Charyzmatyczna osobowość

Czy mógłby Pan wyjaśnić, co ma Pan na myśli, mówiąc o synergii między transformacją krajowych sieci energetycznych a sieciami energetycznymi kopalń?

Synergia ta opiera się na rozwoju autonomicznych mikrosieci z wykorzystaniem rozproszonych zasobów energii, głównie energii odnawialnej. Większość kopalń znajduje się na odległych obszarach i tylko nieliczne z nich są podłączone do krajowej sieci energetycznej, a nawet wtedy zazwyczaj za pośrednictwem długich linii przesyłowych.

Dlatego logicznym rozwiązaniem jest tworzenie samodzielnych mikrosieci opartych na energii odnawialnej (słonecznej i wiatrowej, a w najbliższej przyszłości być może również wodorowej), które mogą wyeliminować ograniczenia związane z podejściem opartym na sieci scentralizowanej. Ponieważ struktury mikrosieci już teraz kształtują transformację sieci energetycznej, mogą one stanowić podstawę sieci energetycznej w kopalniach bez konieczności wprowadzania znaczących modyfikacji.

Ponadto infrastruktura elektroenergetyczna oraz koszty eksploatacji i konserwacji kopalń w znacznym stopniu opierają się na silnikach wysokoprężnych i generatorach, co ma wpływ na koszt energii. Mikrosieci kopalniane mogą zaradzić tym ograniczeniom, wspierając jednocześnie transformację opartą w 100 procentach na energii odnawialnej.

Transformacja sieci energetycznej poprzez integrację odnawialnych źródeł energii, wraz z dojrzałością rozwiązań w zakresie magazynowania energii w akumulatorach oraz technologii pojazdów elektrycznych, przyspieszyła elektryfikację kopalń. Chociaż w kopalniach dostępnych jest już kilka rodzajów komercyjnego sprzętu / maszyn elektrycznych i pojazdów akumulatorowych, trwają również testy pojazdów napędzanych wodorem przeznaczonych do transportu na dużych odległościach na terenie kopalń.

Dlaczego uważa Pan, że właśnie teraz jest idealny moment na elektryfikację, szczególnie w kopalniach?

Prawdopodobnie chodzi o postępy w dziedzinie elektroniki mocy, która jest technologią umożliwiającą rozwój systemów energii odnawialnej i transportu elektrycznego. We wszystkich zastosowaniach związanych z elektroniką mocy podobne topologie obiegów wykorzystują półprzewodniki do przetwarzania energii elektrycznej w celu wykonywania określonych zadań.

Na przykład w zastosowaniu mikrosieci konwerter dwukierunkowy może ładować akumulator lub zasilać obciążenie elektryczne, a identyczny konwerter może również ładować akumulator w pojeździe elektrycznym, gdy ten stoi w miejscu, lub napędzać silnik elektryczny (lub sterować nim jako generatorem podczas hamowania), gdy pojazd jest w ruchu.

Ponadto postępy w dziedzinie przełączników półprzewodnikowych (a konkretnie rozwój urządzeń o szerokiej przerwie energetycznej) umożliwiły opracowanie przetworników o wysokiej gęstości mocy (objętościowej i grawimetrycznej) przy niskich kosztach. W związku z tym dojrzałe produkty z zakresu elektroniki mocy w naturalny sposób stały się dostępne w sprzęcie górniczym.

Jakie korzyści czekają górników zaniepokojonych kosztami elektryfikacji swojego sprzętu?

Nie można lekceważyć znaczenia redukcji emisji dwutlenku węgla jako czynnika napędzającego odejście od silników spalinowych w sprzęcie górniczym. Uważam jednak, że główną korzyścią wynikającą z przejścia na napęd elektryczny w górnictwie są ulepszenia i możliwości w zakresie wydajności systemu oraz łatwości sterowania.

Silniki wysokoprężne charakteryzują się sprawnością nieprzekraczającą 35 procent przy obciążeniu znamionowym (przy znamionowej prędkości obrotowej i momencie obrotowym), a przy niewielkich obciążeniach jest ona znacznie niższa. Należy tutaj podkreślić, że przy niskiej sprawności wytwarzane jest również znaczne ciepło oraz wysokie emisje (cząstki stałe z silników wysokoprężnych). Natomiast sprawność silników elektrycznych i napędów elektrycznych może przekraczać 80 procent w szerokim zakresie obciążeń.

Ponadto w przemyśle wydobywczym konieczne jest maksymalizacja czasu pracy. Napędy z silnikami elektrycznymi oferują górnikom szereg innych korzyści, w tym niski poziom hałasu i wibracji, zwiększoną niezawodność, mniejszą liczbę komponentów mechanicznych oraz niższe koszty konserwacji i serwisu. Co więcej, systemy elektryczne sprawiają, że monitorowanie działalności kopalni w celu sterowania procesami i wykrywania usterek przebiega płynnie i łatwo, co ma kluczowe znaczenie dla przyszłych zakładów wydobywczych.

Jak trudne jest przekwalifikowanie personelu po rozpoczęciu elektryfikacji kopalni?

Jest to zarówno trudne, jak i łatwe, ale przede wszystkim konieczne. Nie wszyscy pracownicy kopalni muszą posiadać podobny poziom wiedzy na temat elektryfikacji. Na najwyższych szczeblach kierownictwa właściciele kopalń muszą być przekonani o wartości elektryfikacji, dlatego muszą posiadać wiedzę na temat tego, jak działa całościowa integracja. Inżynierowie pracujący na poziomie gruntu muszą jednak przejść szkolenia w wielu obszarach, w tym z zakresu elektroniki mocy, napędów silnikowych oraz komponentów i systemów sterowania systemami mikrosieci.

Na Uniwersytecie w Adelajdzie już teraz przygotowujemy studentów do nowych wyzwań związanych z elektryfikacją. W tym celu uruchomiliśmy szereg programów mających na celu wsparcie przyszłej kadry w tej dziedzinie. W ramach tych działań opracowaliśmy kursy obejmujące wszystkie nowoczesne technologie energii rozproszonej.

Stworzyliśmy również Australijski Bank Wiedzy o Magazynowaniu Energii, w ramach którego udostępniamy nowoczesne platformy mikrosieci z magazynowaniem energii w bateriach na skalę przemysłową. Ponadto kierujemy programem elektryfikacji kopalń w ramach Centrum Badań Współpracujących Future Battery Industries w Australii, którego celem jest również szkolenie całej społeczności górniczej.