Batterifordon ändrar kraven på gruvventilation
Batterifordon minskar både avgaser och värmeutveckling under jord, men ventilationen kan ändå inte dras ned obegränsat. En simulering av den amerikanska guldgruvan Turquoise Ridge visar att luftens hastighet och fördelning blir avgörande när dieselavgaserna försvinner. I den studerade gruvan kunde luftflödet minskas med 20 procent utan att den fastställda minimihastigheten underskreds.
Ventilationen i en underjordsgruva ska föra bort bland annat avgaser, spränggaser, damm och värme. Systemet dimensioneras ofta för hög belastning, även om behovet varierar mellan olika delar av gruvan och under olika tider.
Med behovsstyrd ventilation regleras luftflödet efter var fordon och personal befinner sig och vilken verksamhet som pågår. När dieselfordon ersätts av batterielektriska maskiner försvinner utsläppen av förbränningsgaser och dieselpartiklar, samtidigt som fordonen normalt avger mindre värme.
Det skapar utrymme för lägre luftflöden och minskad elanvändning. Men den nya studien visar att dieselavgaserna bara är en av flera faktorer som bestämmer hur mycket luft en gruva behöver.
Simulerade trafik och ventilation tillsammans
Muhammed Kahraman och H. Şebnem Düzgün vid Colorado School of Mines har byggt en modell av Turquoise Ridge, en underjordisk guldgruva i Nevada. Modellen kombinerar transportflöden, fordonens rörelser över tid och gruvans ventilationsnät.
Det är alltså inte fråga om ett fullskaligt försök där gruvans maskinpark och ventilation ändrats i verklig drift. Forskarna har i stället använt förhållandena vid en verklig gruva för att simulera olika kombinationer av batterifordon och behovsstyrd ventilation.
Resultaten visar att övergången till batterifordon minskar både värme och utsläpp under jord. I modellen kunde det totala luftflödet reduceras med upp till 20 procent. Enligt forskarnas beräkningar minskade då ventilationens energianvändning och de tillhörande koldioxidutsläppen med omkring 47 procent.
När luftflödet sänktes ytterligare underskreds däremot kraven på minsta lufthastighet i delar av gruvan. Den begränsande faktorn var alltså inte längre främst värme eller avgaser, utan förmågan att hålla luften i rörelse och fördela den till rätt platser.
Svensk studie pekar åt samma håll
Frågan har en tydlig svensk koppling. En tidigare studie av LKAB:s tidigare testgruva, Konsuln, i södra delen av Kiirunavaara, visade att behovsstyrd ventilation skulle kunna minska kostnaderna för ventilation och uppvärmning samt undvika en planerad uppgradering av huvudfläktarna. Batterifordon gav ytterligare besparingsmöjligheter.
Även där fanns dock en nedre gräns för luftflödet. I Konsuln var bland annat radonexponering och kraven på minsta lufthastighet avgörande för hur långt fläktarna kunde varvas ned.
Tillsammans visar studierna att elektrifiering inte gör ventilationen överflödig. I stället förändras dimensioneringsgrunderna. När dieselavgaser och en del av värmelasten försvinner får lokala faktorer som radon, damm, spränggaser och luftens rörelse större betydelse.
Siffrorna gäller en gruva
Resultaten från Turquoise Ridge kan inte överföras direkt till svenska gruvor. Ventilationsbehovet påverkas av gruvans utformning, djup, berggrund, klimat, produktionsmetod och vilka föroreningar som förekommer.
Studien behandlar inte heller batteribränder som huvudsaklig fråga. Risken för termisk rusning och giftiga brandgaser är viktig vid elektrifiering under jord, men kräver separata analyser av bland annat laddningsplatser, detektion, utrymning och brandsläckning.
Det centrala resultatet är i stället att batterifordon och behovsstyrd ventilation måste planeras som ett sammanhängande system. Möjligheten att spara energi är betydande, men den säkra nivån kan bara fastställas utifrån förhållandena i den enskilda gruvan.
Referenser: Muhammed Kahraman och H. Şebnem Düzgün, ”Safety implications of integrating battery-electric vehicles with ventilation-on-demand in underground mining: A simulation-driven study at Turquoise Ridge Mine”, Journal of Industrial Safety, 2026.
Gyamfi, S, Halim, A & Martikainen, A. Development of Strategies to Reduce Ventilation and Heating Costs in a Swedish Sublevel Caving Mine—a Unique Case of LKAB’s Konsuln Mine. Mining, Metallurgy & Exploration 39, 221–238 (2022). https://doi.org/10.1007/s42461-021-00483-y