下一代矿山？全电动矿山的设计需要面向未来

该联盟由十几家矿业公司和供应商组成，正在携手加快实现全电动、零碳和无微粒矿山的构想。此类矿山将彻底减少范围1和范围2的碳排放，同时提高矿山生产力，并有助于“开发更深层和更偏远的矿体”。

去年秋天，挪威的 Norge Mineraler 公司宣布，他们可能发现了一种储量巨大但尚未开发的资源。该公司提交了三份符合联合矿石储量委员会规定的最新矿产资源声明，总计 34 亿吨火成岩。

据地质学家基于已知数据的计算，这一矿藏位于挪威西南部的 Bjerkreim-Sokndal 侵入带，有可能为关键原材料（包括磷酸盐、钛、钒，以及后续的磷）提供 50 年的供应保障。

另一则消息进一步增强了该声明的分量：Norge 正在与 ABB 合作，计划在2030年前将该矿山设计为全电动矿山。

ABB公司和挪威Norge Mineraler公司

正在探索采矿和下游作业的全面电气化

图片来源：ABB

Norge的工程经理兼技术负责人Hercules Sandenbergh表示，这正是项目团队开始规划矿山电气化的最佳时机。特别谈到这个项目时，他说很快就意识到，如果不提前规划，电气化的选择可能会受到严重限制。

“我只想举一个规划带来的好处的例子，”他谈到Norge与ABB合作的关键点——电动卡车和电车系统时说。“与柴油车相比，电动辅助的矿车能够提供更强大的动力，这意味着它们可以爬上更大的斜坡。对我来说，这确实是一个很好的例子，说明在哪里可以真正提高性能。但是，如果不提前规划......你就无法将电车系统作为改装设备投入使用，也无法看到如此巨大的好处，因为你的矿山并不是这样设计的。”

当然，这只是一个例子，但ABB工业部的安东·文特尔（Anton Venter）也广泛表达了这一观点，他说：“电动矿山与传统矿山看起来不同，而全电动矿山的设计也需要考虑未来的发展。”

文特尔解释说，在项目进行到九个月时，在完成可行性和设计阶段的工作之后，才会进入前端工程设计阶段（FEED）。“我们从可行性研究开始，查看现场，从设计角度看看有什么可能。作为研究的一部分，我们必须考虑工艺设计；一旦工艺设计完成，我们就可以开始研究电气设计了。”

前端工程设计阶段通常持续一到三个月，有助于为执行阶段做好准备，旨在提高可行性研究中定义的效率、生产率目标和能力。在总结ABB迄今为止的参与情况时，文特尔说：“这项可行性研究从一开始就致力于电气化、自动化和数字化，以实现最大的可持续性、成本效率和生产率，这是一个长期的目标。”

谈到与ABB的合作，Norge的创始人Michael Wurmser表示，这种“变革性”的合作伙伴关系将标志着采矿业进入更加可持续、资源高效利用的新时代。然而，Sandenbergh解释说，虽然其中一些技术已经建立，但其他技术仍在开发中，他补充说，如今创新的速度意味着这种情况可能会一直持续下去——这是在设计和面向未来的矿场时应该考虑的一个因素。

因此，在设计下一代矿山时，考虑到后续阶段的进一步发展至关重要。例如，Sandenbergh提到的电动辅助系统已经可用，但采矿车队的其他装备也适合电气化——例如挖掘机。

“因此，我们需要将这些因素纳入规划，并研究哪些因素适合矿山设计，并非所有装备都会进行相同程度的电气化。我们将拥有一些非常先进的装备，而其他装备则真的只是处于起步阶段。这将为我们提供很大的改进空间。”

这就是与ABB的合作伙伴关系至关重要的地方。Sandenbergh说：“对我们来说，了解创新和发展趋势很重要。ABB把握着技术发展的脉搏。我们可以将其融入我们的矿山，引入最佳可用技术——而且，通过我们的设计，我们可以在技术成熟时选择实施电动技术，从而减少我们的环境足迹并提高我们的效率、可靠性和吞吐量。”

文特尔也在展望未来的可能性。“我们希望在执行阶段继续合作，将这个下一代矿山变为现实，”他补充说，由于目前正在开展的工作，相关建议将侧重于低能耗，以及通过低维护、高效率的解决方案来优化资本支出，同时降低运营成本。

技术已经在助力实现矿山的可持续发展，其中包括ABB的eMine解决方案。全球eMine解决方案经理Nic Beutler解释说，”eMine是“一个旨在减少矿山运营中的二氧化碳排放，并最终支持矿业能源转型的解决方案框架，推动矿业运营从使用化石燃料向电力转变”。

它是一个“生态系统”，涵盖从矿山到港口的所有环节，通过综合电气化和数字系统使全电动矿山成为现实。ABB希望将其引入到这个项目中。

Beutler补充说：“eMine是采矿作业的自然延伸，在采矿作业中引入新的电动或电池电动汽车，以及电气化电车系统。”该系统于2021年推出，不仅涵盖物理资产（如矿山电气化和车队的自动化），还有助于监督矿山的运营，提供实时可行的见解，以提高效率和减少排放。

但Beutler提醒，电气化的智能程度仅与补充基础设施的自动化和数字组件相当。

他补充说：“未来，我们无疑会看到自动化和数字技术的更多融合，以及与资产根据能源需求和可用性进行交互的支持性运营管理和能源管理系统。”

尽管ABB已经在该领域开展工作，但它表示，自动化和数字化能力的发展将变得更加复杂和关键。

在全球范围内，只有少数矿山被其所有者至少归类为全电动矿山，这主要是由于它们完全用电池或电动辅助车辆替代了柴油车队。

然而，这不仅仅是车队的问题。目前由柴油提供动力的其他类型的设备也有可能转型，而原始设备制造商（OEM）正在努力推动这种转变。这一变化带来的一个副产品是通风系统和所用系统的进步。从环境中去除柴油颗粒物意味着通风系统首先可以减少工作量，同时也能够用电运行。

然而，其中一个挑战在于降低运营的整体能源消耗。Sandenbergh说，首先要考虑也是最重要的事情是能源使用。他建议：看看你可能要使用什么，并设计渠道来减少那种消耗。

然而，对于他的项目，他承认这个地点具有独特的位置：“如果我们看看我们在挪威的运营区域，那里有大量的可再生能源。有风力和水力发电。我认为我们的项目特别适合可再生能源电气化。”

他补充说，该地区还拥有一个强大的电网，并非所有矿山都具备这样的条件，尽管其他矿山可能拥有丰富的其他可再生能源，如太阳能。

电力需求也是ABB认真对待的一个领域。“矿山变得越来越偏远……当我们展望eMine的未来时，下一个合乎逻辑的步骤是在计划中加入更多的可再生能源——以减轻电网的负担，避免对大型电网解决方案进行昂贵的投资，”Beutler补充说这是eMine非常适合的领域。

“从可再生能源整合到电网设计中，一直到能源调度的那一刻，包括在固定或动态形式的能量转移中使用电动汽车，我们的eMine解决方案组合涵盖了所有方面。”

随着世界上许多领先的公司承诺到本世纪中叶减少甚至消除碳排放，矿业似乎正在发生变化。在创新电池和可再生能源技术的支持下，电气化无疑将是实现这一目标的最大贡献者。

然而，正如Sandenbergh所解释的那样，电气化并不仅仅是为了减少排放，他还回应了EMC的观点。“媒体在减少碳排放和减少环境影响方面谈论了很多，但我认为被忽视的是，这不是一个零和游戏，”他说。“我们可以通过电气化来提高性能，我认为这是我们在项目中真正需要关注的。”

根据GlobalData的数据，挪威目前只有一座矿山通过车辆实现了电气化。随着挪威迈向更清洁、更高效的采矿作业，下一个转型步骤，所有人的目光都集中在了Norge和ABB身上。