En fengende personlighet

Kan du forklare hva du mener når du snakker om en synergi mellom omstillingen av de nasjonale strømnettene og strømnettene i gruvevirksomheten?

Denne synergien er basert på utviklingen av autonome mikronett med distribuerte energiressurser, hovedsakelig ved bruk av fornybar energi. De fleste gruveanlegg ligger i avsidesliggende områder, og bare få av dem er koblet til det nasjonale strømnettet – og selv da er det vanligvis via lange overføringslinjer.

Derfor er det logisk å utvikle frittstående mikronett med fornybar energi (sol og vind, og muligens med hydrogen i nær fremtid), noe som kan eliminere begrensningene ved den sentraliserte netttilnærmingen. Siden mikronettstrukturer allerede preger nettomstillingen, kan de danne strømnettet på gruveanleggene uten vesentlige endringer.

Videre er strøminfrastrukturen samt drifts- og vedlikeholdskostnadene ved gruveanleggene i stor grad avhengige av dieselmotorer og generatorer, noe som påvirker energikostnadene. Mikronett for gruver kan imøtekomme slike begrensninger samtidig som de støtter en omstilling til 100 prosent fornybar energi.

Elektrifiseringen av strømnettet gjennom integrering av fornybare energikilder, sammen med modne løsninger for batterilagring og teknologi for elektriske kjøretøy, har fremskyndet elektrifiseringen av gruveanleggene. Mens flere kommersielle elektriske maskiner og batteridrevne kjøretøy allerede er tilgjengelige for gruveanlegg, pågår det også noen forsøk med hydrogen-drevne kjøretøy for tungtransportdumpere på gruveanleggene.

Hvorfor tror du at nå er det perfekte tidspunktet for elektrifisering, spesielt på gruveanlegg?

Det handler sannsynligvis om fremskrittene innen kraftelektronikk, som er den grunnleggende teknologien i fornybar energi og elektriske transportsystemer. I alle anvendelser som involverer kraftelektronikk bruker lignende kretsløp halvledere til å omforme elektrisk kraft for å utføre spesifikke oppgaver.

I en mikronett-applikasjon kan for eksempel en toveis omformer lade et batteri eller forsyne en elektrisk last, og en identisk omformer kan også lade batteriet i et elektrisk kjøretøy når det står stille, eller drive en elektrisk motor (eller styre den som en generator under bremsing) når det er i bevegelse.

I tillegg har fremskrittene innen halvlederbrytere (spesielt utviklingen av komponenter med bredt båndgap) muliggjort utviklingen av omformere med høy effekttetthet (volumetrisk og gravimetrisk) til lave kostnader. Derfor ble de velutviklede produktene innen kraftelektronikk naturlig nok tilgjengelige i gruveutstyr.

Hvilke fordeler er tilgjengelige for gruveselskaper som er opptatt av kostnadene ved å elektrifisere utstyret sitt?

Vi kan ikke undervurdere reduksjonen i karbonutslipp som en drivkraft for overgangen fra forbrenningsmotorer i gruveutstyr. Jeg mener imidlertid at den største fordelen ved å gå over til elektrisk drift i gruvedriften ligger i forbedringene og mulighetene når det gjelder systemeffektivitet og enkel styring.

Dieselmotorer har en virkningsgrad på ikke mer enn 35 prosent ved nominell belastning (ved nominell hastighet og dreiemoment) og mye lavere ved lette belastninger. Det bør understrekes her at lav virkningsgrad også medfører betydelig varmeutvikling og høye utslipp (dieselpartikler). Virkningsgraden til elektriske motorer og drivverk kan derimot være over 80 prosent over et bredt belastningsspekter.

I tillegg må oppetiden i gruveindustrien maksimeres. Elektriske motordrev har flere andre fordeler for gruvearbeidere, blant annet lavt støynivå og få vibrasjoner, økt pålitelighet, færre mekaniske komponenter og reduserte kostnader for vedlikehold og service. Videre gjør de elektriske systemene overvåkingen av gruveaktiviteter for prosesskontroll og feiloppdagelse sømløs og enkel, noe som er avgjørende for fremtidige gruveanlegg.

Hvor vanskelig er det å omskole personalet etter at elektrifiseringen av gruven har startet?

Det er både vanskelig og enkelt, men fremfor alt nødvendig. Ikke alle gruvearbeidere trenger å ha samme kunnskapsnivå om elektrifisering. På toppnivå må gruveeierne være overbevist om verdien av elektrifisering, så de må ha kunnskap om hvordan den overordnede integrasjonen fungerer. Ingeniører på bakkenivå må derimot få opplæring på en rekke områder, blant annet kraftelektronikk, motordrev og komponenter og styringssystemer for mikronett.

Ved Universitetet i Adelaide utdanner vi allerede studenter til å være forberedt på disse nye elektriske realitetene. Derfor har vi innført en rekke programmer for å støtte fremtidens arbeidskraft i bransjen. Som en del av dette har vi utviklet kurs som dekker alle moderne teknologier for distribuert energi.

Vi har også opprettet «Australian Energy Storage Knowledge Bank», der vi deler moderne mikronettplattformer med batterilagring i stor skala. I tillegg leder vi programmet for elektrifisering av gruvedrift ved «Future Battery Industries Cooperative Research Centre» i Australia, som også har som mål å utdanne gruveindustrien generelt.