Uma personalidade elétrica

P: Você pode explicar o que quer dizer quando fala de uma sinergia entre a transformação da rede em redes de energia domésticas e redes de energia de mineração?

R: Essa sinergia se baseia no desenvolvimento de microrredes autônomas com recursos de energia distribuída, usando principalmente energia renovável. A maioria das minas fica em áreas remotas e apenas algumas delas estão conectadas à rede de energia doméstica e, mesmo assim, geralmente por meio de longas linhas de transmissão.

Portanto, é lógico desenvolver microrredes autônomas com energia renovável (solar e eólica e, possivelmente, com hidrogênio em um futuro próximo), o que pode eliminar as limitações da abordagem de rede centralizada. Como as estruturas de microrredes já estão moldando a transformação da rede, elas podem formar a rede elétrica nas minas sem modificações significativas.

Além disso, as infraestruturas de eletricidade e os custos operacionais e de manutenção das minas envolvem muito motores a diesel e geradores, o que tem um impacto sobre o custo da energia. As microrredes de minas podem responder a essas limitações e, ao mesmo tempo, apoiar uma transformação com energia 100% renovável.

A transformação da rede elétrica pela integração de fontes de energia renováveis, juntamente com a maturidade das soluções de armazenamento de baterias e das tecnologias de veículos elétricos, acelerou a eletrificação das minas. Embora várias máquinas elétricas comerciais e veículos a bateria já estejam disponíveis para minas, alguns testes de veículos movidos a hidrogênio também estão em andamento para caminhões de grande porte em locais de mineração.

P: Por que você acha que agora é o momento perfeito para a eletrificação, especialmente nas minas?

R: Provavelmente tem a ver com os avanços na eletrônica de potência, que é a tecnologia capacitadora da energia renovável e dos sistemas de transporte elétrico. Em todas as aplicações que envolvem eletrônica de potência, topologias de circuitos semelhantes usam semicondutores para converter energia elétrica e realizar tarefas específicas. Por exemplo, em uma aplicação de microrrede, um conversor bidirecional pode carregar uma bateria ou alimentar uma carga elétrica, e um conversor idêntico também pode carregar a bateria de um veículo elétrico quando ele está parado ou acionar um motor elétrico (ou controlá-lo como um gerador durante a frenagem) quando ele está em movimento. Além disso, os avanços nas chaves semicondutoras (especificamente o desenvolvimento de dispositivos de banda larga) permitiram o desenvolvimento de conversores de alta densidade de potência (volumétrica e gravimétrica) a baixo custo. Portanto, os produtos maduros da eletrônica de potência tornaram-se naturalmente disponíveis nos equipamentos de mineração.

P: Quais são os benefícios disponíveis para os mineradores preocupados com o custo da eletrificação de seus equipamentos?

R: Não podemos subestimar a redução das emissões de carbono como um fator de mudança dos motores de combustão nos equipamentos de mineração. No entanto, acredito que o principal benefício da conversão para a eletricidade na mineração está relacionado às melhorias e oportunidades na eficiência do sistema e na facilidade de controle. Os motores a diesel têm uma eficiência não superior a 35% na carga nominal (na velocidade e no torque nominais) e muito menor em cargas leves. Deve-se enfatizar aqui que, com baixa eficiência, também são produzidos calor significativo e altas emissões (material particulado de diesel). No entanto, a eficiência do motor elétrico e do acionamento pode ser superior a 80% em uma ampla gama de cargas. Além disso, no setor de mineração, o tempo de atividade precisa ser maximizado. Os acionamentos por motor elétrico têm vários outros benefícios para as mineradoras, incluindo baixo nível de ruído e vibrações, maior confiabilidade, menos componentes mecânicos e custo reduzido de manutenção e serviço. Além disso, os sistemas elétricos tornam o monitoramento das atividades da mina para controle de processos e detecção de falhas simples e fácil, o que é fundamental para futuras minas.

P: Qual é a dificuldade de requalificação da equipe após o início da eletrificação da mina?

R: É difícil e fácil, mas, acima de tudo, necessário. Nem todos os trabalhadores da mina precisam ter um nível semelhante de conhecimento sobre eletrificação. Nos níveis mais altos, os proprietários de minas devem estar convencidos do valor da eletrificação e, portanto, precisam ter o conhecimento de como funciona a integração geral. Os engenheiros de nível de solo, no entanto, devem ser treinados em várias frentes, incluindo eletrônica de potência, acionamentos de motor e componentes e controle do sistema de microrrede. Na Universidade de Adelaide, já estamos treinando os alunos para que estejam prontos para essas novas realidades elétricas. Portanto, instituímos uma variedade de programas para ajudar a futura força de trabalho no campo. Como parte desses programas, desenvolvemos cursos que abrangem todas as tecnologias modernas de energia distribuída. Também criamos o Australian Energy Storage Knowledge Bank, onde compartilhamos plataformas modernas de microrredes com armazenamento de baterias em escala de serviços públicos. Além disso, estamos liderando o programa de eletrificação de minas do Future Battery Industries Cooperative Research Centre na Austrália, que também visa a treinar a comunidade de mineração em geral.