Sähköinen persoonallisuus

Voitteko kertoa, mitä tarkoitatte kansallisissa sähköverkkoissa tapahtuvan muutoksen ja kaivosten sähköverkkojen välisistä synergioista?

Tämä synergia perustuu pääasiassa hajautettuja energialähteitä käyttävien hajautettujen, itsenäisten mikroverkkojen kehittämiseen. Kaivokset sijaitsevat usein syrjäisillä alueilla, ja vain harvat niistä on liitetty kantaverkkoon – ja silloinkin siirtoyhteydet ovat yleensä pitkiä.

Siksi on loogista kehittää itsenäisiä mikroverkkoja, joissa käytetään uusiutuvia energialähteitä (aurinko- ja tuulienergiaa ja lähitulevaisuudessa mahdollisesti myös vetyä). Näin vältetään keskitetyn sähköntuotannon rajoitukset. Mikroverkot ovat jo nyt osa sähköverkkojen muutosta, ja niillä kaivoksiin saadaan sähköverkko ilman merkittäviä muutoksia.

Lisäksi kaivosten sähköinfrastruktuuri sekä energia-, käyttö- ja kunnossapitokustannukset ovat vahvasti kytköksissä dieselmoottoreihin ja -generaattoreihin. Kaivosten mikroverkoilla ovat ratkaisu tällaisiin rajoituksiin, ja samalla ne tukevat 100-prosenttisesti uusiutuviin energialähteisiin perustuvaa muutosta.

Uusiutuvien energialähteiden integrointiin liittyvä sähköverkkojen muutos sekä akkuvarastointiratkaisujen ja sähköautoteknologioiden kehittyminen ovat nopeuttaneet kaivosten sähköistämistä. Tarjolla on jo melko paljon kaupallisia sähkö- ja akkukäyttöisiä kaivoslaitteita ja -ajoneuvoja, ja lisäksi käynnissä on joitakin suurten vetykäyttöisten dumppereiden testejä.

Miksi mielestäsi nyt on ihanteellinen aika erityisesti kaivosten sähköistämiselle?

Kyse lienee tehoelektroniikan edistymisestä, joka tukee uusiutuvan energian ja sähköisten kuljetusjärjestelmien leviämistä. Tehoelektroniikan piiritopologioissa käytetään puolijohteita muuntamaan sähköenergiaa tiettyjen tehtävien suorittamiseksi.

Esimerkiksi mikroverkkosovelluksessa kaksisuuntainen muunnin voi ladata akkua tai syöttää sähkökuormaa eli ladata vaikkapa sähköajoneuvon akkua, kun se on paikallaan, tai käyttää sähkömoottoria (tai ohjata generointia jarrutuksen aikana) ajon aikana.

Lisäksi puolijohdekytkimien, erityisesti wide bandgap -laitteiden, kehittyminen on mahdollistanut tilavuus- ja massakapasiteetiltaan suuritehoisten muuntimien kehittämisen edullisesti ja tehoelektroniikan tuotteet ovat tulleet saataville kaivoslaitteisiin.

Mitä etuja on tarjolla laitteidensa sähköistämisen kustannuksista huolissaan oleville kaivosyhtiöille?

Hiilipäästöjen vähentämisen merkitystä keskeisenä syynä polttomoottorikäyttöisistä kaivoskoneista luopumiseen ei voi painottaa liikaa. Uskon kuitenkin, että suurin hyöty sähkökäyttöön siirtymisestä kaivoksissa liittyy tehokkaampien järjestelmien ja helpomman ohjattavuuden tuomiin parannuksiin ja mahdollisuuksiin.

Dieselmoottoreiden hyötysuhde on enintään 35 prosenttia nimelliskuormalla (nimellisnopeudella ja -momentilla) ja paljon alhaisempi kevyellä kuormalla. Tässä yhteydessä on korostettava, että alhaisella hyötysuhteella syntyy myös merkittävästi lämpöä ja päästöjä (pienhiukkasia). Sähkömoottorin hyötysuhde voi kuitenkin olla yli 80 prosenttia laajalla kuormitusalueella.

Lisäksi kaivosteollisuudessa on maksimoitava käyttöaste. Sähkömoottoreiden etuihin lukeutuvat alhainen melutaso ja värähtely, parempi luotettavuus, mekaanisten komponenttien pienempi määrä sekä alhaisemmat huolto- ja kunnossapitokustannukset. Lisäksi sähköjärjestelmät tekevät prosessinohjauksesta ja vikojen havaitsemisesta saumatonta ja helppoa, mikä on ratkaisevan tärkeää tulevaisuuden kaivoksille.

Kuinka vaativaa on henkilöstön uudelleenkouluttaminen , kun sähköistäminen aloitetaan?

Se on sekä vaikeaa että helppoa mutta ennen kaikkea välttämätöntä. Kaikkien työntekijöiden ei tarvitse yhtä perehtyneitä sähköistämiseen. Kaivosten omistajien on oltava vakuuttuneita sähköistämisen arvosta, joten heidän on pureuduttava järjestelmien kokonaisintegrointiin. Kenttätasolla insinööreille on kuitenkin järjestettävä muun muassa tehoelektroniikkaan, sähkömoottoreihin ja mikroverkkojärjestelmien komponenteihin ja ohjaukseen liittyvää koulutusta.

Adelaiden yliopistossa koulutetaan erilaisissa ohjelmissa jo nyt tulevia osaajia, jotta he olisivat valmiita tähän uuteen sähköiseen todellisuuteen. Osana tätä olemme kehittäneet kursseja, jotka kattavat kaikki nykyaikaiset hajautettuun energiantuotantoon liittyvät teknologiat.

Olemme myös luoneet akkuvarastointiin ja mikroverkkojen testaukseen liittyvän tietopankin (Australian Energy Storage Knowledge Bank). Lisäksi vedämme akkuteknologiaan keskittyvän tutkimuskeskuksen (Future Battery Industries Cooperative Research Centre) kaivosten sähköistämiseen liittyvää ohjelmaa, jonka tavoitteena on myös kouluttaa koko kaivosyhteisöä.