Phát hiện một xe tải Trung Quốc liên tục di chuyển, không phát ra tiếng động, âm thầm khai thác 190 triệu tấn 'kho báu'

Mẫu xe tải khai mỏ chạy hoàn toàn bằng điện tại Trung Quốc vừa được đưa vào vận hành với bộ pin natri-ion dung lượng 676 kWh, có thể sạc đầy trong 20-25 phút và được thiết kế chịu hơn 8.000 chu kỳ sạc. 

Chiếc xe được đưa vào khai thác tại mỏ Tangshan Sanyou, do Hina Battery và Tonly Heavy Industry phối hợp phát triển. Tangshan Sanyou là một mỏ đá vôi với trữ lượng khoảng 190 triệu tấn.

Đây được giới thiệu là xe tải khai mỏ chạy hoàn toàn bằng pin natri-ion đầu tiên được đưa vào hoạt động thực tế.

Mẫu xe được phát triển trên nền tảng xe tải mỏ TLE120 của Tonly Heavy Industry, sau đó điều chỉnh để tích hợp hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn. Khác ôtô điện thông thường, phương tiện trong mỏ thường di chuyển trên những tuyến đường tương đối ngắn nhưng phải chuyên chở tải trọng lớn, làm việc với cường độ cao và lặp lại liên tục.

Vì vậy, khả năng cung cấp dòng điện ổn định cho động cơ, độ bền và thời gian sạc được đặt lên hàng đầu thay vì khả năng tăng tốc.

"Trái tim" của chiếc xe là hệ thống pin Haixing do Hina Battery phát triển, có tổng dung lượng 676 kWh. Các tế bào pin đạt mật độ năng lượng 165 Wh/kg, trong khi kết cấu bộ pin được tối ưu để duy trì dòng điện lớn cho hệ thống truyền động nhưng vẫn đảm bảo ổn định nhiệt.

Nhà sản xuất chưa công bố quãng đường chiếc xe có thể hoạt động sau mỗi lần sạc. Tuy nhiên, một trong những thông số đáng chú ý nhất là khả năng nạp điện từ 0 lên 100% chỉ trong khoảng 20-25 phút.

Tốc độ này đặc biệt quan trọng đối với ngành khai khoáng. Xe tải mỏ thường phải vận hành nhiều giờ liên tục, nên thời gian nằm chờ sạc càng lâu thì hiệu suất khai thác càng giảm. Khả năng bổ sung toàn bộ năng lượng trong chưa đầy nửa giờ cho phép phương tiện nhanh chóng trở lại dây chuyền vận chuyển.

Bộ pin cũng được thiết kế để vượt 8.000 chu kỳ sạc - xả ngay cả trong điều kiện sử dụng và sạc liên tục với cường độ cao. Theo nhóm phát triển, tuổi thọ này được tính toán để gần tương ứng với vòng đời vận hành của chính chiếc xe, qua đó hạn chế nhu cầu thay thế bộ pin trong quá trình sử dụng.

Nếu một chu kỳ tương ứng với một lần sạc - xả hoàn chỉnh mỗi ngày, 8.000 chu kỳ về lý thuyết tương đương gần 22 năm. Trong thực tế, xe tải mỏ có thể trải qua số chu kỳ tương đương cao hơn mỗi ngày, nên tuổi thọ tính theo năm sẽ phụ thuộc đáng kể vào cường độ khai thác.

Một lợi thế khác của natri-ion là khả năng hoạt động trong môi trường nhiệt độ thấp. So với nhiều loại pin lithium-ion, công nghệ này có thể duy trì hiệu suất tốt hơn khi nhiệt độ giảm, phù hợp với các mỏ lộ thiên tại những khu vực có mùa đông khắc nghiệt.

Natri cũng là nguyên tố có trữ lượng dồi dào và phân bố rộng hơn lithium. Đây được coi là lợi thế tiềm năng về chi phí và chuỗi cung ứng nếu công nghệ được sản xuất ở quy mô lớn.

Tuy nhiên, natri-ion vẫn có nhược điểm đáng kể về mật độ năng lượng. Điều này thể hiện ngay trên chiếc TLE120 mới.

Các phiên bản trước của cùng nền tảng sử dụng pin lithium sắt phosphate (LFP) từng được trang bị bộ pin dung lượng tới 801 kWh, cao hơn khoảng 18% so với mức 676 kWh của phiên bản natri-ion. Mật độ năng lượng thấp đồng nghĩa bộ pin natri-ion phải lớn hoặc nặng hơn nếu muốn tích trữ lượng điện tương đương.

Đây là hạn chế lớn đối với ôtô con, nơi trọng lượng và không gian ảnh hưởng trực tiếp đến tầm hoạt động. Tuy nhiên, với xe tải khai mỏ, bài toán có phần khác. 

Phương tiện hoạt động trên tuyến đường cố định, thường xuyên quay về khu vực có trạm sạc và bản thân đã có kích thước, tải trọng rất lớn. Vì thế, ưu thế về độ bền, khả năng sạc nhanh, hoạt động ở nhiệt độ thấp và chi phí có thể quan trọng hơn việc tối đa hóa mật độ năng lượng.

Chiếc TLE120 tại mỏ Tangshan Sanyou cũng đóng vai trò như một phòng thử nghiệm ngoài thực địa. Thay vì chỉ đánh giá pin trong phòng thí nghiệm, hệ thống sẽ phải chịu tải trọng lớn, bụi, rung động, thay đổi nhiệt độ và quá trình sạc - xả liên tục của hoạt động khai khoáng.

Theo CPG