尽管有这么大的空间，但有些东西根本不适合——正如团队在与澳大利亚矿业公司的电气化项目开始时迅速发现的那样FMG集团(FMG)。
“他们对我们说，‘如果你们需要，我们可以给你们送一辆卡车’，”首席集成工程师戴夫·沙利文(Dave Sullivan)说。“我们看到了这辆卡车的照片，它们宽7.6米，高7.2米，长14米。甚至不需要走A34公路就能到这里。”
德国-瑞士跨国公司卡车的庞大规模利勃海尔继续为该项目带来独特的挑战，该项目旨在提供一个零排放的采矿船队。原型测试是在为风力涡轮机设计的设备上完成的海上可再生能源弹射器比如在诺森伯兰郡。沙利文说:“这是英国唯一一个足够大的测功机，能够真正吸收我们在这些轮式电动机上产生的能量。”
这些都是在解决地球上一些最大的车辆通电这一艰巨任务时需要考虑的问题，这些车辆被用于最苛刻和能源密集型的行业之一。
虽然采矿本身就会对环境产生巨大影响，但FMG决心尽量减少其使用的车辆对环境的影响，并制定了到2030年使其采矿业务完全脱碳的雄心勃勃的目标。
“为了实现这一目标，他们遇到了各种各样的问题，”苹果技术总监保罗•麦克纳马拉(Paul McNamara)表示忧伤。“他们必须掌握绿色电力，为此他们需要安装太阳能和风力发电场。他们需要静态存储来帮助管理。”
然而，最大的挑战可能是在澳大利亚内陆挖掘、穿梭和运输铁矿石的数百辆车辆的电气化。进入WAE，它正在利用其赛车磨练的电池专业知识来实现超大尺寸的电气化。
挖深
采矿卡车是车队中最大的车辆，负责在矿山周围运输矿石。WAE是被FMG收购在未来几年内，该公司将从400名员工扩大到1000名员工。该公司正与利勃海尔和FMG旗下的Fortescue Future Industries企业合作，开发和供应电池和燃料电池系统，这些系统将集成到T 264卡车中。在首次交付给FMG之后，这些车辆将提供给其他客户。
满载时，卡车重达400吨- 180吨卡车，220吨有效载荷。目前，他们有柴油-电力动力系统，由柴油发动机驱动发电机，发电机驱动后轮上的电动机。简而言之，该项目将拆除柴油发动机和发电机，并用电池取而代之。
辅助系统——包括转向、冷却、倾卸和刹车的液压动力——使事情变得复杂。目前，它们由柴油发动机驱动，需要交流电源，而电池是直流电源，这意味着需要一个600kW的1.5kV-0.7kV降压转换器。其碳化硅技术可提供98.5%的效率，同时在50ºC的环境温度下实现全功率运行。
参观了WAE的车间，电池组的巨大规模立刻清晰可见。每辆重达1.7吨，将占据一辆汽车的大部分空间——每辆卡车将有8辆，整个电池系统提供1.6兆瓦时的容量。
该项目的目标是实现与柴油动力系统相同的性能，“加油”时间也不例外。“采矿业电气化的挑战在于，你有大型重型设备，需要兆瓦时的存储。所以它需要快速充电，设备需要全天候可用，这是一个商业运营企业，”麦克纳马拉说。
Paul McNamara是WAE的技术总监
WAE电池管理系统(BMS)是推动锂离子电池充电时间低于30分钟的关键组成部分。电池管理单元使用先进的状态检测算法来实现高效的能源使用和最大的充电率，而电池管理单元使用实时远程信息处理技术来最大化电池性能，包括高精度电压和温度监测。BMS算法根据WAE自己的研究数据进行训练，根据电池的确切状态调整充电率。
安全是另一个关键问题。“它必须非常强大，”沙利文说。“仅仅是在卡车上，它就有特定的强度和刚度要求，而且，在这种开采中，有一个真正的环境破坏的机会，比如沉重的岩石落在上面。
“如果你还记得这辆卡车是怎么做的，它停在一个大型挖掘机旁边，挖掘机捡起50吨岩石，然后把它扔进卡车。
“我们不希望发生的事情是，一块石头掉到电池或高压组件上，导致短路。”
非公路电池模块采用坚固耐用的合金框架，在极端条件下使用寿命长。激光焊接电池到母线技术也旨在提高服役可靠性，而外壳由航空级铝制成。
内部传感器测量温度、气体排放、压力和湿度，如果发现问题，将启动灭火系统，向模块注入液体。其他备用系统已经引入，以避免火花产生的威胁，这是一个特别紧迫的问题，在敏感的矿山环境中工作在1500 - 1800伏。
能量回复
WAE还推出了再生制动技术，这种技术最初是为一级方程式赛车设计的，可以在卡车行驶时尽可能多地回收能量。然而，矿山的布局和操作使这成为一项重大挑战。
沙利文说:“他们满载着从坑里出来，却空手而归，所以你能做的‘回复’是有限的。”这一限制因卡车目前使用的“动态制动”而加剧，即使用驱动电机进行制动，从而有效地燃烧掉原本可以使用的能量。
在充电之间的下坡路段进行充电可以将电池寿命延长30-40%。车辆的远程管理和自动操作也为能源效率提供了额外的机会。
“当你开始走下坡路时，你真的想要一个空电池，”沙利文说。“如果你知道这条路线，你知道它的几何形状，你就可以说‘我只给那辆卡车充电60%’。因为，一旦它到达底部，它就会是100%的，我已经捕获了所有的能量。这将进入自动系统的编程，路线和规划，这样你就可以最大限度地利用能量捕获。”
无限的火车
在澳大利亚内陆，从蜘蛛到广阔的开阔沙漠，一切都更大。这些列车也不例外——Fortescue的每列列车长约2.8公里，有多个火车头，共244节车厢，可运送多达3.44万吨矿石。该公司的铁路运营在2021财年消耗了8200万升柴油。
值得庆幸的是，WAE的能量捕获可以改善效率低下的系统。这些矿位于海拔400米的地方，矿石的目的地是港口，这为大规模再生提供了一个独特的机会。
沙利文说:“无限列车的想法是，它将满载着下坡行驶。”“我们希望在下降的过程中尽可能多地从那里捕获能量，并将其全部存储在电池中，这样，当火车转过身来空着回来时，它就完全免费了——它只是使用它捕获的能量。”
Fortescue的列车可达2.8公里长，多台机车可运输多达3.44万吨矿石。WAE的目标是用能源再生技术取代柴油燃料
FMG对这个概念非常有信心，相信它将消除安装可再生能源和充电基础设施的需要，同时“消除”柴油的使用和铁路运营的排放。
然而，每列火车的两到三台机车无法提供足够的动力来实现足够的再生，因此合作伙伴正在开发一种适合21世纪的轻型机车。这些动力车厢将分布在整个列车上，能够吸收、储存能量，然后将能量传回机车。
该团队还与供应商合作，优化电机的再生能力。沙利文说:“典型的火车电机是为传递扭矩和动力而优化的。“这必须是一个稍微不同的视角，它必须围绕发电进行优化。你可以负担得起在提供能量和牵引力方面效率低一点，只要你有恢复能力。复苏方面是更为重要的方面。”
自主和远程操作最终也将有助于最大限度地提高能源效率。司机目前的目标是尽可能快地到达港口，但下降速度需要优化，以达到完美的充电率。
再利用和再循环
随着FMG追求到2030年实现净零排放，合作伙伴将探索在其他地方减排的机会。加装氢燃料电池的电动矿用卡车的增程版，将在矿用中央处理单元之间运行更长的路线。把铁矿石从地下挖出来的巨型工具甚至可以得到电气化处理——把泥土推来推去的推土机，把矿石捡起来放进卡车里的挖掘机，以及钻穿地面的钻机。
麦克纳马拉说:“其中一些东西比采矿卡车更静态，所以我们有一个可以插入的车载动力装置。”“移动电池组移动到不怎么移动的挖掘机上，为挖掘机供电。”
这些电池组可能与采矿卡车上使用的电池组完全相同，这要归功于一个可以形成各种尺寸电池的通用模块。由于商业运作的极端要求，电池在卡车上的使用时间可能只有一到两年，然后就会过渡到静态存储。
“我们还设想在某个时候从静态存储中出来，再制造，回到链条的前面，模块中的许多组件都完好无损，但显然核心单元发生了变化。麦克纳马拉说:“我们试图在矿山周围建立一个广泛的基础设施。
就像采矿卡车和无限列车一样，一个运行中的矿山本身就是一个庞大而笨重的系统——到目前为止，它一直依赖于大量使用污染严重的化石燃料。由于WAE的一些工程技巧，该系统可以变得更具可持续性。
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