鉱業の電動化：車両、発電、転用 2022-2042年

Mining Electrification: Vehicles, Generation, Repurposing 2022-2042

IDTechExレポート「Mining Electrification:2022-2042」は、これらのあまりカバーされていない側面を20年先まで見通すことで、実際に何が起こっているのかを知ることができるユニークなレポートです。商業ベー... もっと見る

出版社	出版年月	価格	ページ数	言語
IDTechEx アイディーテックエックス	2021年8月2日	お問い合わせくださいライセンス・価格情報注文方法はこちら	310	英語

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サマリー

IDTechExレポート「Mining Electrification:2022-2042」は、これらのあまりカバーされていない側面を20年先まで見通すことで、実際に何が起こっているのかを知ることができるユニークなレポートです。商業ベースで310ページに及ぶ分析により、多くの驚きと市場のギャップが明らかになっています。

電化は、コスト、規制、健康、評判、そして残存する埋蔵量のこれまで以上に厳しい場所と性質によって、必然的に起こります。

無人の鉱山が登場し、それが最適であるためには、電動化するしかありません。本レポートでは、なぜ迅速な導入が可能で、競争上の優位性をもたらすのかを説明しています。鉱山では、他の産業に比べて電動化のための強力な市場推進力と選択肢がある場合が多いことを紹介しています。例えば、このレポートで紹介されている新しい技術を使えば、ピットサイド、浸水したピット、塩の洞窟、予備の坑道、山の採石場、海底の採掘場の海などで、必要な電気を蓄えたり、発電したりすることができます。時にはそれ以上に、副収入を生み出すこともあります。

ソーラーや風力発電によるエネルギー自立が鉱山のトレンドですが、それはエネルギー貯蔵量が数時間単位から季節単位へと増加することを意味します。

重力式貯蔵庫、浮動式ソーラー、圧縮空気貯蔵用の洞窟など、必要なときに必要なだけ電力を供給する方法を鉱山がどのように取り入れていくかをご覧ください。このレポートでは、これらのオプションやその他の鉱山に適したオプションを取り上げ、優れた事例を紹介しています。実際、鉱山が疲弊したときには、エネルギーの貯蔵と生産のために完全な再利用に移行することができます。

本報告書は、これらの質問やその他の重要な質問に答えています。

電化の経済的利益が過小評価されており、誤った決定につながっている？

2022-2042年の鉱山用電気自動車のタイプ別台数、コスト、市場価値は？
50社以上のサプライヤーと鉱山の電動化活動を批判的に評価？
イニシアチブ、新しいオプション、技術進歩のロードマップ 2022年～2042年?
電動化を進めている他の産業とのベストプラクティスのベンチマーク？
バッテリー、ハイブリッド、燃料電池の新しい選択肢：サイズ、耐久性、有用性？
太陽電池は電力を倍増し、新しい風力発電はデッドタイムを減らす：いつ、どのように？
自動車や発電機の自律性は電動化と密接な関係があるのか？
鉱山サプライヤーのバリューチェーンを統合する余地はあるか？
鉱山以外でも車両の標準化の余地はあるのか？

なぜなら、10年後には多くの重要な進歩が起こり、それが今の計画や実行可能性の計算に影響を与える必要があるからです。鉱山での6G、ディーゼル車の終焉、燃料電池の最終段階、鉱山用車両のバッテリーの電力倍増などを考えてみてください。

時間のない方にはそれだけで十分ですが、エグゼクティブサマリーと結論は47ページに渡り、博士号レベルの多言語IDTechExアナリストが世界中の鉱山の現状と将来の状況を解説しています。

ディーゼルから電気への新たな移行オプションや、鉱山自体がどのようにして耐用年数のかなり前に他の機能に移行して利益を得ることができるかをご覧ください。例としては、再生可能な電源としての役割、バッテリーなしのグリッドストレージ、化学製品やコミュニティのための低コストのマイクログリッドなどが紹介されています。新たなデータとして、業界の意見、特許、年ごとの技術選択、ベストプラクティスなどを掲載しています。2022年から2042年までの予測と詳細なロードマップを独自に作成しています。

42ページの「はじめに」では、鉱山構成、設備投資、評価、その他のトレンドについて説明しています。

続いて、電気自動車のパワートレインの選択、マイクログリッドのアーキテクチャ、グリッド供給への脅威とその回避策について説明しています。主要な車両サプライヤーが、建設、農業、鉱業のCAMセクターの共通点にどのように関わっているかをご紹介します。

第3章「コストではなく、使用後の利益につながる鉱山の電化」では、62ページにわたって選択肢を説明しています。これらの選択肢のほとんどは、これまでの鉱山レポートには掲載されていませんでしたが、将来的には利益とグリーン・クレデンシャルに大きく貢献するものです。

鉱山施設への電力供給において、なぜ電池は扱いにくいのかを説明していますが、電池を使わない新しいストレージのオプションは刺激的です。鉱山の操業中や再利用後に、鉱山のインフラを活用するバッテリーレス・ストレージをご覧ください。海底の採掘場から山の採石場、深部鉱山、露天掘りまで、あらゆる場所に関連するさまざまな形態の重力貯蔵があります。ここでは、圧縮空気や液体空気からの遅延電力、スーパーキャパシタやフライホイールなどを紹介し、鉱山がどのように世界的なストレージビジネスに貢献できるかを数値化しています。

第4章「エネルギーに依存しない、ゼロエミッションの鉱山電力のための新しいツールキット」では、24ページにわたって鉱山電力のニーズと現在のソリューションについて説明しています。ここでは、太陽光、風力、水力といったゼロエミッション発電のあらゆる選択肢が紹介されています。自家発電したゼロエミッション電力を利用した採掘については、例を挙げて紹介し、マイクログリッド・アーキテクチャについても説明しています。太陽光、風力、水力発電の新しい化学反応やフォーマットが、将来にわたってコスト面でディーゼルに勝ることを示しています。

第5章。「マイニング電気自動車の評価：メーカー23社」では、すべてのサイズの車両と、世界中のサプライヤーの評価を取り上げています。その重要性からバッテリー電気自動車に重点が置かれていますが、ハイブリッドや、ハイブリッドの特殊な形態である燃料電池も含まれています。最新モデル、成功例、今後の展望などを盛り込んでいるため、69ページを要します。

第6章。第6章「自律・遠隔操作型鉱山車両の活動」は、電気自動車が応答時間を10分の1に短縮し、自律技術との親和性が高いことから設けられています。ロボット化された巨大トラックから、鉱山で遠隔操作される水中点検ロボットまで、わずか14ページで紹介しています。IDTechExでは、自動車の自律性に関するドリルダウンレポートを用意しており、技術や予測について詳細に説明しています。

第7章では、「鉱山用電気自動車の実現技術」について29ページにわたって紹介しています。

モーター、バッテリーなどについて説明し、将来のトレンドを予測しています。IDTechExでは、これらすべてのトピックに関する詳細なレポートを用意しています。

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Summary

この調査レポートは、鉱業の電化について20年先まで見通し、詳細に調査・分析しています。

主な掲載内容（目次から抜粋）

要約と結論
はじめに
コストの代わりに終末期所得につながる鉱山電化
エネルギー非依存ゼロエミッション鉱山電力の新しいツールキット
鉱業電気自動車の評価: 23社

IDTechEx report, "Mining Electrification: Vehicles, Generation, Repurposing 2022-2042" is unique in looking at these poorly-covered aspects for 20 years ahead so you can see what is really happening. The commercially-oriented 310-page analysis reveals many surprises and gaps in the market.

Electrification is inevitable, driven by cost, regulations, health, reputation and ever-tougher location and nature of remaining reserves. The unmanned mine has arrived and, to be optimal, it can only be electric. The report explains why faster adoption is possible, giving competitive advantage. Learn how mines often have stronger market drivers and options for electrification than other industries. For example, with emerging technologies described, pit sides, flooded pits, salt caverns, spare mineshafts, mountain quarries and the ocean above sea-floor mining can store or generate required electricity. Sometimes more, creating extra income.

Solar and wind power with energy independence is the mining trend but that means increased energy storage from hours to seasonal. See how mines will incorporate gravity storage, floating solar, caverns for compressed air storage all becoming electricity when needed. The report covers these and other mine-friendly options, with cited examples of excellence. Indeed, mines can transition to full repurposing when they are exhausted - to energy storage and production. Much of the cost of making-good becomes profit from these and other forms of repurposing covered.

The report answers these and other key questions:

Financial benefits of electrification being under-estimated, leading to wrong decisions?

Number, cost and market value of mining electric vehicles by type 2022-2042?
Critical appraisal of electrification activities of over 50 suppliers and mines?
Roadmap of initiatives, new options and technology progress 2022-2042?
Benchmarking best practice against other industries that are electrifying?
New battery vs hybrid vs fuel cell options: size, endurance, usefulness?
Solar doubles power, new wind power has less dead time: how, when?
Autonomy of vehicles and generation intimately linked to electrics?
Scope for consolidation of the mining supplier value chain?
Scope for vehicle standardisation even beyond mines?

Uniquely, it looks in detail at the next twenty years because many pivotal advances will occur after ten years that need to influence planning and viability calculations now. Think 6G in mines, diesel demise, fuel-cell end-game or doubling the electricity in mining vehicle batteries. Later change of course to incorporate such opportunities is expensive and sometimes even impossible with autonomy linked to electrics and in deep mining.

Sufficient in itself for those with limited time, the Executive Summary and Conclusions takes 47 pages to give the current and future mining situation with interpretation by PhD level, multilingual IDTechEx analysts worldwide. See new transition options - diesel to electric and how mines themselves can profitably transition to other functions well before end-of-life. Examples presented include acting as renewable power sources, grid storage without batteries, low-cost microgrids for chemical production and communities. New data includes industry opinions, patents, technology choices by year, best practice. Forecasts and detailed roadmap uniquely span 2022-2042.

The 42 page Introduction explains the mining mix, capex, valuation and other trends. Then see the choice of electric vehicle powertrains, microgrid architectures, threats to grid supply and escape routes. Learn how leading vehicle suppliers span the commonalities of the construction, agriculture, mining CAM sector. Here are examples of best practice in mining and its electrification with choices and technology maturity plus the emissions task ahead.

Chapter 3, "Mine electrification leading to end-of-life income instead of cost" takes 62 pages to explain options, most of which have never-before appeared in mining reports but represent important future contributions to profit and green credentials. We explain why batteries sit awkwardly in the provision of electricity to mine facilities but new battery-less storage options will excite. See battery-less storage leveraging mine infrastructure both during operation and after mine repurposing. Here are gravity storage in different forms relevant to everything from sea-floor mining to mountain quarries, deep mines and open pit. Here is delayed electricity from compressed or liquid air with the lesser place of supercapacitors and flywheels and how mines can serve in the global storage business quantified here.

Chapter 4, "New toolkit for energy-independent, zero-emission mine power", in 24 pages, explains mining power needs and current solutions. This is set against the full breadth of zero-emission generation options - solar, wind and water. Mining by use of self-produced zero-emission electricity is presented with examples and microgrid architecture explained. Here are new chemistries and formats for solar, wind and water power beating diesel on cost over future years. Diagrams and graphs make it clear.

Chapter 5. "Mining electric vehicle appraisal: 23 manufacturers" covers all sizes of vehicle and critical appraisal of suppliers from across the world. Emphasis is on battery electric vehicles because of their importance but coverage includes hybrids and fuel-cell, a special form of hybrid. It needs 69 pages because latest models, successes and intentions are included.

Chapter 6. "Autonomous and remotely operated mining vehicles in action" is there because electrics gives one tenth of the response time and is intimately compatible with autonomy technology. It takes only 14 pages to introduce everything from robotic giant trucks to remotely-operated underwater inspection robots in mines. IDTechEx has drill-down reports on vehicle autonomy giving technology and predictions in great detail.

Chapter 7 presents 29 pages on "Enabling technologies for mining electric vehicles". Motors, batteries and more are explained with future trends predicted. IDTechEx has deep-dive reports on all these topics.

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Table of Contents

1. EXECUTIVE SUMMARY AND CONCLUSIONS

1.1. Purpose and scope of this report

1.2. Primary conclusions in summary

1.3. Drivers and benefits of mining electrification

1.4. Views of mining executives

1.5. IDTechEx mines of the future infogram

1.6. Types of mine emerging

1.6.1. Deep mines, block caving and sea floor

1.6.2. Open pit (open cast) all-electric mine of the future

1.6.3. Electric land and air deep pit vehicles charging from zero emission microgrids

1.7. Making and storing the electricity

1.8. Repurposing with electricity

1.9. Industry trends: zero-emission vehicles and power generation

1.10. Some regional trends

1.11. Industry technical dynamics

1.12. Mining capex trends

1.13. Market forecasts number k electric mining vehicles 2022-2042

1.14. Market forecasts unit price $k mining electric land vehicles 2022-2042

1.15. Market forecasts mining electric land vehicles 2022-2042 - market value $ billion

1.16. Transition from diesel

1.16.1. When mining BEVs have lower up-front price than diesel 2022-2042

1.16.2. Facilitating transition

1.16.3. Evidence of the price parity/ size trend

1.17. Examples of excellence in actual and potential mine electrification

1.18. Mining vehicle market outlook

1.19. Adoption timeline for mining electrification 2022-2032

1.20. Adoption timeline for mining electrification 2032-2042

1.21. Patent analysis

2. INTRODUCTION

2.1. Mining today

2.2. Mining basics

2.3. Mining gets more challenging

2.4. More mining needed

2.5. Threats, incentives, views of mining executives

2.6. Electric vehicles EV vs non-electric vehicles

2.7. Diesel vs battery-electric cost

2.8. Vehicles used in both construction and mining

2.9. Hybrids as interim stage

2.10. Powertrain trends by type of mining vehicle

2.11. Vehicle simplification

2.11.1. Reduce diesel mining vehicle parts by 90% with electrics: same as with cars

2.12. Pollution control

2.12.1. Carbon dioxide emissions from mobile machinery

2.12.2. Emission push for pure electric equipment

2.13. Major equipment manufacturers: 11 examples of CAM coverage

2.14. Dana Oerlikon

2.15. Here come mines electrified then unmanned

2.15.1. Overview

2.15.2. Goldcorp Chapleau unmanned electric mine 2020

2.16. Sustainable mining

2.17. Future of quarrying

2.18. Future of underground mining

2.19. Mining EV manufacturers by type and maturity 2020

2.20. EVs in operation by mine: examples

2.21. Examples of EVs for mines

2.22. Examples: load haul dump LHD

3. MINE ELECTRIFICATION LEADING TO END-OF-LIFE INCOME INSTEAD OF COST

3.1. Overview

3.2. Energy storage classification

3.3. Batteries currently dominate mine stationary energy storage

3.4. Primary conclusions for stationary storage without batteries 2022-2042: big picture

3.5. Primary conclusions for stationary storage without batteries 2022-2042: technology

3.6. Growing energy storage market

3.7. Addressing the issues - technology evolution

3.8. Which technology will dominate the overall battery-less market including mining?

3.9. Gravity storage

3.9.1. Energy Vault

3.9.2. Gravitricity - piston-based energy storage

3.9.3. Mountain Gravity Energy Storage (MGES)

3.9.4. Underground - U-PHES Gravity Power and Heindl

3.10. Compressed air CAES storage

3.10.1. Principles and issues

3.10.2. Example of employing former mines

3.10.3. Drawbacks of CAES

3.10.4. Diabatic Compressed Energy Storage (D-CAES)

3.10.5. Adiabatic - Compressed Air Energy Storage (A-CAES)

3.10.6. Isothermal - Compressed Air Energy Storage (I-CAES)

3.10.7. Main players in CAES technologies

3.10.8. CAES players and projects to 2027

3.11. Liquid Air Energy Storage

3.11.1. Overview

3.11.2. LAES Companies and Projects

3.11.3. LAES Analyst analysis

3.12. Roundup: Different properties for different applications

3.13. Comparison of energy storage devices

3.14. Stationary energy storage without batteries MWh 2041

3.15. Repurposing mines as electricity generators

4. NEW TOOLKIT FOR ENERGY-INDEPENDENT, ZERO-EMISSION MINE POWER

4.1. Progress to CAM electrics with off-grid zero emission

4.2. Making the electricity

4.3. Mining by use of self-produced zero-emission electricity

4.4. Zero emission microgrids: solar, water, wind reinvented

4.5. New options beyond solar: relocatable, much less intermittent

4.6. Open tide "tide stream" power options mimic wind power options

4.7. Comparison of off-grid technology options

4.8. New power generating technology kVA comparison

4.9. Airborne Wind Energy developers

4.10. Open sea wave power technologies

4.11. Green hydrogen from renewables

4.12. Photovoltaics

4.12.1. Rio Tinto solar mine

4.12.2. What is fitted on satellites appears on mining microgrids and vehicles later

4.12.3. Solar bodywork

4.12.4. Solar gensets

4.12.5. Envision Solar transportable solar tracks the sun

4.12.6. Floatovoltaics for coal mining and gravel pits

4.12.7. Anatomy of a typical solar + battery microgrid

4.12.8. Solar vs diesel cost analysis

5. MINING ELECTRIC VEHICLE APPRAISAL: 23 MANUFACTURERS

5.1. Artisan Vehicle Systems (Sandvik)

5.2. BYD

5.3. Caterpillar

5.4. Deere & Co

5.5. Energetique Mining Vehicles

5.6. Epiroc

5.7. ETF Mining

5.8. GE Mining

5.9. Hitachi

5.10. Kiruna

5.11. Komatsu including Joy Global, Le Tourneau

5.12. Liebherr Group

5.13. LuiGong

5.14. Maclean Engineering

5.15. Medatech

5.16. Miller Technology

5.17. Normet

5.18. OJSC Belaz

5.19. Partisan Motors

5.20. RDH Scharf

5.21. Sandvik

5.22. Sany

5.23. Volvo Group

6. AUTONOMOUS AND REMOTELY OPERATED MINING VEHICLES IN ACTION

6.1. Overview

6.2. Challenges

6.3. Built Robotics

6.4. Mine rescue Gemini Scout

6.5. Mine inspection AZO Robotics

6.6. Mine monitor Julius

6.7. Underwater UNEXMiN

6.8. Drilling rig Epiroc Simba W6-C

6.9. Giant dump trucks Komatsu

6.10. Quarries Volvo

6.11. GMG mining robot guidelines

7. ENABLING TECHNOLOGIES FOR MINING ELECTRIC VEHICLES

7.1. Seven key EV enabling technologies for mining EVs

7.2. Overview of electrics in mining vehicles

7.3. Traction motors

7.3.1. Overview

7.3.2. Operating principles for EV use

7.3.3. Electric motor choices in EVs for CAM applications

7.3.4. Example: Le Tourneau and others

7.3.5. Choices of motor position

7.3.6. Saminco

7.3.7. Siemens

7.3.8. Motor trends: Protean Electric, Lightyear, YASA

7.3.9. Ziehl-Abegg in-wheel drive for trucks etc.

7.3.10. Possible long term trend of motor technology

7.4. Batteries and supercapacitors

7.4.1. Overview

7.4.2. Battery requirements for CAM electric vehicles

7.4.3. Example: JCB excavators

7.4.4. Future W/kg vs Wh/kg 2020-2030

7.4.5. Energy density 2020-2030

7.4.6. Disadvantages of Li-ion batteries

7.4.7. Forecast of Li-ion battery cost (industrial) $/kWh)

7.4.8. Battery packs

7.4.9. BYD

7.4.10. Akasol

7.4.11. Lithium Storage GmbH

7.4.12. Battery Packs - Saminco

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