Serie: Bergbau & Materialien • Teil 7
Megavans und Schwungräder – Lkw als rollende Batterien
In unserer Welt verbrennen Lkw keinen Kraftstoff – sie fungieren als Puffer. Jeder „megavan“ ist ein 200-t-Nutzlastroboter mit mehreren Megawattstunden Bordbatterie und einem Schwungrad, das Leistungsspitzen zum Frühstück "verzehrt". Sie machen den Wagen zu einem Teil des Elektrizitätssystems und nicht zur Ausnahme.
Die Mission von heute
Entwerfen Sie einen Lkw zuerst als Energiegerät und erst dann als Transportmittel.
Veröffentlichen vorab berechnete Routen, Akkugrößen und Ladeleistungen (ohne JS).
Beweisen, dass wir sehr schnell mit leisen Elektronen graben und bauen können.
Warum LKWs wie Batterien sind (und warum das den Standort beschleunigt)
Wir bewegen Erde in Impulsen: laden, hochfahren, kippen, absteigen. Batterien mögen keine Impulse; Schwungräder lieben sie. Also erledigt jeder LKW zwei Aufgaben: er transportiert Masse und puffert Energie. Das Ergebnis — 24/7 Bewegung, ein ruhigeres Mikronetz, weniger Spitzenlastgeräte und ein Tagebau, der klingt wie eine Bibliothek mit Sporthalle.
- Bordpufferung macht jeden Stopp zur Gelegenheit, das Netz auszugleichen.
- Schwungräder dämpfen Sprünge (Starts, Kipphebungen), schützen Batterien und Ladegeräte.
- Rekuperation beim Abstieg gibt die Kletterenergie zurück — Elektronen „fahren mit dem Aufzug“ nach unten.
Plattformspezifikationen (Massenproduktion, anpassbar wo nötig)
Megavan — Basis
- Nutzlast: 200 t
- Leergewicht: ~190 t (mit Paket)
- Höchstgeschwindigkeit (Objekt): 36 km/h (10 m/s)
- Steigung: 5–10% Steigung 10 m/s (Hilfsstreifen – optional)
- Antrieb: 4 in die Räder integrierte Motoren, Vektorsteuerung
Energiemodule
- Hauptpaket: 3–5 MWh (LFP-Klasse); Paketgewicht ~21–36 t
- Spitzenleistung (Batterie): 2–4 MW (C-Modus gesteuert)
- Schwungradmodul: 30–50 kWh, 2–5 MW Impuls, ~1–2 t
- Rekuperation: ~70% des Abfahrspotenzials werden eingefangen
Was die Schwungscheibe wirklich macht
Er puffert Leistung, nicht die Fahrstrecke. Denken Sie an einen Elektronen-Dämpfer. Beim Anfahren liefert die Schwungscheibe 2–5 MW für einige Sekunden, die Batterien atmen ruhig bei 0,5–1,0 C. Beim Entladen von 200 t Ladung? Die Schwungscheibe schluckt den Rekuperationsspitzenwert und "tropft" dann in das Paket.
Energieflüsse & Pakete (Zahlen, die man "in die Hand nehmen" kann)
Energie pro Fahrt (netto)
| Route | Energie / Fahrt | Anmerkungen |
|---|---|---|
| Kurz & sanft • 1 km @ 3% Steigung | ~37 kWh | Rekuperation deckt den Großteil der Abfahrt ab |
| Basisfall • 2 km @ 5% Steigung | ~107 kWh | Daraus dimensionieren wir die Parkplätze |
| Länger • 3 km @ 5% Steigung | ~161 kWh | Größere Parkplätze oder Oberleitungsstraße |
| Steiler • 2 km @ 8% Steigung | ~156 kWh | Hier glänzt das Schwungrad |
Annahme: 200 t Last, 190 t Leergewicht, 10 m/s Geschwindigkeit, 90% Antriebswirkungsgrad, 70% Rekuperation.
Paketauswahl nach Schicht
3 Fahrten/Stunde. Geplante 80% Entladung (DoD) für Langlebigkeit.
| Route | 10 Std. Schicht | 12 Std. Schicht | Hinweis |
|---|---|---|---|
| Kurz & sanft | ~1.4 MWh | ~1.7 MWh | 2 MWh Paket — praktisch |
| Basisszenario | ~4.0 MWh | ~4.8 MWh | 4–5 MWh Paket |
| Langsam/steil | ~6.0–6.3 MWh | ~7.2–7.5 MWh | Verwenden Sie Oberleitungsbusse oder mehr Ladezeit |
4 MWh Paket bei ~0.32 MW Durchschnitt (Basis) über ~12,5 Stunden. Plätze decken den Rest ab; Schwungräder gleichen Spitzen aus.
Vorab berechnete Routen
Leistung eines LKW & Platzbewertung (Basis: 3 Fahrten/Stunde)
Laden nur während der Stopps ~15 Min./Stunde (25% Arbeitszyklus). Wirkungsgrad von Ladegerät+Paket ~90%.
| Route | kWh/Stunde | Leistung des Platzes beim Anschluss | Empfehlung |
|---|---|---|---|
| Kurz & sanft | ~111 | ~0.5 MW | Jeweils ein Platz pro Punkt |
| Basisszenario | ~321 | ~1.5 MW | Zwei Plätze an der Kippstelle |
| 3 km bei 5% | ~483 | ~2.2 MW | Platz + Oberleitung |
| 2 km @ 8% | ~468 | ~2.1 MW | Platz + Schwungradakzent |
Platzleistung ≈ (kWh/Stunde) / (0,25 × 0,90). Durch Planung vermeiden wir Massenanschlüsse.
Parkenergie (Basis)
20 Lastwagen • 200 t • 3 Fahrten/Stunde • 2 km @ 5% Steigung.
| Metrik | Wert |
|---|---|
| Durchsatz | 288 000 t/d. |
| Transportenergie | ~155 MWh/d. |
| Durchschnittliche Parkleistung | ~6.4 MW |
| Gesamtobjekt durchschnittliche Leistung (mit Baggern/Pumpen) | ~12–18 MW |
Die Zahlen stimmen mit Teil 1 überein, damit die Geschichte konsistent bleibt.
Was eine Oberleitung (mit Steigungshilfe) bringt
Installieren Sie ein 2–3 MW Oberleitungssystem im Gefälle. Es versorgt den Anstieg direkt und ergänzt gleichzeitig die Batterien.
| Fall | NettokWh/Fahrt | Benötigte Platzleistung | Hinweis |
|---|---|---|---|
| Basis (ohne Trolley) | ~107 | ~1.5 MW | Wie oben |
| Gefälletrolley 2 MW | ~20–40 | ~0.3–0.6 MW | Rekuperation deckt den Großteil der Abfahrt ab |
Da das Gefällepotenzial ≈106 kWh/Fahrt bei 2 km/5% beträgt, deckt die Energieversorgung dieses Abschnitts den Großteil des Nettoverbrauchs ab.
Laden und Trolley-Optionen (wählen Sie Ihr Lego)
Ladegeräte auf dem Übersetzplatz
- 1.5–2.5 MW DC Stromabnehmer für jeden Posten
- Anschluss während des Übersetzens; 3–6 Minuten Impulse
- Leistungsstarke AC-Hauptleitung + Objektbatterie glättet nach oben
Oberleitungsstrecke am Hang
- 2–3 MW Oberleitungsnetz am Hang
- Versorgt den Anstieg + lädt Pakete auf
- Reduziert Paketgröße oder Stellplatzleistung
Austauschbare Pakete (optional)
- 5–8 Min. Wechsel an der Umschlagstation
- Geeignet für abgelegene Standorte ohne Oberleitung
- Reservepakete erforderlich (~10–20%)
Warum nicht einfach „größere Batterien“?
Über ~5 MWh pro LKW beginnt das Paketgewicht/-volumen die Nutzlast und CAPEX zu „stehlen“. Sauberer ist es, Pakete in vernünftiger Größe zu halten und Energie in Bewegung (Oberleitungsbusse) oder Leistungsstarke Stellplätze hinzuzufügen. Batterien erzeugen Energie; Schwungräder – Leistung.
Parkorchestrierung (wie man den „Ballett“-Fluss glatt hält)
„Relay“-Gehirn
- Plant Anschlussfenster, damit sich nicht zu viele gleichzeitig verbinden.
- Steigt Treppen, um die Leistungskurve abzuflachen.
- Prognostiziert anhand der Telemetrie den Reifen- und Bremsverschleiß – keine Überraschungen.
Mikronetzspeicher
- Stellplätze: 1 pro 6–8 LKW (Basis), 2 von 10 als Reserve.
- Objektbatterie: 1–2 Std. Kapazität bei mittlerer Parkbelastung.
- PV-Überschuss: 1,5–2,0× Durchschnitt – damit LKW tagsüber laden.
Sicherheit und Nachbarn (absichtlich langweilig)
Elektrische Sicherheit
- Gegenseitig verriegelte Ladeplätze; kein „lebendiger“ Kontakt bis zur vollständigen Verbindung.
- Im Brandfall Elemente in keramischer Isolierung; Belüftung nach draußen, nicht in Kabinen.
- Schwungrad in der gepanzerten Trommel; ausfallsichere Lager; Vakuumsensoren.
Menschen und Ruhe
- Akustikplatten an den Ladegeräten; Park <75 dBA am Zaun.
- Ohne Dieseldunst, ohne NOx. Staub wird durch Raucher und beschichtete Bänder gedämpft.
- Beleuchtung nur nach unten; Habichte kreisen noch über dem zukünftigen See (Teil 1).
Tippen Sie, um K&K zu öffnen
„Kann ein LKW einen anderen laden?“
Ja, langsam. V2V über DC-Bus für sichere Ströme zum Balancieren. Meist erlauben wir LKWs, das Objekt zu laden – von der Ladefläche zur Batterie – und das Objekt versorgt die anderen. Weniger Kabel auf der Strecke, mehr Lächeln.
„Was geht zuerst kaputt?“
Reifen sind immer Reifen. Aber Rekuperation + Vektorsteuerung machen den Bremsverschleiß zur Komödie, und die Autonomie beseitigt den „Heldentum“ in Schlaglöchern. Pakete werden sanft durch Schwungräder zyklisiert; der Dienst erinnert an ein langes, leise gelesenes Buch.
„Ist die Oberleitungsstrecke den Aufwand wert?“
Wenn Ihr Anstieg lang oder steil ist – definitiv ja. Er eliminiert ~100 kWh/Fahrt bei 2 km/5 % und reduziert die Leistung der Ladeplätze um das 2–5-fache. Sonst reichen die Ladeplätze voll aus für kompakte Steinbrüche.
„Können wir 24/7 ohne Stopp arbeiten?“
Praktisch ja: Verbindung während der Übersetzung + gelegentliche Mikrostopps. Mit Oberleitung kommen Pakete geladener zur Übersetzung an, als sie losgefahren sind. Das Ballett verlangsamt sich nicht.
Weiter: Transport und Ströme – lokal oder global (Teil 8). Transportieren wir Atome oder Endformen? Wir zeichnen die Arterien der Welt.