Sähköinen persoonallisuus

K: Voitteko selittää, mitä tarkoitatte, kun puhutte synergiasta kotimaisten sähköverkkojen ja kaivosteollisuuden sähköverkkojen verkkomuutoksen välillä?

V: Tämä synergia perustuu autonomisten mikroverkkojen kehittämiseen, joissa käytetään jakeluverkkojen hajautettuja energialähteitä, pääasiassa uusiutuvia energialähteitä. Useimmat kaivosalueet sijaitsevat syrjäisillä alueilla, ja vain harvat niistä on liitetty kotimaan sähköverkkoon, mutta silloinkin yleensä pitkien siirtojohtojen kautta.

Siksi on loogista kehittää itsenäisiä mikroverkkoja, joissa käytetään uusiutuvia energialähteitä (aurinko- ja tuulienergiaa ja lähitulevaisuudessa mahdollisesti myös vetyä), jolloin voidaan poistaa keskitetyn verkko-lähestymistavan rajoitukset. Koska mikroverkkorakenteet ovat jo nyt muokkaamassa verkkomuutosta, ne voivat muodostaa sähköverkon kaivosalueilla ilman merkittäviä muutoksia.

Lisäksi kaivosalueiden infrastruktuuri sekä käyttö- ja kunnossapitokustannukset liittyvät voimakkaasti dieselmoottoreihin ja -generaattoreihin, jotka vaikuttavat iskuenergian kustannuksiin. Kaivosten mikroverkoilla voidaan vastata tällaisiin rajoituksiin ja samalla tukea 100-prosenttisesti uusiutuviin energialähteisiin perustuvaa muutosta.

Sähköverkon muuttaminen uusiutuvien energialähteiden integroinnin avulla sekä akkujen varastointiratkaisujen ja sähköautoteknologioiden kehittyminen ovat nopeuttaneet kaivosten sähköistämistä. Kaivoksille on jo saatavilla useita kaupallisia sähkökäyttöisiä laitteita ja akkuajoneuvoja, ja lisäksi on meneillään joitakin vetyajoneuvokokeiluja, jotka on tarkoitettu suurille kuorma-autoille kaivosalueilla.

Kysymys: Miksi mielestäsi nyt on täydellinen aika sähköistämiselle erityisesti kaivosalueilla?

V: Kyse lienee tehoelektroniikan edistymisestä, joka on uusiutuvan energian ja sähköisten kuljetusjärjestelmien mahdollistava teknologia. Kaikissa tehoelektroniikkaan liittyvissä sovelluksissa samanlaisissa piiritopologioissa käytetään puolijohteita muuntamaan sähköenergiaa tiettyjen tehtävien suorittamiseksi. Esimerkiksi mikroverkkosovelluksessa kaksisuuntainen muunnin voi ladata akkua tai syöttää sähkökuormaa, ja samanlainen muunnin voi myös ladata sähköajoneuvon akkua, kun se on paikallaan, tai ajaa sähkömoottoria (tai ohjata sitä generaattorina jarrutuksen aikana), kun se on liikkeellä. Lisäksi puolijohdekytkimien kehittyminen (erityisesti laajakaistaisen kaistanleveyden laitteiden kehittäminen) on mahdollistanut suuritehoisten (tilavuus- ja gravimetristen) muuntimien kehittämisen edullisesti. Näin ollen tehoelektroniikan kehittyneet tuotteet tulivat luonnollisesti saataville kaivoslaitteisiin.

Kysymys: Mitä hyötyä on kaivostyöntekijöille, jotka ovat huolissaan laitteidensa sähköistämisen kustannuksista?

V: Emme voi aliarvioida hiilipäästöjen murskausta, sillä se vaikuttaa siihen, että kaivoslaitteissa siirrytään polttomoottoreista polttomoottoreihin. Uskon kuitenkin, että suurin hyöty sähkökäyttöön siirtymisestä kaivostoiminnassa liittyy järjestelmän tehokkuuden ja ohjauksen helppouden parantumiseen 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 merkittävää lämpöä ja suuria päästöjä (dieselhiukkaset). Sähkömoottorin ja taajuusmuuttajan hyötysuhde voi kuitenkin olla yli 80 prosenttia laajalla kuormitusalueella. Lisäksi kaivosteollisuudessa käytettävyys on maksimoitava. Sähkömoottorikäyttöisillä taajuusmuuttajilla on kaivostyöntekijöille useita muita etuja, kuten alhainen melutaso ja värähtely, lisääntynyt luotettavuus, vähemmän mekaanisia komponentteja sekä pienemmät huolto- ja kunnossapitokustannukset. Lisäksi sähköjärjestelmät tekevät kaivoksen toiminnan seurannasta prosessinohjausta ja vikojen havaitsemista varten saumatonta ja helppoa, mikä on ratkaisevan tärkeää tulevaisuuden kaivosalueilla.

K: Kuinka vaikeaa on henkilöstön uudelleenkouluttaminen kaivoksen sähköistämisen aloittamisen jälkeen?

V: Se on sekä vaikeaa että helppoa, mutta ennen kaikkea välttämätöntä. Kaikilla kaivoksen työntekijöillä ei tarvitse olla samanlaista tietämystä sähköistämisestä. Kaivosten omistajien on korkeimmalla tasolla oltava vakuuttuneita sähköistämisen arvosta, joten heillä on oltava tietoa siitä, miten kokonaisintegrointi toimii. Maatasoisia insinöörejä on kuitenkin koulutettava useilla eri aloilla, kuten tehoelektroniikassa, moottorikäytöissä ja mikroverkkojärjestelmän komponenteissa ja ohjauksessa. Adelaiden yliopistossa koulutamme jo nyt opiskelijoita, jotta he olisivat valmiita näihin uusiin sähköisiin realiteetteihin. Siksi olemme käynnistäneet erilaisia ohjelmia alan tulevan työvoiman auttamiseksi. Osana näitä olemme kehittäneet kursseja, jotka kattavat kaikki nykyaikaiset jakeluun perustuvat energiateknologiat. Olemme myös luoneet Australian Energy Storage Knowledge Bank -tietopankin, jossa jaamme nykyaikaisia mikroverkkoalustoja, joissa on hyötyakkujen varastointi. Lisäksi johdamme Australiassa Future Battery Industries Cooperative Research Centre -hankkeen kaivosten sähköistymistä, jonka tavoitteena on myös kouluttaa koko kaivosyhteisöä.