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IDTechExの新しいレポート「鉱業における電気自動車2024-2044：技術、プレイヤー、予測」によると、電気ダンプトラックは大きな成長の瀬戸際にあり、2044年までに150億ドル規模の産業になると予想されています。

電動ダンプトラックは、鉱業における排出量削減の実現と、鉱山会社の持続可能性目標達成の鍵となるでしょう。ダンプトラックは世界の鉱山車両全体の約4分の1を占めていますが、同時に圧倒的に規模が大きく、排出量が最も多い車両でもあります。鉱山車両の排出量の90%以上を占め、年間174メガトン以上のCO2を排出しています。これらの車両の電動化は着実に進んでおり、そのペースは鉱山会社、OEM、バッテリーサプライヤーなど、業界の主要プレーヤーの注目を集めています。

他の鉱山車両、特にオンロード車両と比較すると、ダンプトラックの電動化はまだ初期段階にあり、年間生産台数はわずか1～2台にとどまっています。電動ダンプトラックの総数は2023年まで2桁に達しず、そのほとんどは鉱山会社自身や独立系コンバーター（OEMではない）によって開発された試作車や試験モデルです。これらのコンバーターは、既存のディーゼル機関を改造してバッテリーや燃料電池を搭載し、ゼロエミッション運転を実現しています。First ModeとWAEは、この分野で最も活発な2社であり、近い将来、電動ダンプトラックの電動化能力を拡大する予定です。

最近、大手鉱山OEMが電動ダンプトラック分野に参入し、既存車両の電動バージョンを自社開発・商品化することを目指しています。これには、世界最大級の鉱山OEMであるキャタピラーとコマツが含まれます。キャタピラーは793電動のプロトタイプを開発し、現在試験運用中で、2027年の商品化を目指しています。コマツの830E電動も同様の開発段階にあり、2030年の生産開始を目指しています。

OEMによる電動ダンプトラックへの関心の高まりは、鉱山会社からの需要の高まりに起因しています。世界最大級の鉱山会社の多くは、電動ダンプトラックの技術が商業化された際に供給するために、コンバーターやOEMと契約を結んでいます。これらの企業は、電動ダンプトラックが環境に優しく、より安全な作業環境を提供するだけでなく、総所有コストを大幅に削減できることにますます気づき始めています。

総所有コスト削減の大部分は、ディーゼル燃料をより安価な電気燃料に置き換えることで実現します。ダンプトラックは鉱山現場の車両の中で最も稼働率が高く、1日平均20時間稼働し、その過程で大量のディーゼル燃料を消費します。そのため、コスト削減はトラックの10年間の耐用年数にわたって大きな効果を発揮します。150トンのダンプトラックだけでも、エネルギーコストだけで550万ドル以上を節約できます。これはあらゆる重量の車両に広く当てはまり、重量のあるトラックほど大きなメリットがあり、ダンプトラック全車を電動化することで実現できる潜在的なコスト削減効果を浮き彫りにしています。

コスト削減の恩恵はあっても、電動ダンプトラックは高価です。ダンプトラックのバッテリーは大きくて高価で、10年間で複数回の交換が必要になります。問題は、エネルギー節約がバッテリー価格の高騰を相殺するのに十分かどうかです。

電動ダンプトラックに必要な大型バッテリーは、おそらく技術的および財政的なボトルネックとして最も大きな問題となっていましたが、現在では開発が完了し、価格競争力も向上し、より幅広い用途に利用できるようになりました。これらのバッテリーは通常1MWhを超え、最大のものは2MWhに迫ります。IDTechExは、既存の電動ダンプトラック全モデルのデータベースを収集し、現行の車両は1回の充電で6時間未満しか稼働できないことを明らかにしました。150トンのダンプトラックをこれだけの長時間稼働させるには、1700kWhを超えるバッテリーパックが必要となり、50万ドル以上の費用がかかります。

エネルギー節約は、バッテリー1個の追加コストをはるかに上回ります。しかし、IDTechExの推計によると、電動ダンプトラックには車両1台あたり平均5個の追加バッテリーが必要となり、260万ドルの追加コストがかかるとされています。

電動ダンプトラックの総所有コストには、その他のコスト要因も影響します。150トントラックは平均して、生涯を通じて約34万ドルのメンテナンス費用を節約できます。しかし、電動ドライブトレインのコストは7万ドルで、IDTechExの推定によると、改造にかかる人件費は36万ドルです。これらは確かに重要なコストですが、ディーゼル燃料やバッテリーの費用と比較すると微々たるものであり、ダンプトラックの経済性を決定づける重要な要素ではありません。

総じて言えば、高額なバッテリー交換が複数回必要になるにもかかわらず、総所有コストは依然として電動化に有利です。鉱山会社は電動ダンプトラック1台あたり約250万ドルの節約が可能で、増加した設備投資は3年未満で回収できます。電動ダンプトラックの台数がまだ少ないことを考えると、IDTechExが推定する300ドル/kWhを下回るバッテリーコストの実現余地は十分にあります。同時に、サイクル寿命の向上に伴い、バッテリー交換頻度も減少します。これらのことが実現すれば、ディーゼルトラックに対する電動ダンプトラックの経済的優位性はより顕著になるでしょう。

電動ダンプトラックが経済的に魅力的なのに、なぜまだ普及していないのでしょうか？まず第一に、バッテリーはダンプトラックの稼働サイクルの要求を満たすのに十分なサイズと耐久性を備えつつ、比較的手頃な価格である必要があります。これは、CATL、ABB、Northvoltなどのバッテリーサプライヤーが最近になってようやく実現したもので、業界はまさにそれを目指して事業を拡大しています。ダンプトラック用バッテリーの開発はまだ初期段階にあり、性能要件を満たすために様々な設計と化学組成が用いられていますが、業界全体のコンセンサスはまだありません。

生産性は、電動ダンプトラックの導入においてもう一つの重要な課題です。現状では、電動トラックがディーゼルトラックの稼働率に匹敵することは不可能です。ディーゼルトラックは1日わずか10分で燃料補給できますが、電気自動車は1日に複数回充電する必要があり、合計2～3時間かかります。鉱山会社は、生産性と生産量を犠牲にすることになる技術の導入には消極的になるでしょう。

電動ダンプトラックはディーゼルトラックに比べて10%以上効率が高く（速度が速く、メンテナンスの手間が少ない）、電動化による生産性への影響をある程度軽減できる可能性があります。しかし、OEM各社はバッテリーの稼働時間を最大限に延ばし、より高速な充電方法を採用することで、生産性への影響を完全に排除したいと考えています。

充電自体が電動ダンプトラックにとって大きなハードルです。鉱山会社が求める生産性を維持するためには、ダンプトラックは1～3Cのレートで充電する必要があります。高い充電レートはバッテリーのサイクル寿命を低下させ、バッテリー交換の頻度を高めます。様々なサプライヤーの様々なバッテリー技術が、このような高レートでの充電に耐えられるかどうかは、まだ不明です。

これには極めて高いエネルギー要件も伴います。1700kWhのバッテリーを3Cの速度で充電するには、5MWを超える接続が必要となり、これは洋上風力タービン2基の出力に相当します。このような速度で充電するには、専用の発電所と地域の電力インフラの大規模なアップグレードが必要となり、鉱山にとって大きなコスト負担となります。電動ダンプトラックの価格プレミアムが依然として高いことを考えると、鉱山は車両とインフラの導入を躊躇したり、費用を負担できなかったりする可能性があります。しかし、IDTechExは、電動ダンプトラックの経済的な魅力と、鉱山車両および操業の電動化の進展により、鉱山がこのインフラを導入するケースが増えると予想しています。

OEM各社は長期的な戦略ビジョンにおいて電動ダンプトラックに注力しており、鉱山会社も可能な限り早期に導入する意向を示しています。電動ダンプトラックがもたらす総所有コストのメリットは無視できないものであり、バッテリーと充電器の継続的な開発により、これらの車両に対する現在の多くの懸念は払拭されるでしょう。運用コストの低減、生産性の向上、そして環境性能の向上により、電動ダンプトラックは鉱山業界の未来にとって間違いなく勝利をもたらすでしょう。

出典：Machinery Intelligence、IDTechExレポート「鉱業における電気自動車 2024-2044：技術、プレイヤー、予測」