矿业可再生能源:积极运营的实际应用

由Jocelyn Zuliani,Joel Guilbaud|2020年8月18日

从历史上看,矿山已经使用化石燃料,这是一种昂贵的努力,当您考虑运输和储存的高价格时,更不用说散发到大气中的温室气体(温室气体) - 自然环境的成本非常高。最近,几个矿山运营商设定了雄心勃勃的目标,以显着减少排放,愿望在未来25至30年内实现净零业务。他们的策略:将绿色技术合并到发电,以及尽可能随时能源存储功能。所以,问题仍然存在,我们如何到达那里?

未来的矿井将需要产生近100%的能源要求 - 用于为矿井提供推动并供应车辆舰队 - 无排放能量。目前,有许多技术在开发中有助于我们在采矿中实现群发。这包括高效率可再生于持续时间和较长持续时间,高密度电池和氢气动力车辆的低成本能量存储,从太阳封闭技术以及小型模块化核反应堆(SMR)组合的热量和发电。

迄今为止,最吸引人的用例之一是混合微电网方法。一些矿山已经开始沿着这条路走下去,将风能或太阳能光伏发电与短时间锂离子电池集成在一起。这种配置通常能产生矿井总电力需求的10%到25%。在这些渗透率较低的微电网中,微电网继续由可再生能源柴油发电机组控制,以减少总体矿井负荷,而短时间锂离子电池则用于减少可再生发电带来的变化。电池本质上是作为一种运行储备,如果可再生能源发电的大幅减少或增加,它将产生或储存电力,直到柴油发电机组可以安全地增加或减少。这种方法允许更少的发电机组在任何给定的时间保持在线,降低燃料消耗和运行成本。

如今,许多采矿企业的目标是中等可再生能源普及率,目标是可再生能源发电占总发电量的40%至60%。不断降低成本和提高风能和太阳能光伏的性能,以及支持极端气候下可靠运行的创新,使这些发电来源更具吸引力。然而,为了实现中高可再生能源的渗透,柴油发电机组的调度必须修改。可再生发电机对微电网的贡献是重大的,不能再被视为简单的负荷减少。储能集成是必须的,允许所有柴油发电机组关闭数小时。在这些短时间内,风力或太阳能光伏发电量足以满足矿山的电力需求。当发电机组关闭时,储能系统将控制电网,保持电能质量并控制可再生发电的变异性。

在未来,随着更激进和更高的可再生能源渗透率目标的制定,接近100%的可再生能源渗透率是需要的,这是运营战略的重大转变。在这种情况下,柴油发电机组将只在低可再生发电的较长时期内运行。这将需要高功率的能量存储来平滑短时间的间歇,并需要长时间的能量存储来支持可再生发电的供应,并在一天的几个小时内转移它。长时间存储是实现这种运行模式的关键,目前有许多技术正在开发以支持这一需求,包括流动电池、锌电池、地热和热存储、压缩气体存储和氢存储。

由于矿井达到更高的可再生渗透率,因此几乎没有任何成本可用的功率。可用性可用性的数量取决于矿山的地点,最高可达50%的技术可用于热需求和卡车充电。电池供电的卡车预计将占据市场100吨生产或更少的市场。大量有效载荷卡车300吨,上面将用绿色氢气提供氢气,主要是由矿山可再生发电输出的多大电力产生。在阳光明媚的位置,热密集型采矿过程将利用太阳能封闭的技术用一代技术产生热量和电力。锂矿面矿需要大量的工艺蒸汽,并将有益于太阳能封闭的热量和电力技术。因此,这将导致整个锂挖掘过程的脱碳,进一步加速了可再生集成和电动车辆的锂基电池的吸收。

最后,SMR是另一个高度预期的远程矿业技术途径。SMR可以出厂生产并满足可扩展的电源需求,使矿井能够灵活地根据电流和未来电源需求添加模块。SMR可以产生MW-Scale Baseload电源,可以通过其他传统的可再生和存储技术互补,以满足矿山和舰队能源需求。在加拿大单独,十几家公司拥有与加拿大核安全委员会的颁发前的历史。一旦实现了成功的示范,矿业部门就被设定为商业化的主要目标,这是由于其对偏远地区昂贵的柴油燃料高的依赖。

它没有秘密,离网矿面临发电挑战,但随着商业开发管道的所有技术,我们有一个令人难以置信的机会,以急剧遏制矿业的气候变化影响。就是现在!

本文最初发表于加拿大矿业杂志,发表于2020年8月7日照片由Tugliq提供 - 照片Justin Bulota - Project Raglan。