Una personalidad eléctrica

P: ¿Puede explicar a qué se refiere cuando habla de una sinergia entre la transformación de las redes eléctricas domésticas y las mineras?

R : Esa sinergia se basa en el desarrollo de microrredes autónomas con recursos energéticos distribuidos, principalmente a partir de energías renovables. La mayoría de las explotaciones mineras se encuentran en zonas remotas y sólo unas pocas están conectadas a la red eléctrica nacional, pero incluso así, normalmente a través de largas líneas de transmisión.

Por lo tanto, es lógico desarrollar microrredes autónomas con energías renovables (solar y eólica, y posiblemente con hidrógeno en un futuro próximo), que pueden eliminar las limitaciones del enfoque de red centralizada. Dado que las estructuras de microrredes ya están dando forma a la transformación de la red, pueden constituir la red eléctrica en los emplazamientos mineros sin modificaciones significativas.

Además, las infraestructuras eléctricas y los costes de explotación y mantenimiento de las explotaciones mineras implican en gran medida motores diésel y generadores, que repercuten en el coste de la energía. Las microrredes mineras pueden responder a estas limitaciones y, al mismo tiempo, apoyar una transformación energética 100% renovable.

La transformación eléctrica de la red mediante la integración de fuentes de energía renovables, junto con la madurez de las soluciones de almacenamiento en baterías y las tecnologías de vehículos eléctricos, han acelerado la electrificación de las minas. Aunque ya hay varias maquinarias eléctricas comerciales y vehículos de batería disponibles para las minas, también se están llevando a cabo algunas pruebas con vehículos impulsados por hidrógeno para camiones de gran tonelaje en las explotaciones mineras.

P: ¿Por qué cree que ahora es el momento perfecto para la electrificación, especialmente en las minas?

R: Probablemente se deba a los avances en electrónica de potencia, que es la tecnología facilitadora de las energías renovables y los sistemas de transporte eléctricos. En todas las aplicaciones relacionadas con la electrónica de potencia, topologías de circuitos similares utilizan semiconductores para convertir la energía eléctrica y realizar tareas específicas. Por ejemplo, en una aplicación de microrred, un convertidor bidireccional puede cargar una batería o alimentar una carga eléctrica, y un convertidor idéntico también puede cargar la batería de un vehículo eléctrico cuando está parado o accionar un motor eléctrico (o controlarlo como generador durante el frenado) cuando está en movimiento. Además, los avances en los interruptores semiconductores (concretamente el desarrollo de dispositivos de banda prohibida ancha) han permitido desarrollar convertidores de alta densidad de potencia (volumétrica y gravimétrica) a bajo coste. Por lo tanto, los productos maduros de la electrónica de potencia pasaron a estar disponibles de forma natural en los equipos mineros.

P: ¿Qué ventajas obtienen los mineros preocupados por el coste de electrificar sus equipos?

R: No podemos subestimar la reducción de las emisiones de carbono como motor del cambio de los motores de combustión en los equipos mineros. Sin embargo, creo que el mayor beneficio para la conversión a la electricidad en la minería tiene que ver con las mejoras y oportunidades en la eficiencia del sistema y la facilidad de control. Los motores diésel tienen una eficiencia no superior al 35% a carga nominal (a velocidad y par nominales) y mucho menor a cargas ligeras. Cabe destacar aquí que, con un bajo rendimiento, también se produce un calor importante y emisiones elevadas (partículas diésel). Sin embargo, la eficiencia del motor eléctrico y del accionamiento puede ser superior al 80% en una amplia gama de cargas. Además, en la industria minera es necesario maximizar el tiempo de actividad. Los accionamientos de motor eléctrico ofrecen otras ventajas a los mineros, como un bajo nivel de ruido y vibraciones, mayor fiabilidad, menos componentes mecánicos y menor coste de mantenimiento y servicio. Además, los sistemas eléctricos hacen que la supervisión de las actividades de la mina para el control del proceso y la detección de fallos sea fácil y sin problemas, lo que es fundamental para las futuras explotaciones mineras.

P: ¿Es difícil reciclar al personal una vez iniciada la electrificación de la mina?

R: Es a la vez difícil y fácil, pero sobre todo necesario. No todos los trabajadores de la mina necesitan tener un nivel similar de conocimientos sobre electrificación. En los niveles más altos, los propietarios de las minas deben estar convencidos del valor de la electrificación, por lo que necesitan saber cómo funciona la integración global. Sin embargo, los ingenieros que trabajan sobre el terreno deben recibir formación en varios frentes, como la electrónica de potencia, los accionamientos de motores y los componentes y el control del sistema de microrredes. En la Universidad de Adelaida ya estamos formando a los estudiantes para que estén preparados para estas nuevas realidades eléctricas. Por ello, hemos instituido diversos programas para ayudar a la futura mano de obra en este campo. Como parte de ellos, hemos desarrollado cursos que abarcan todas las tecnologías modernas de energía distribuida. También hemos creado el Banco Australiano de Conocimientos sobre Almacenamiento de Energía, donde compartimos modernas plataformas de microrredes con almacenamiento en baterías a escala comercial. Además, dirigimos el programa de electrificación de minas del Future Batería Industries Cooperative Research Centre de Australia, que también pretende formar a la comunidad minera en general.