电动化和自动驾驶技术推动采矿设备市场的增长

电动和自动驾驶机器的创造仍然是采矿设备行业的关键发展和市场驱动力。使用这些类型的机器，可以减少排放并提高生产率，这有利于在采矿环境中工作的人员的安全以及矿山跟上不断增长的全球材料需求的能力。

随着全球人口的持续增长和城市化进程的发展，对金属等各种开采材料的需求正在增加，这将推动整个采矿设备市场的增长。汽车生产、机械设备、基础设施项目的增长以及各行各业向电动化的转变都推动了对采矿业的需求。

例如，Allied Market Research 预测，到 2032 年，全球采矿设备市场将实现 4.1% 的复合年增长率 （CAGR），总价值达到 2008.923 亿美元。该研究公司还预测，到2032 年，地下采矿设备市场也将实现 4.9% 的高增长，达到 329.745 亿美元。

根据该公司的研究，对采矿设备的需求将部分受到对技术更先进的机器的渴望的推动，因为可以帮助以安全有效的方式开采更多材料。采矿设备的电动化和自动化将是其中的关键部分。

IDTechEx 认为，电池、快速充电和自动驾驶的进步将有助于彻底改变全球采矿设备市场。

运营成本是采用电动采矿设备的关键 

采矿设备的电动化并不是一个新概念，但与许多其他行业一样，近年来随着技术的进步，它在市场上的普及率也在增长。IDTechEx 预测，到2044 年，电动矿车行业的价值将达到 230 亿美元，因为该行业的发展量很大。

减排在推动电动化发展中发挥着作用，但并不是唯一的因素。根据 IDTechEx的研究，采矿业占全球二氧化碳 （CO2） 排放量的 2-3%，其中近一半来自用于为采矿设备提供动力的柴油发动机。

然而，可以节省许多总拥有成本 （TCO） 并改善安全性，这将成为该行业转向电动机器的更大驱动力。TCO 方面尤为重要，因为采矿设备是用于完成工作的工具，因此需要为运营提供良好的业务案例。

与柴油动力机器相关的燃料和维护成本可能很高。IDTechEx 估计，一辆150 吨的运输卡车一年可以使用价值超过 850,000 美元的燃料。此外，这些机器中使用的机械系统存在更多磨损点。当它们发生故障时，由于矿山位置偏远，可能需要一些时间才能获得备件。如果发生计划外停机情况，这可能是一个非常昂贵的情况。

另一方面，电机的维护成本往往较低，因为所使用的组件和系统中的磨损点较少。电力的能源成本也较低——矿山可能已经存在电力，因此安装必要的充电基础设施也更容易。

Cat R1700 XE 地下电池电动LHD 采用车载充电技术，有助于延长运行时间

安全也是一个好处，特别是对于地下采矿，消除机器和人类工作的封闭空间的排放至关重要。通常，需要昂贵的通风。通过使用电动机器来消除这种需求将有助于降低采矿作业的成本。还可以消除工作环境中的热量和噪音，有助于改善人员的条件。

Allied Market Research在其关于地下采矿设备市场的报告中表示，内燃机动力机器可能会继续主导该行业，部分原因是现有的基础设施和与之相关的熟悉程度。然而，它确实预计到2032年，电动机将占最大的增长，复合年增长率为11.0%。

IDTechEx表示，由于可能的安全性和成本效益，地下采矿设备的电动化是迄今为止市场重点关注的重点。与露天采矿机相比，地下机器的电动化也更可行，因为它们的尺寸更小，因此电池电量需求更低（高达 500 kWh）。

改进的电池和充电技术将有助于电动化工作

电池和充电技术的进一步发展将是必要的，以确保电动采矿设备的持续使用，特别是对于大型机器。根据 IDTechEx，矿用运输卡车等大型机器可能需要高达 2 MWh。

它在其研究中指出，这种尺寸的电池在技术上已经达到了可以满足市场需求和具有竞争力的价格的地步，并且有几家公司继续开发能够满足采矿设备特定性能要求的电池。

虽然镍锰钴（NMC）和磷酸锂离子（LFP）是目前常用的电池类型，但IDTechEx表示，对其他化学物质的研究，如锂钛氧化物（LTO），以其更快的充电能力而闻名，以及钠离子（Na-ion）可能有利于采矿设备的进一步电动化。

地下采矿设备的电气化有利于在地下矿井密闭空间内工作的人员的健康和安全

为电动机快速充电的能力也将是采矿业更广泛地采用电气化的关键方面。目前，为机器充电可能需要几个小时，但原始设备制造商和供应商希望让这段时间更接近客户在为柴油发动机加油时习惯的时间——大约需要 10-20 分钟。

将传统插电式充电的充电时间缩短到一小时或更短，将有助于实现这一目标。为此，一些原始设备制造商正在研究多枪充电和兆瓦充电。但 IDTechEx 在其研究中指出，与这些系统相关的高速率充电会加速电池退化，从而增加电池更换频率。

电池更换，即将耗尽的电池更换为充满电的电池，是许多地下矿井中使用的一种方法，完成速度相对较快（5-10分钟），可以保持生产率。一些矿山还在测试使用架空接触网线路，为车辆持续充电，例如矿山运输卡车，因为它运行时完全消除了充电的停机时间。

使用架空接触网线，也称为手推车系统，允许电动采矿车辆在运行过程中连续充电

这些和其他解决方案都需要考虑，以改善充电时间和采矿电气化的可行性。

采用自动驾驶机器来克服劳动力挑战

自动驾驶采矿设备的开发和测试已经进行了十多年，卡特彼勒和小松是研究这项技术的两个最著名的原始设备制造商的例子。

劳动力是采矿业实施自动化的关键驱动力。矿山通常位于偏远地区，以尘土飞扬、嘈杂的环境而闻名。通过自动化，可以将人工操作员从这些环境中移除；相反，他们可以在更安静、更安全的位置工作，远程监控或控制设备。

这方面也有可能吸引更多人进入该行业。与许多其他非公路和工业应用一样，进入这些领域的人员短缺。但是，如果正在努力提高采矿作业的安全性和舒适度，并提供使用先进技术的机会，则可能会增加未来工人的兴趣。

通过自动驾驶，工人可以从安全位置远程监控采矿设备，正如小松试验场测试其自主机器的这种操作设置所证明的那样。

采矿也非常适合自动驾驶，这同样是因为矿山的偏远位置和工作的重复性。矿用车辆通常在一天中行驶相同的路线或进行相同的运动，例如挖掘和装载材料到车辆中。这有助于自动驾驶系统的设计，因为与公路车辆的不同驾驶周期相比，有一些已知的模式可以更容易地集成。

此外，与道路应用相比，需要考虑的外部因素更少。机器通常每天在相同的环境中工作，并且只与矿场的其他车辆交互，从而减少了需要训练自主系统以确保安全的物体数量。

多年来，激光雷达和摄像头、软件算法和通信网络等传感器的进步有助于推进采矿业的自动化。这些技术进步使人们能够在各种天气和环境条件下更好地检测各种类型的物体，并能够实现世界各地更多矿场和机器类型的自动化。

当然，仍有开发工作要做，但采用率肯定随着技术能力的增长而增长。IDTechEx 表示，自2010 年代后期以来，自主采矿设备的使用一直处于稳步增长的道路上，在过去 5 年中出现了采用热潮。全球市场上的自动驾驶采矿车辆数量已从 500 辆增长到 1,000 多辆。

随着生产力和安全性的不断实现以及劳动力挑战的持续存在，这些车辆的采用可能看不到尽头。

矿山的偏远位置使它们非常适合使用自动化，例如图中的小松自动运输卡车，因为需要交互的物体较少并导致潜在的安全问题。

扩大自动驾驶解决方案的可用性

2023 年底，自动驾驶技术开发商 Pronto 宣布将其自动运输系统 （AHS）引入智利市场，用于采矿和林业应用。由于智利是锂等矿物的重要供应国，该公司认为利用其技术有助于提取锂，这对于满足日益增长的电动汽车需求是必要的。

AHS 由人工智能（AI）和软件提供支持，旨在快速轻松地应用于各种设备类型。它允许完全自主（4 级）操作，这意味着不需要人工操作员，即使面临寻找熟练劳动力的挑战，矿山也能完成工作。

Pronto 正在与智利的采矿和林业设备销售和租赁服务提供商 RAICO S.A. 合作，最初将其与OEM 无关的系统部署在用于采矿的 Bell 铰接式自卸卡车上。未来，两家公司的目标是支持其他原始设备制造商和应用。

RAICO商务经理Cristóbal Alexandroff在宣布与Pronto合作的新闻稿中表示：“为了支持智利大多数业务对锂和纤维素等关键资源日益增长的需求，自主性将是必要的。“它安全、可靠、环保，将有助于提高智利关键行业的生产力和技术能力。”

原文始发于微信公众号（iHydrostatics静液压）：【i资讯】电动化和自动驾驶技术推动采矿设备市场的增长