna skrotningsmaskinen har jobbat på 300 meters djup i västerbottniska Kankbergsgruvan, medan operatörerna suttit uppe på marknivå.

– Det har varit riktigt häftigt, försöken har visat att det verkligen fungerar. Jag är väldigt optimistisk gällande tidplanen, det borde vara möjligt att släppa en fjärrstyrd skrotare inom ett år, säger Rickard Lindgren.

Men både fjärrstyrningsutvecklingen och batterimaskinens introducering har försenats av pandemin.

– Vi skulle egentligen åkt runt till gruvorna och demonstrerat den nu under våren, men har fått skjuta på det till hösten. Men intresset är stort både i Sverige och Finland, och vi räknar med att det händer väldigt mycket de närmaste åren, säger Rickard Lindgren.

”Batteridriften gav fördelar för fjärrstyrningen”

Tillsammans med Boliden och Mittuniversitetet har Jama testat att fjärrstyra den batteridrivna skrotningsmaskinen i en operativ gruva. Fjärrstyrningen vidareutvecklas nu i ett specialbyggt ”gruvlabb” i Sundsvall.

– Så vi fick testa både batteridrift och fjärrstyrning. Och som en liten bonus visade det sig att batteridriften gav fördelar för fjärrstyrningen som vi inte räknat med, säger Bolidens projektledare, utvecklingsingenjör Lisa Önnerlöv.

Vid vanlig skrotning körs maskinen på diesel vid framdrift, och produktionsarbetet drivs av el via kabel. Man måste dessutom ha vatten inkopplat för att bevattna bergmassorna och minska dammbildningen.

– Men batteriladdningen räcker både för framdrift och för att skrota en hel salva, och åtminstone vissa gånger fungerade det att skrota utan att vattna. Så vi behövde inte skicka fram folk för att koppla in elkablar och vattenslangar, säger Lisa Önnerlöv.

Överföringen har gjorts med wifi.

– Vi har prioriterat att få fram en prototyp som skulle kunna användas ganska snart. I ett scenario där man har flera fjärrstyrda maskiner som arbetar nära varandra, kanske man får använda ett annat system, säger Lisa Önnerlöv.

En av Jamas konventionella dieselskrotare under arbete i LKAB:s gruva i Malmberget. Även med moderna maskiner är skrotning en av underjordsgruvans farligaste jobb. Foto: Tommy Harnesk

Man har utgått från tre primärkameror på maskinen. En på ena sidan av hytten, och två i stereo på den andra, för att kunna presentera bildinformation i både 2D och 3D. För ljudupptagning användes en vanlig trådlös mikrofon.

– Först presenterade vi bilden i 3d-headset, men operatörerna tyckte det blev obekvämt och opraktiskt. Så mot slutet gick vi över till en projektorlösning där operatören hade aktiva 3D-glasögon och såg bilden på en delad projektorduk. Det funkade jättebra, säger Lisa Önnerlöv.

Därför är skrotning svårare att fjärrstyra än annat – ”Magkänsla”

Bolidens långsiktiga mål är att driva gruvan 24 timmar om dygnet utan människor i farliga områden. Men skrotning är ett svårare moment att fjärrstyra än många andra arbetsuppgifter i en gruva, som borrning eller lastning. Detta eftersom skrotningsoperatörerna till stor del bedömer bergets beskaffenhet med hörsel, känsel, erfarenhet och ”magkänsla”.

– Men enligt enkäter vi gjort bland testförarna så kan man till stor del få den information man behöver rent visuellt, och ljudet har funkat jättebra. Samtidigt som föraren slipper distraheras av skakningarna och vibrationerna i maskinen, säger Lisa Önnerlöv.

Parallellt med fälttesterna har Mittuniversitetet byggt ett ”gruvlaboratorium” på campus i Sundsvall – en ljustät miljö med skrovliga bergytor för att så långt som möjligt efterlikna en verklig gruva. Där har man installerat både lidar och kameror för att mäta bergytornas geometri.

– De kommunicerar med en dator som kodar informationsströmmen och skickar den till en operatör på annan plats. I vårt fall sitter han bara utanför dörren, men med bra nätverkskoppling kan han ju sitta i princip var som helst, säger projektledaren Mårten Sjöström, professor vid Mittuniversitetets forskningscentrum Sensible Things that Communicate.

Den modulbaserade batterilösningen som matas med 100 kilowatt laddeffekt via kabel under produktion. Foto: Jama

Förstärkt verklighet på distans

Där fälttesterna fokuserade på videoinfångning och presentation, ska försöken i gruvlabbet även införa så kallad Augmented Telepresence (AT) i fjärrskrotningen. AT liknar augmented reality, men appliceras i en situation med ”fjärrnärvaro”.

– Man kan kalla det förstärkt verklighet på distans. Det är en högkvalitativ videokommunikation där man adderar ytterligare information ovanpå det som användaren faktiskt ser, till exempel en 3d-struktur av gruvväggen för att tydliggöra lösa sprängstenar, säger Mårten Sjöström.

De praktiska testerna har försenats av pandemin, men Mårten Sjöström hoppas att man kan komma igång så snart som möjligt:

– Det är ganska komplexa frågeställningar som ska utvärderas, men en viktig del av det hela är: Vad måste man veta för att bygga ett bra, förstärkt fjärrstyrningssystem? Hur upplever operatören ett sådant system? Vilken information behöver operatören ha? Och hur ska ingenjören bygga ett system som ger den informationen?

Mårten Sjöström framhåller att forskningen i gruvlabbet kan komma till nytta i olika verksamheter, inte bara vid gruvskrotning.

– Sådan här fjärrstyrning har fördelar i många industrier. Man kan bygga bort förarhytter, få bort operatörer från farliga uppgifter, skapa en behagligare arbetsmiljö, med mera, säger han.

Skellefteåföretag inne på fjärde generations maskiner

Jama Mining Machines AB uppstod i början av 1990-talet, när verkstadsbolaget Jama Mekaniska köpte upp konkursboet efter gruvmaskinsutvecklaren Basks Mekaniska i Norsjö.

1995 gick Sveriges tre största gruvbolag, LKAB, Boliden och Zinkgruvan Mining, samman och upphandlade en dedikerad skrotningsmaskin med gemensam specifikation. Tre tillverkare kontaktades: storbolagen Atlas Copco och Normet, samt uppstickaren Jama – som vann upphandlingen med en egenutvecklad prototyp.

I dag är Jama inne på fjärde generationens skrotningsmaskin, och tillverkar även annan gruvutrustning som laddfordon, borrkassetter, betongsprutor med mera. Deras största kunder är LKAB, Boliden och Zinkgruvan, och huvuddelen av försäljningen sker i Sverige. Delar av produktionen exporteras dock till gruvor i Finland och på Irland.

All tillverkning sker i Skellefteå. Företaget har cirka 40 anställda och omsätter drygt 130 miljoner kronor.

Faktaruta fjärrstyrningsprojektet

Projektet kallas Remote S – System för fjärrskrotning, och utförs inom det strategiska innovationsprogrammet Swedish Mining Innovation

Ett fjärrskrotningssystem (Remote Operated Scaling System, eller Ross) med visuell och auditiv återkoppling har fälttestats i Bolidens gruva i Kankberg, för att utvärdera hållbarhet, skrotningprestanda och upplevd kvalitet.

Vidare har ett Augmented ROSS (Aross) skapats i ett gruvliknande laboratorium hos Mittuniversitetet, med teknik för förstärkt fjärrnärvaro (Augmented Telepresence) för att stödja operatören med förbättrad och kompletterande information.

Augmented Telepresence kombinerar Telepresence med Augmented Reality. Telepresence syftar normalt på högkvalitativ videokonferens, där användarupplevelsen ska vara tillräckligt bra för att fjärrdeltagare nästan ska uppfattas som fysiskt närvarande. Augmented Reality inkluderar artificiell information från databaser, data eller bildanalys i realtid.

Genom att kombinera dessa två tekniker vill man göra det möjligt att manövrera en skrotningsmaskin på distans från en säker plats.

Projektpartners är Mittuniversitetet, Boliden Mineral AB, Jama Mining Machines AB, och Kankes Construction.

Tommy Harnesk

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt