可再生能源在采矿中的实际应用

乔斯林·祖利亚尼(Jocelyn Zuliani),乔尔·吉尔博(Joel Guilbaud)著|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。

迄今为止最具吸引力的用例之一就在于混合微电网方法。几个矿山已经开始使用短持续时间锂离子电池,整合风或太阳能光伏(PV)发电。这些配置通常在矿山总电力需求的10%至25%之间产生。在这些低渗透微普林中,微电网继续由柴油机,利用作为整体矿井载荷的减少的可再生能源控制,而短时间锂离子电池用于降低可再生生成的变异性。电池基本上充当运营储备,如果可再生生成显着下降或增加,则会产生或储存电力,这是直到柴油发电机组可以安全地向上或向下斜坡。这种方法允许在任何给定的时间在线保持在线,降低燃料消耗和运营成本。

如今,许多采矿业务均针对中期可再生渗透率,旨在占可再生资源产生的40%至60%的电力。连续降低成本和提高风和太阳能光伏性能,以及支持极端气候中可靠运行的创新使这些发电来源更具吸引力。然而,为了实现介质以高可再生的渗透,必须修改柴油发电机组的调度。可再生发电机对微电网的贡献是显着的,并且不能再被视为载荷的简单减少。能量存储集成是必须的,允许所有柴油发电机构关闭几个小时。在这些短时间内,风或太阳能光伏发高足够高,以覆盖矿山的电力需求。当Vensets关闭时,储能将控制电网,维持功率质量并控制可再生生成的可变性。

将来,随着更具侵略性和更高的可再生渗透目标,旨在达到100%的可再生渗透率 - 需要进行重大转变 - 需要进行操作策略。在这种情况下,柴油发电机构只会在延长可再生生成的延长期间进行操作。这将需要高功率储能来平滑持续时间间隔和长期持续时间能量存储,以支持可再生生成的供应,将其移位在一天的几个小时内。长期存储是启用​​此操作模式的关键,并且正在开发许多技术来支持此要求,包括流量电池,锌电池,地热存储,压缩气体存储和储氢。

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是另一个备受期待的远程采矿技术途径。smr可以工厂生产,满足可扩展的电力需求,使矿山可以根据当前和未来的电力需求灵活地添加模块。SMRs可以生产兆瓦级的基载电力,可以通过其他传统的可再生和存储技术来补充,以满足矿山和车队的能源需求。仅在加拿大,就有十多家公司与加拿大核安全委员会(Canadian Nuclear Safety Commission)进行了预许可业务。一旦成功进行了示范,由于在偏远地区高度依赖昂贵的柴油燃料,采矿业将成为商业化的主要目标。

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!

本文最初出现在加拿大矿业杂志,发表于2020年8月7日,照片由Tugliq提供 - 照片Justin Bulota - Project Raglan。