La gestión de la energía es fundamental para la sostenibilidad de las minas

Las explotaciones mineras se están tomando en serio la descarbonización, y cada vez son más las que exploran la electrificación como posible solución para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Reducir las emisiones de carbono y mantener la productividad es un reto formidable, ya que la minería sigue siendo una actividad que consume mucha energía.

Para Hitachi Construction Machinery (HCM), el camino hacia las emisiones cero en las minas actuales pasa por el uso eficiente de la energía. La electrificación y la gestión de la energía son dos áreas clave que pueden reducir drásticamente la huella de carbono de la maquinaria minera. La energía es uno de los mayores gastos de las empresas mineras. Según Deloitte, las minas existentes pueden reducir su consumo total de energía entre un 15% y un 20% mediante un programa eficaz de gestión energética. Las minas nuevas pueden reducir hasta un 50% si se replantean la mina teniendo en cuenta la gestión de la energía.

La gestión de la energía representa una gran oportunidad para que las minas aumenten su rentabilidad reduciendo el consumo de energía y disminuyendo las emisiones y los residuos. El desarrollo de un plan de gestión energética y la comprensión de cómo se consume la energía en la mina pueden ayudar a las minas a alcanzar sus objetivos de sostenibilidad. Algunas de las minas más progresistas ya están avanzando hacia la electrificación y están explorando opciones de energía renovable como, matrices solares para complementar las fuentes de energía tradicionales.

HCM ha sido uno de los principales defensores de la electrificación. La empresa cuenta con una sólida experiencia en la electrificación de equipos mineros, con excavadoras hidráulicas de gran tamaño conectadas a la red eléctrica y camiones de transporte con motor de corriente alterna. La electrificación puede aumentar la eficiencia energética de las máquinas mineras. Consideremos el ejemplo de un camión de transporte alimentado por batería. La energía puede capturarse y reutilizarse durante el frenado, y el uso de energía puede limitarse cuando el vehículo no está en marcha. Esto ayuda a compensar las actividades que consumen energía pero no contribuyen al movimiento de materiales.

El camino hacia la electrificación

La tecnología tradicional de trolebuses es uno de los métodos más obvios para impulsar la reducción de las emisiones de carbono. HCM lleva suministrando desde los años 80 camiones de arrastre asistidos por trolebús para la minería que funcionan con electricidad procedente de cables aéreos. Actualmente es una opción en todos los camiones de transporte de la empresa.

Además de reducir las emisiones, esta tecnología puede aumentar la productividad con velocidades de ascenso más rápidas y reducir el desgaste de los motores diesel tradicionales. Cuando se utiliza la energía eléctrica en el modo trolley, el motor del camión de transporte diesel-eléctrico funciona al ralentí a 1.200 rpm, dirigiendo la energía solo a los auxiliares y a la bomba hidráulica, incluso cuando la máquina se conduce cuesta arriba bajo carga. En algunas aplicaciones, la electrificación de segmentos de alta demanda de la ruta de transporte elimina más del 50% de las emisiones.

En el futuro, existe la posibilidad de sustituir los camiones de transporte de corriente alterna con motor diésel del sistema de trolebuses por camiones de transporte eléctricos con batería. La infraestructura existente del trolebús podría utilizarse para cargar las baterías y proporcionar energía para alimentar los camiones. Dado que la tecnología actual de las baterías tiene una capacidad limitada de almacenamiento de energía, el éxito del transporte electrificado depende de la capacidad de trasladar rápidamente la energía eléctrica de la red a los vehículos móviles.

El camión de transporte eléctrico a batería podría utilizar la energía de la batería para viajar entre el carro, el lugar de carga y el lugar de descarga. El carro recargaría entonces la batería al tiempo que alimentaría el camión. También hay estaciones de carga en fase de investigación y desarrollo. "Poner una batería en el camión no es la parte difícil; es hacer que funcione en una mina real", dijo el director de Producto de Camiones Mineros, John Schellenberg.

Pero no se pueden ignorar las ventajas de esta tecnología. Un sistema de vehículo eléctrico de batería (BEV) es capaz de hacer un uso eficiente de la energía de más del 70% si se calcula desde la "generación hasta el material movido". Esto se compara con un camión de transporte estándar que podría funcionar con un 35% de eficiencia.

Construyendo sobre una base

HCM sigue desarrollando una solución de camión de transporte BEV que aprovechará las posibles ganancias de eficiencia energética. Para HCM, el desarrollo de la unidad de transporte es la parte más fácil de la ecuación. La empresa ya cuenta con una moderna plataforma electrificada que utiliza la transmisión eléctrica de CA.

Los mayores retos serán el almacenamiento y la gestión de la energía. "Las soluciones de baterías han formado parte de la cartera ferroviaria de Hitachi Limited durante más de 10 años, por lo que aplicar esta tecnología ferroviaria/de baterías de nuestra red corporativa para la transición de la línea de camiones de HCM es una progresión natural", dijo Schellenberg. La empresa también sigue estudiando el hidrógeno como vía de electrificación para algunas aplicaciones mineras.

Aunque el camión de transporte eléctrico de batería es todavía un prototipo, existen estrategias de electrificación que son comercialmente viables. "Creo que la electrificación no solo es posible con la tecnología actual, sino que también puede lograr una mejor tasa de rendimiento comercial que las técnicas convencionales en una serie de aplicaciones", dijo Schellenberg.

No hay soluciones únicas para todos los casos

Cada mina tiene sus propios retos, con diferentes longitudes de acarreo, cambios de elevación y configuraciones de carga y descarga. Estas diferentes condiciones pueden suponer un reto para la electrificación in situ. Hay que tener en cuenta todas las variables junto con la disponibilidad y fiabilidad de cualquier suministro de energía "verde". 

Promover la descarbonización es una tendencia mundial importante, pero también es fundamental para el futuro de la minería. Es posible que los motores diésel estén presentes en el futuro inmediato debido a su densidad de potencia, la flexibilidad que ofrecen y su amplia disponibilidad. Pero la tecnología emergente y la electrificación ofrecen oportunidades para reducir las emisiones de carbono e iniciar el camino hacia las emisiones netas cero.

Muchos de los principales clientes mineros de HCM son partidarios del Grupo de Trabajo sobre Divulgación Financiera Relacionada con el Clima (TCFD), cuyo objetivo es la descarbonización. HCM trabajará estrechamente con ellos para entender sus retos y requisitos para reducir las emisiones de dióxido de carbono en sus minas.

Para obtener más información, póngase en contacto con su experto local en minería de Hitachi Construction Machinery.