Eine elektrisierende Persönlickeit

F: Können Sie erläutern, was Sie meinen, wenn Sie von einer Synergie zwischen der Netztransformation in den heimischen Stromnetzen und den Stromnetzen im Bergbau sprechen?

A: Diese Synergie basiert auf der Entwicklung autonomer Mikronetze mit verteilten Energieressourcen, die in erster Linie erneuerbare Energien nutzen. Die meisten Bergwerksstandorte befinden sich in abgelegenen Gebieten und nur wenige von ihnen sind an das heimische Stromnetz angeschlossen, und selbst dann meist über lange Übertragungsleitungen.

Daher ist es logisch, autonome Mikronetze mit erneuerbaren Energien (Solar- und Windenergie und möglicherweise in naher Zukunft auch Wasserstoff) zu entwickeln, die die Einschränkungen des zentralisierten Netzkonzepts beseitigen können. Da Mikronetzstrukturen bereits die Netzumwandlung prägen, können sie das Stromnetz in Bergwerksstandorten ohne wesentliche Änderungen bilden.

Darüber hinaus sind die elektrische Infrastruktur sowie die Betriebs- und Wartungskosten von Bergwerken stark von Dieselmotoren und Generatoren geprägt, was sich auf die Energiekosten auswirkt. Mikronetze in Bergwerken können auf solche Einschränkungen reagieren und gleichzeitig eine 100-prozentige Umstellung auf erneuerbare Energien unterstützen.

Die Umwandlung des Stromnetzes durch die Integration erneuerbarer Energiequellen sowie die Entwicklung von Batteriespeicherlösungen und Elektrofahrzeugtechnologien haben die Elektrik in Bergwerken beschleunigt. Während bereits mehrere kommerzielle elektrische Maschinen und akkubetriebene Fahrzeuge für Bergwerke verfügbar sind, laufen auch einige Versuche mit wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen für große Lastkraftwagen auf Bergbaustandorten.

F: Warum glauben Sie, dass jetzt der perfekte Zeitpunkt für die Elektrik ist, insbesondere in Bergwerken?

A: Wahrscheinlich liegt es an den Fortschritten in der Leistungselektronik, die die Basistechnologie für erneuerbare Energien und elektrische Transportsysteme ist. In allen Anwendungen der Leistungselektronik werden ähnliche Kreisläufe verwendet, bei denen Halbleiter zur Umwandlung von elektrischer Energie zur Erfüllung bestimmter Aufgaben eingesetzt werden. In einem Mikronetz kann ein bidirektionaler Wandler beispielsweise eine Batterie aufladen oder eine elektrische Last speisen, und ein identischer Wandler kann auch die Batterie eines Elektrofahrzeugs aufladen, wenn es steht, oder einen Elektromotor antreiben (oder ihn beim Bremsen als Generator steuern), wenn es unterwegs ist. Darüber hinaus ermöglichten die Fortschritte bei den Halbleiterschaltern (insbesondere die Entwicklung von Bauelementen mit breitem Bandabstand) die Entwicklung von Wandlern mit hoher Leistungsdichte (volumetrisch und gravimetrisch) zu niedrigen Kosten. Daher wurden die ausgereiften Produkte der Leistungselektronik natürlich auch für Bergbaumaschinen verfügbar.

F: Welche Vorteile ergeben sich für Bergleute, die sich über die Kosten für die Elektrifizierung ihrer Ausrüstung Gedanken machen?

A: Die Verringerung der Kohlenstoffemissionen ist ein nicht zu unterschätzender Faktor für den Wechsel von Verbrennungsmotoren in Bergbaumaschinen. Ich glaube jedoch, dass der Hauptvorteil für die Umstellung auf Elektroantrieb im Bergbau in den Verbesserungen und Möglichkeiten der Systemeffizienz und der einfachen Steuerung liegt. Dieselmotoren haben bei Nennlast (bei Nenndrehzahl und -drehmoment) einen Wirkungsgrad von höchstens 35 Prozent, bei geringerer Last liegt er deutlich darunter. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass bei niedrigem Wirkungsgrad auch erhebliche Wärme und hohe Emissionen (Dieselpartikel) erzeugt werden. Der Wirkungsgrad von Elektromotoren und -antrieben kann jedoch in einem breiten Lastbereich über 80 Prozent betragen. Außerdem muss in der Bergbauindustrie die Betriebszeit maximiert werden. Elektromotorische Antriebe bieten Bergleuten noch weitere Vorteile, wie geringe Geräuschentwicklung und Vibrationen, höhere Zuverlässigkeit, weniger mechanische Bestandteile und geringere Kosten für Service und Wartung. Darüber hinaus ermöglichen die elektrischen Systeme eine nahtlose und einfache Überwachung der Minenaktivitäten zur Prozesssteuerung und Fehlererkennung, was für zukünftige Minenstandorte entscheidend ist.

F: Wie schwierig ist die Umschulung des Personals nach Beginn der Elektrik in den Minen?

A: Sie ist sowohl schwierig als auch einfach, aber vor allem notwendig. Nicht alle Minenarbeiter müssen über den gleichen Wissensstand in Sachen Elektrik verfügen. Auf höchster Ebene müssen die Bergwerkseigentümer vom Wert der Elektrik überzeugt werden, also müssen sie wissen, wie die gesamte Integration funktioniert. Ingenieure auf Bodenebene müssen jedoch in einer Reihe von Bereichen geschult werden, wie z. B. Leistungselektronik, Motorantriebe und Bestandteile von Microgrid-Systemen sowie deren Steuerung. An der Universität von Adelaide bilden wir bereits Studenten aus, um sie auf diese neuen elektrischen Realitäten vorzubereiten. Deshalb haben wir eine Reihe von Programmen ins Leben gerufen, um die zukünftigen Arbeitskräfte in diesem Bereich zu unterstützen. Im Rahmen dieser Programme haben wir Kurse entwickelt, die alle modernen dezentralen Energietechnologien abdecken. Außerdem haben wir die australische Wissensbank für Energiespeicherung ins Leben gerufen, in der wir moderne Plattformen für Kleinstnetze mit Batteriespeichern in Nutzgröße vorstellen. Darüber hinaus leiten wir das Programm zur Elektrik im Bergbau des Future Battery Industries Cooperative Research Centre in Australien, das ebenfalls darauf abzielt, die gesamte Bergbaugemeinschaft zu schulen.