بازسازی کامیونهای معدنی، مسیری جایگزین برای برقیسازی
Darren Kwok، مدیر بخش برقیسازی و فناوری معدن در شرکتPerenti، به MINE Australia گفت: «در صنعت ما، میخواهیم پیش از آنکه چیزی را به مرحله تولید انبوه برسانیم، آن را درک کنیم.» او در حال بحث در مورد این بود که چگونه شرکتهای معدنی میتوانند با برقیسازی، عملیات خود را به سرعت کربنزدایی کنند، بهویژه اکنون که محدودیتهای مربوط به آمادگی و مقیاس این فناوری در حال برطرف شدن است.
بسیاری از شرکتها در مسیر برقیسازی ناوگان معدنی خود قرار دارند. برای برخی، این اتفاق به سرعت در حال رخ دادن است، در حالی که برخی دیگر با احتیاط عمل کرده و در حال کسب همان درکی هستند که Kwok به آن اشاره کرد. با این حال، بسیاری از اپراتورها و صاحبان معادن، این عصر جدید عملیات را در چشمانداز خود میبینند.
Fabiana Cavalcante، مدیر جهانی بخش e-Power موبایل در شرکتABB، در پاسخ به سؤالی در مورد تمایل فعلی به خودروهای معدنی با نیروی باتری میگوید: «در سطح جهانی، تقاضا به سرعت رشد کرده است.» او ادامه میدهد: در حالی که اهداف پایداری به این حرکت شتاب میبخشند، محرک اصلی برای بسیاری از اپراتورها، هزینه است.
در این مورد، او به هزینههای عملیاتی (opex) اشاره دارد تا هزینههای سرمایهای(capex) . شرکتهای معدنی، مانند همیشه، به دنبال کاهش هزینهها و افزایش بهرهوری هستند.
مؤسسه حقوقی متخصص Gilbert + Tobin مستقر در استرالیا میگوید که در سال ۲۰۲۵، بخش فلزات و معدن با یک «طوفان تمامعیار» روبرو است: تغییرات ژئوپلیتیکی، عدم قطعیت مالی، تحولات فناورانه و نوسانات در تقاضاهای زیستمحیطی، اجتماعی و حاکمیتی(ESG) . با این حال، این مؤسسه ادامه میدهد: شرکتهای معدنی که به موفقیت دست خواهند یافت، آنهایی خواهند بود که بین سودآوری و پایداری، بهرهوری و مسئولیتپذیری، و نوآوری و سازگاری، تعادل برقرار کنند.
کاهش هزینههای عملیاتی: انگیزهای برای برقیسازی کامیونهای معدنی
انگیزه برای برقیسازی عملیات معدنی با افزایش تحقیقات و شواهد واقعی تقویت میشود که آنچه را که ۱۰ تا ۱۵ سال پیش عمدتاً یک فرضیه بود، تأیید میکند: برقیسازی میتواند هزینههای عملیاتی را کاهش دهد، بهرهوری را افزایش دهد، اثرات زیستمحیطی را کم کند و ایمنی کارگران را بهبود بخشد.
وسایل نقلیه و ماشینآلات دیزلی بزرگترین عامل انتشار گازهای گلخانهای در سایتهای معدنی هستند. شرکت GlobalData پیشبینی میکند که دیزل متحرک مسئول ۲۵ تا ۹۰ درصد از انتشارات Scope1 در معادن سطحی است. با افزایش فشار برای کربنزدایی و نزدیکتر شدن مهلتها، واضح است که وسایل نقلیه و ماشینآلات بخش مهمی از راهحل هستند.
منافع به انتشار گازها محدود نمیشود: کاهش هزینههای عملیاتی از طریق کاهش هزینههای سوخت و نگهداری کمتر، از دیگر مزایای یک ناوگان برقیشده است. گزارش 2024-2020 کنسرسیوم معادن الکتریکی (EMC) این موضوع را تأیید میکند؛ این گزارش از طریق مدلها و تحلیلهای سناریوی خود نتیجه میگیرد که بازده مالی مثبت و قوی برای برقیسازی وجود دارد، به طوری که ارزش خالص فعلی هزینه به تنها ۵۶ درصد سناریوی معادل دیزلی کاهش مییابد.
Cavalcante میگوید: «وسایل نقلیه باتری-الکتریکی مسیری روشن برای کاهش هزینه کل مالکیت (Total Cost of Ownership) ارائه میدهند.» او میافزاید که کاهش هزینهها ناشی از مصرف سوخت کمتر، نگهداری سادهتر و افزایش عمر دارایی است.
ABB اشاره میکند که اینها مزایایی هستند که شرکتهای معدنی استرالیا به خوبی از آنها آگاهند و به گزارش نوسازی معدن خود استناد میکند که نشان میدهد ۷۳ درصد آنها قصد دارند تا سال ۲۰۳۰ حداقل ۲۵ درصد از ناوگان خود را برقی کنند که از میانگین جهانی پیشی میگیرد. Cavalcante ادامه میدهد: این امر نشاندهنده تمایل قوی نه تنها برای کاهش انتشارات، بلکه برای کاهش هزینههای سوخت، نگهداری و تهویه است.
یک مانع در گزارش EMC شناسایی شده است: «بازده مالی [سرمایهگذاری در برقیسازی] برای بسیاری در این صنعت یک چالش است، به دلیل نیاز به سرمایهگذاری اولیه و عدم قطعیت در مورد عملکرد عملیاتی آینده.
با این حال، ممکن است راهحلی وجود داشته باشد، راهحلی که ABB قبلاً کارایی آن را ثابت کرده است: بازسازی کامیونهای معدنی دیزلی به باتری-الکتریکی.
مزایای بازسازی یک کامیون حمل بار
سال گذشته، ABB بازسازی یک کامیون حمل بار Euclid R85B دیزلی ۳۰ ساله را به یک وسیله کاملاً الکتریکی تأیید کرد و آن را در اندازه خود «اولین در جهان» نامید.
به گفتهCavalcante، این کامیون که در معدن Kocaeli-Körfez شرکت Nuh Cement در ترکیه به کار گرفته شد، یک نمایش واقعی از این بود که چگونه مزایای هزینه کل مالکیت (TCO) و پایداری میتوانند همسو شوند.
این بازسازی سالانه تقریباً ۱۰۰٬۰۰۰ لیتر دیزل صرفهجویی میکند و در همین دوره، ۲۴۵ تن از انتشار دیاکسید کربن میکاهد. او استدلال میکند: «اما توجیه اقتصادی بزرگتر، جنبه مالی آن است: صرفهجویی در سوخت، کاهش هزینههای نگهداری به دلیل قطعات متحرک کمتر و افزایش عمر وسیله نقلیه بدون هزینه سرمایهای خرید تجهیزات جدید.
Cavalcante میافزاید که با ارتقاء سیستم انتقال قدرت به جای تعویض کامیون، شرکتهای معدنی میتوانند هزینههای سرمایهای را برای سالها به تعویق بیندازند و در عین حال عملکرد را بهبود بخشند. تغییر به کامیونهای باتری-الکتریکی همچنین میتواند بهرهوری را از طریق گشتاور و شتاب نرمتر افزایش دهد، که به معنای زمان چرخه سریعتر و بهرهبرداری بهتر است.
Cavalcante میگوید: «وقتی صرفهجویی در سوخت، کاهش خدمات و افزایش زمان کارکرد را با هم ترکیب میکنید، هزینه طول عمر یک دارایی برقیشده اغلب ۲۵ تا ۵۰ درصد کمتر از معادل دیزلی آن است.» او ادامه میدهد: و بله، کاهش انتشارات و بهبود کیفیت هوا حیاتی هستند، اما برای اکثر اپراتورها، این سود نهایی است که توجیه اقتصادی را پیش میبرد.
بسیاری از معادن متوجه خواهند شد که بازسازی کامیون در عرض چند سال هزینه خود را بازمیگرداند، به ویژه هنگامی که قیمتهای نوسانی دیزل و مشوقهای ESG در نظر گرفته شوند.
به نظر میرسد این پیشنهاد در حال جلب توجه است. سال گذشته، شرکت Electric Power Conversion Australia (EPAC) مستقر در Perth، "ماشین سبز" خود را به جهان معرفی کرد؛ یک بازسازی باتری-الکتریکی از یک دامپتراک معدنیCaterpillar 777. این وسیله نقلیه میتواند با یک بار شارژ کامل تا هشت ساعت کار کند و با استفاده از فناوری شارژ هوشمند در کمتر از یک ساعت شارژ شود. این شرکت میگوید که متعهد به تبدیل تا ۷۰ کامیون در سال است.
ملاحظات هزینه کل مالکیت (TCO)
برای معادن و صاحبان معادنی که پتانسیل بازسازی را در نظر میگیرند، مدلسازی TCO کلیدی است. در نظر گرفتن هزینه آن در مقابل ادامه کار با دیزل، با در نظر گرفتن روندهای قیمت سوخت، عمر مورد انتظار باتری، فواصل سرویس، هزینههای انرژی و جریمههای کربن، مهم است. Cavalcante میگوید: در بسیاری از موارد، محاسبات از قبل به نفع برقیسازی است.
عوامل دیگری نیز برای در نظر گرفتن وجود دارد، از جمله:
پروفایل حملونقل: چرخههای با فاصله متوسط و ثابت برای وسایل نقلیه باتری-الکتریکی ایدهآل هستند.
زیرساخت: شامل ایستگاههای شارژ در محل، ارتقاء احتمالی شبکه برق یا ادغام با انرژیهای تجدیدپذیر.
زمان توقف وسیله نقلیه: در طول بازسازی، که گاهی اوقات میتواند ماهها طول بکشد.
Cavalcante میگوید تبدیل همزمان ناوگانی از کامیونها میتواند امور را سادهتر کرده و مزایای هزینه را افزایش دهد.
همچنین مهم است که طرحی بسازید که با استراتژی کلی ناوگان شما همسو باشد. دو سؤال کلیدی این است: «آیا بازسازی یک پله برای رسیدن به برقیسازی کامل است؟ آیا زیرساخت میتواند به وسایل نقلیه الکتریکی آینده نیز خدماترسانی کند؟
بازسازی به عنوان یک گزینه در استرالیا
یکی از عواملی که به موفقیت بازسازی Nuh Cement و ABB کمک کرد، موقعیت معدن در ترکیه بود. کامیون با بار کامل در مسیری سراشیبی با شیب متوسط ۱۸ تا ۲۰ درصد حرکت میکرد که امکان استفاده از ترمز احیاکننده برای شارژ مجدد باتری در حین پایین آمدن را فراهم میکرد. پس از تخلیه، کامیون میتوانست با استفاده از انرژی الکتریکی بازتولید شده به بالای تپه بازگردد.
مناطق معدنی مانند استرالیای غربی لزوماً چنین عوارضی را ارائه نمیدهند. بنابراین، ممکن است به باتریهای بزرگتر یا برنامههای شارژ بهینهسازی شده برای جبران نیاز باشد. Cavalcante میگوید: آب و هوا نیز مهم است. در مناطق گرم یا سرد، مدیریت حرارتی باتری برای محافظت از عمر چرخه و کارایی ضروری است. اما صرف نظر از نوع زمین، توجیه اساسی TCO برای بازسازی، یعنی صرفهجویی در سوخت، کاهش هزینهها نگهداری و افزایش عمر دارایی، همچنان پابرجاست.
استرالیا همچنین مجموعهای از ملاحظات منحصربهفرد دیگر را ارائه میدهد، اما به گفتهABB، این چالشها فرصتهایی را نیز به همراه دارند.
موقعیتهای دورافتاده، با سایتهایی که صدها کیلومتر از زیرساختهای شبکه فاصله دارند، در واقع در را برای میکروگریدهای تجدیدپذیر باز میکند که میتوانند هزینههای عملیاتی و انتشار کربن را همزمان کاهش دهند.
مسائل دیگر شامل تخریب باتریها توسط گرما و گرد و غبار است، که به این معنی است که راهحلهای مقاومسازی شده با سیستمهای خنککننده پیشرفته ضروری هستند.
در نهایت، جابجایی مواد در مسافتهای چندین کیلومتری، که در استرالیا متداول است، به این معنی است که یک راهحل شارژ خوب برنامهریزی شده که شارژ سریع، تعویض باتری یا شارژ در نقاط کلیدی چرخه را ارائه دهد، حیاتی است.
با توجه به اینکه شرکتهایی مانندNuh Cement، EPAC و دیگران در حال پیمودن مسیری نوآورانهتر و احتمالاً ارزانتر به سوی نوعی از برقیسازی هستند، به نظر میرسد مسیر به سوی آیندهای کارآمدتر و پایدارتر برای صنعت معدن ممکن است پیچوخمهای غیرمنتظرهای داشته باشد، و بازسازی اکنون به وضوح به عنوان یک گزینه مشخص شده است. با این حال، بازسازی نباید به عنوان یک سازش تلقی شود؛ بلکه اغلب هوشمندانهترین حرکت مالی است.
Cavalcante نتیجهگیری میکند: شما با ارتقاء به جای جایگزینی، سرمایه خود را حفظ میکنید، هزینههای عملیاتی خود را به شدت کاهش میدههید و عملیات خود را در برابر افزایش هزینههای سوخت و مقررات انتشار گازهای گلخانهای آیندهنگری میکنید. این برای سیاره خوب است، اما برای سود نهایی شما حتی بهتر است.
تحلیل و جمع بندی
گزارش حاضر، یک تغییر پارادایم مهم در استراتژی کربنزدایی بخش معدن را برجسته میکند: گذار از یک تصمیمگیری صرفاً مبتنی بر ESG به یک انتخاب کاملاً عملگرایانه و اقتصادی. گزینه بازسازی (Retrofitting) ناوگان دیزلی به الکتریکی، به عنوان یک راهکار میانی و هوشمندانه مطرح میشود که میتواند شکاف بین هزینههای سرمایهای سنگین (Capex) برای خرید ناوگان جدید و فشارهای فزاینده برای کاهش هزینههای عملیاتی (Opex) و کربنزدایی را پر کند. این تحلیل، پیامدهای این روند را برای بازارهای کامودیتی و فعالان آن بررسی میکند.
۱. تحلیل کمی: ارزیابی اقتصادی بازسازی
برای یک شرکت معدنی، تصمیمگیری بین ادامه استفاده از ناوگان دیزلی، بازسازی، یا خرید ناوگان جدید الکتریکی، یک مدلسازی دقیق مالی را میطلبد. بر اساس دادههای گزارش و اطلاعات معتبر بازار (تا تاریخ ژوئن ۲۰۲۵)، میتوان متغیرهای کلیدی را به صورت زیر تحلیل کرد:
متغیر کلیدی اول: هزینه سوخت دیزل و نوسانات آن
گزارش به درستی بر "قیمتهای نوسانی دیزل" به عنوان یک محرک اصلی تأکید دارد. با توجه به تداوم تنشهای ژئوپلیتیکی و تقاضای پایدار، قیمت نفت برنت در بازارهای جهانی در سطح حدود 7۰-8۵ دلار در هر بشکه تثبیت شده است. این امر قیمت دیزل صنعتی را در سطح بالایی نگه داشته است (حدود ۱.۴۰ دلار به ازای هر لیتر در بازارهای عمده).
محاسبه موردی: کامیون بازسازی شده در معدن Nuh Cement سالانه ۱۰۰٬۰۰۰ لیتر دیزل صرفهجویی میکند. با قیمت فعلی، این به معنای صرفهجویی مستقیم ۱۴۰٬۰۰۰ دلار در سال تنها از محل سوخت است. برای یک ناوگان ۱۰ تایی، این رقم به ۱.۴ میلیون دلار در سال میرسد. این یک صرفهجویی قابل توجه در Opex است.
متغیر کلیدی دوم: قیمتگذاری کربن و مشوقهای ESG
بازارهای کربن در حال بلوغ هستند. در بازار کربن اروپا(EU ETS)، قیمت هر تن CO2 به مرز ۱۰۰ یورو (تقریباً ۱۰۸ دلار آمریکا) نزدیک میشود. در استرالیا، مکانیسم حفاظت (Safeguard Mechanism) شرکتها را ملزم به کاهش تدریجی انتشار گازهای گلخانهای میکند و هزینه عدم انطباق بالاست.
محاسبه موردی: کامیون Nuh Cement سالانه ۲۴۵ تن CO2 صرفهجویی میکند. این معادل یک ارزش اقتصادی سالانه حدود ۲۶٬۴۶۰ دلار (۲۴۵ تن × ۱۰۸ دلار) است. این رقم به صرفهجویی سوخت اضافه شده و توجیه اقتصادی را تقویت میکند.
متغیر کلیدی سوم: هزینه سرمایهای (Capex) و دوره بازگشت سرمایه (Payback Period)
هزینه یک دامپتراک الکتریکی جدید با ظرفیت بالا بین ۵ تا ۷ میلیون دلار است. در مقابل، هزینه بازسازی یک کامیون موجود، بسته به اندازه و پیچیدگی، بین ۱.۵ تا ۲.۵ میلیون دلار تخمین زده میشود.
با جمع صرفهجویی سالانه سوخت (۱۴۰٬۰۰۰ دلار)، کربن (۲۶٬۴۶۰ دلار) و کاهش هزینههای نگهداری (که گزارش به آن اشاره کرده و میتوان محافظهکارانه ۵۰٬۰۰۰ دلار در سال تخمین زد)، کل صرفهجویی سالانه به حدود ۲۱۶٬۴۶۰ دلار برای هر کامیون میرسد.
با هزینه بازسازی ۲ میلیون دلاری، دوره بازگشت سرمایه ساده بیش از ۹ سال خواهد بود. اما، گزارش به نکتهای کلیدی اشاره میکند: افزایش بهرهوری از طریق چرخههای سریعتر. اگر افزایش بهرهوری تنها ۵ درصد باشد، درآمد حاصل از آن میتواند دوره بازگشت سرمایه را به ۴ تا ۶ سال کاهش دهد که با ادعای گزارش مبنی بر "چند سال" همخوانی دارد. این نشان میدهد که تحلیل صرفاً بر اساس صرفهجویی هزینهها، تصویر کاملی ارائه نمیدهد.
متغیر کلیدی چهارم: هزینه باتری و زنجیره تأمین
هزینه بستههای باتری لیتیوم-یون صنعتی پس از اوج سال ۲۰۲۲، کاهش یافته و در حال حاضر در حدود ۱۲۰ دلار به ازای هر کیلوواتساعت در سطح بسته (pack-level) قرار دارد. یک دامپتراک بزرگ به باتری با ظرفیت ۷۰۰ کیلوواتساعت تا ۱.۵ مگاواتساعت نیاز دارد. این یعنی هزینه خود باتری میتواند بین ۸۴٬۰۰۰ تا ۱۸۰٬۰۰۰ دلار باشد که بخش قابل توجهی از هزینه بازسازی است اما قابل مدیریت است. این امر ریسک زنجیره تأمین فلزات کلیدی (لیتیوم، کبالت، نیکل) را برای شرکتهای معدنی که این پروژه را در نظر میگیرند، برجسته میکند.
۲. تحلیل استراتژیک و عملیاتی
ریسکزدایی از گذار به برقیسازی: بازسازی به شرکتها اجازه میدهد تا با ریسک کمتر و هزینه سرمایهای پایینتر، با فناوری الکتریکی، نیازمندیهای زیرساختی (شارژ) و چالشهای عملیاتی آن آشنا شوند. این یک "مدرسه عملی" قبل از سرمایهگذاریهای چند صد میلیون دلاری برای نوسازی کامل ناوگان است.
اهمیت توپوگرافی و زیرساخت: مثال معدن ترکیه نشان میدهد که بازسازی یک راهحل یکسان برای همه نیست. معادن با پروفایل حملونقل سراشیبی (مانند معادن مس در شیلی و پرو) بیشترین بهره را از ترمز احیاکننده خواهند برد. در مقابل، معادن سطحی و مسطح (مانند معادن سنگآهن در استرالیای غربی) نیازمند باتریهای بزرگتر و استراتژیهای شارژ سریع یا تعویض باتری هستند که خود بر Capex و Opex تأثیر میگذارد.
فرصت برای تأمینکنندگان فناوری: شرکتهایی مانندABB، Komatsu، و Caterpillar و همچنین بازیگران نوظهوری مانند EPAC در موقعیت مناسبی برای بهرهبرداری از این بازار رو به رشد قرار دارند. این روند تقاضا برای موتورهای الکتریکی، سیستمهای مدیریت باتری (BMS) و نرمافزارهای بهینهسازی را افزایش میدهد.
جمعبندی
گزارش نشان میدهد که بازسازی کامیونهای معدنی دیزلی به الکتریکی، از یک ایده نوآورانه به یک استراتژی مالی و عملیاتی معتبر تبدیل شده است. این رویکرد، یک مسیر میانی هوشمندانه برای شرکتهای معدنی است تا ضمن کاهش فوری هزینههای عملیاتی و انتشار کربن، از سرمایهگذاریهای عظیم و پرریسک اولیه برای خرید ناوگان تمام الکتریکی جدید اجتناب کنند. محرک اصلی این روند، دیگر صرفاً فشار ESG نیست، بلکه یک توجیه اقتصادی قدرتمند مبتنی بر کاهش هزینه کل مالکیت (TCO) است که آن را به گزینهای جذاب برای هیئت مدیره و سهامداران تبدیل میکند.
نکات برجسته
اقتصاد، محرک اصلی است: کاهش ۲۵ تا ۵۰ درصدی هزینه کل مالکیت (TCO) در طول عمر دارایی، جذابترین جنبه این فناوری است که آن را از یک پروژه "پایداری" به یک پروژه "سودآوری" تبدیل میکند.
مزیت سرمایهای: بازسازی به شرکتهای معدنی اجازه میدهد تا عمر داراییهای موجود خود را افزایش داده و هزینههای سرمایهای سنگین (Capex) را برای چندین سال به تعویق بیندازند، که این امر در شرایط عدم قطعیت اقتصادی فعلی بسیار ارزشمند است.
اثبات در عمل: موفقیت پروژههای واقعی مانند Nuh Cement ترکیه و EPAC استرالیا نشان میدهد که این فناوری از فاز آزمایشی عبور کرده و به لحاظ فنی و تجاری قابل اجراست.
صرفهجوییهای چندوجهی: منافع مالی فراتر از سوخت است و شامل کاهش چشمگیر هزینههای نگهداری (به دلیل قطعات متحرک کمتر)، صرفهجویی ناشی از قیمتگذاری کربن و افزایش بهرهوری عملیاتی میشود.
یک راهحل سفارشی، نه عمومی: موفقیت بازسازی به شدت به شرایط خاص هر معدن بستگی دارد. عواملی مانند توپوگرافی (پروفایل حمل)، شرایط آب و هوایی، و زیرساختهای موجود (شبکه برق و شارژ) باید به دقت ارزیابی شوند.
توصیهها و راهکارهای کلیدی
مدلسازی دقیقTCO: شرکتهای معدنی باید قبل از هر تصمیمی، یک تحلیل جامع از هزینه کل مالکیت انجام دهند که تمام متغیرها (سوخت، نگهداری، کربن، بهرهوری، هزینه اولیه) را در سناریوهای مختلف قیمت کامودیتیها لحاظ کند.
استراتژی ناوگان یکپارچه: بازسازی نباید یک اقدام منفرد باشد، بلکه باید بخشی از یک استراتژی بلندمدت برای نوسازی ناوگان تلقی شود. زیرساختهای شارژ باید به گونهای طراحی شوند که در آینده بتوانند از ناوگان کاملاً الکتریکی نیز پشتیبانی کنند.
سرمایهگذاری در زیرساختهای مکمل: موفقیت این طرح در گرو سرمایهگذاری همزمان در زیرساختهای شارژ قوی است. برای معادن دورافتاده، ادغام با میکروگریدهای تجدیدپذیر (خورشیدی و بادی) میتواند همزمان هزینههای انرژی و ردپای کربن را کاهش دهد.
همکاری با شرکای فناور: با توجه به پیچیدگی فنی، همکاری نزدیک با تأمینکنندگان معتبر فناوری مانند ABB یا شرکتهای تخصصی بازسازی، برای کاهش ریسکهای اجرایی و اطمینان از عملکرد بهینه، حیاتی است.