Zukunft der elektrischen Ausrüstung im Untertagebergbau

Der Bergbau ist ein jahrhundertealter und weltweiter Wirtschaftszweig, der seine Wurzeln in den Grundlagen der Zivilisation hat und einen bedeutenden Einfluss auf viele große Volkswirtschaften hat. Gemessen am Einkommen und an den verkauften Gütern macht der Bergbau fast 12 % des weltweiten BIP aus. Der Bergbau war schon immer ein Bedürfnis auf unserem Planeten und wird es auch in Zukunft bleiben.

Die Bergbauindustrie, die traditionell auf fossile Brennstoffe für den Betrieb von Bergbaumaschinen unter Tage angewiesen ist, ist als kohlenstoffintensive Industrie bekannt. Jetzt gibt es einen neuen Trend, und die elektrische Ausrüstung für den Untertagebau ist eine relativ neue Innovation.

Immer mehr Menschen verlangen von den Bergbauunternehmen, dass sie der nachhaltigen Entwicklung mehr Aufmerksamkeit schenken. Die Bergbauunternehmen stehen auch unter dem Druck der lokalen Gemeinschaften, der Verbraucher und der Regierungen. Menschen aus allen Gesellschaftsschichten fordern sie auf, die Treibhausgasemissionen zu reduzieren, die Luftqualität zu verbessern und die Gesundheit und Sicherheit der in der Nähe der Minen lebenden Menschen zu schützen.

In diesem Zusammenhang begannen batteriebetriebene Elektrogeräte für den Untertagebau Fahrzeuge mit Dieselmotoren zu ersetzen, und Geräte mit Elektromotoren begannen hydraulische Geräte zu ersetzen.

Der Einsatz von elektrischer Ausrüstung für den Untertagebau hat gegenüber der herkömmlichen dieselbetriebenen Technik mehrere Vorteile. Es besteht aber auch die Möglichkeit, Geld zu sparen.

Batterie vs. Benzin

Elektrofahrzeuge für den Untertagebau können ihre dieselbetriebenen Pendants in Bezug auf die Leistung übertreffen. Andererseits sind die Batterien in den letzten zehn Jahren leistungsfähiger geworden, so dass die Motoren noch leistungsfähiger sein können.

Folglich können die heutigen batteriebetriebenen Elektrogeräte für den Untertagebergbau etwa doppelt so viel Strom erzeugen wie ihre dieselbetriebenen Vorgängermodelle. Wenn es um den Transport sperriger Güter geht, können Elektrogeräte für den Untertagebau 10% schneller fahren als dieselbetriebene Lkw. Bei Elektrofahrzeugen ist "das Drehmoment absolut enorm".

Dies kann zu einer verbesserten Produktivität führen. Denken Sie zum Beispiel an die schnellere Verladung von Materialien, den Transport von schwereren Gewichten und die schnellere Beförderung.

Effizientere elektrische Ausrüstung für den Untertagebau

Dies bedeutet, dass kleinere elektrische Bergbaugeräte unter Tage schwerere Lasten transportieren können, als dies normalerweise mit größeren Dieselgeräten möglich wäre. Wenn ein dieselbetriebener Lkw 40 Tonnen transportieren kann, kann ein elektrisches Untertage-Bergbaugerät der gleichen Größe 50 Tonnen transportieren, z. B. eine LHD-Maschine.

Infolge der geringeren Größe der elektrischen Ausrüstung im Untertagebau können auch die Tunnel kleiner sein. Es ist daher weniger notwendig, neue Minen für elektrische Maschinen zu graben als solche, die für schwere Dieselmaschinen gebaut wurden. Kleinere Stollen bedeuten, dass wir weniger Gesteinsabfall transportieren und viel Energie und Geld sparen.

Die Digitalisierung im Bergbau wird häufig von denjenigen missverstanden, die ihr skeptisch oder gar ablehnend gegenüberstehen. Sie glauben, dass Digitalisierung gleichbedeutend mit Veränderung und Instabilität ist.

Wenn es um die eigentliche digitale Revolution der Wirtschaft und der Gesellschaft geht, geht es um die Verbesserung der Qualität Ihrer Arbeit. Bergbaubetriebe können durch den Einsatz digitaler Technologien und Verfahren "intelligenter" werden, da sie dank der Digitalisierung instrumentiert, vernetzt und intelligent sind.

Virtuelle Simulation

Kontinuierliche Überwachung und virtuelle Simulationen sind nur zwei der vielen hochmodernen Möglichkeiten, die moderne digitale Prozess- und Kontrollsysteme bieten. Die Behebung von Problemen in der Mineralienaufbereitung zum Beispiel ist traditionell eher ein reaktiver als ein proaktiver Prozess. Wenn Sie frühzeitig auf dynamische Informationen über vernetzte digitale Systeme und Software zugreifen, können Sie Ihren Weg schnell anpassen.

Automatisierter Bergbau

Ein vollständig automatisiertes und integriertes Bergwerk mit Null-Eingängen könnte dank der digitalen Transformation möglich werden. Infolgedessen werden die Bergwerke von Grund auf mit Blick auf die Automatisierung geplant, wobei die Prozesse auf den Erzkörper abgestimmt und Abweichungen bei der Ausführung eliminiert werden. Wir werden in der Lage sein, den aktuellen Informationsfluss vollständig zu nutzen, was ein großes Plus ist.

Die Optimierung von Ladezeiten und -frequenzen kann durch den Einsatz von IIoT-Technologie und Datenanalyse dazu beitragen, den Kraftstoffverbrauch, die Fahrzeugwartung und sogar die Transportentfernungen zu reduzieren.

Cloud-Netzwerk für den Bergbau

Jeder Primärsektor, einschließlich des Bergbaus, hat sich durch den Übergang zur Cloud bereits verändert. Mit einer integrierten IT-Cloud-fähigen Plattform und der Cloud können die Aktivitäten eines Bergwerks auf Unternehmensebene in Echtzeit verfolgt werden. Cloud-fähige Geräte ermöglichen es den Arbeitern, in Echtzeit zusammenzuarbeiten, was die Sicherheit und Effizienz in jedem Bergbaubetrieb, z. B. bei Untertage-Ladern, erhöht. Darüber hinaus können Cloud-basierte Sicherheits- und Infrastrukturdienste die Kosten senken und gleichzeitig die Möglichkeiten verbessern.

Obwohl sich die digitale Transformation darauf konzentriert, die Maschinen unter Tage intelligenter zu machen, ist es wichtig zu erwähnen, dass neue Hardware-, Transport- und Ausrüstungstechnologien und -tools allen kritischen Operationen unvergleichliche Intelligenz und Kraft verleihen.

Bergbau mit KI

Darüber hinaus können sich diese neuen Technologien nahtlos in die digitale Transformation einfügen, indem sie Datenanalyse, KI und maschinelles Lernen mit den vereinheitlichten Systemen einer intelligenten Mine verbinden.

Die Drohnentechnologie wird im Bergbausektor bereits zu verschiedenen Zwecken eingesetzt, u. a. zur Erhöhung der Sicherheit durch Überfliegen potenziell gefährlicher Regionen für die Arbeiter. Freeport McMoRan beispielsweise setzt Drohnen ein, um steilere Böschungswinkel zu bauen und so die Abtragsraten und den Gesteinsabfall vor dem Erzabbau zu reduzieren.

Drohne statt Mensch

Drohnenanalysen können stattdessen eingesetzt werden, wenn ein Geologe oder Geotechniker in riskante Bereiche geschickt werden muss. Der Einsatz von Drohnen zur Untersuchung von Minen wurde auch zur Räumung von Sprengzonen, zur 3D-Bildgebung und zum Scannen sowie zur Bereitstellung von Live-Videos und Echtzeitdaten in Regionen verwendet, die für Menschen nicht sicher sind.

Der Bergbausektor wird weiterhin von der elektrischen Ausrüstung für den Untertagebau beeinflusst werden. Laut einer neuen Studie wird der Markt für Elektrifizierung und Automatisierung im Jahr 2028 einen Wert von $15 Milliarden haben. Die Innovationen in diesem Bereich werden durch Kraftstoffeinsparungen, höhere Effizienz und größere Produktion vorangetrieben.

Produktiverer Bergbau

Bergbaubetriebe können allein durch autonome Fördersysteme eine Produktivitätssteigerung von 30 Prozent erwarten. Die Betriebskosten für die Belüftung und Kühlung der Maschinen können durch die Elektrifizierung um 20 bis 25 Prozent gesenkt werden.

Unternehmen wie Rio Tinto und BHP Billiton setzen autonome Schlepper und automatisierte Jumbo-Bohrmaschinen ein, um Metalle mit bewährter Effizienz und Produktivität in der Bergbauindustrie zu fördern.

Der robotergestützte und automatisierte Bergbau ist faszinierend, weil er in direktem Zusammenhang mit den Entwicklungen der KI und der maschinellen Lerntechnologie steht. Über siebenundsiebzig Prozent der von MiningIQ befragten Bergbauexperten sind der Meinung, dass die Automatisierung das wichtigste Thema ist. Die Automatisierung wird wichtiger denn je.

Das weltweit wachsende Bewusstsein für den Wert unserer natürlichen Ressourcen setzt die Bergbauunternehmen immer stärker unter Druck, ihre Umweltleistung zu verbessern. Glücklicherweise reduzieren viele der bisher beschriebenen technischen Fortschritte den Kraftstoffverbrauch, die Umweltverschmutzung, den Abfall und den Wasserverbrauch im Bergbau - eine gute Nachricht.

Abfallwirtschaft

Eine umweltverträgliche Abfallentsorgung und saure Minenentwässerung sowie die Sanierung von Bergbaustandorten können dazu beitragen, dass sich die Ökosysteme erholen.

Aber "grün werden" ist nicht nur eine modische Marketingkampagne oder ein stückweiser Versuch der Unternehmen. Von den Bergbauunternehmen wird erwartet, dass sie ihre Geschäftsstrategie überdenken und sich dem Konzept der sozialen Verantwortung der Unternehmen (CSR) in Zukunft anpassen.

Mit dem heutigen Schwerpunkt auf CSR werden Ideen wie "grüne Minen" und "abfallfreier Bergbau" in den nächsten Jahren an Bedeutung gewinnen. Ein Hauptziel der "Ökologisierung des Bergbaus" besteht darin, die Umweltauswirkungen der Mineralgewinnung und -verarbeitung durch innovative Technologien, effizientere Bergbauverfahren und nachhaltige Praktiken zu verringern.

Null-Abfall-Bergbau

Die gute Nachricht für Bergbauunternehmen ist, dass sich die Umstellung auf "grün" für sie finanziell auszahlen kann. Nach Angaben der Green Mining Initiative konnte der Energieverbrauch in Ontario, Kanada, um 40 Prozent gesenkt werden, was zu jährlichen Einsparungen von $4 Millionen führte.

Ein "abfallfreier Bergbau" mag angesichts der Milliarden Tonnen anorganischer Abfälle oder Nebenprodukte, die Bergleute jedes Jahr produzieren, unmöglich erscheinen. Da aber immer mehr Bergleute ihre Abfallproduktion genau unter die Lupe nehmen, setzen sie neue Technologien ein, um die Menge zu verringern.

Die Gewinnung von wertvollen Mineralien und Eisen aus Rotschlamm gehört zu den untersuchten Extraktionsverfahren.

Einige der vielversprechendsten Sektoren für die Zukunft entstehen gerade, während die Branche nach vorne blickt. Tiefseebergbau gibt es zwar schon seit einiger Zeit, aber die Unterwassertechnologie beginnt gerade erst, die Möglichkeiten in diesem Bereich zu erforschen.

Zukunft des Tiefseebergbaus

Wir haben 5% der Tiefsee kaum erforscht, so dass direkt am Meeresboden enorme Fördermöglichkeiten bestehen. In der Tiefsee befinden sich wertvolle Metalle, die abgebaut werden können. Metalle wie Nickel, Kobalt, Kupfer und Magnesium können in weichballgroßen polymetallischen Modulen gefunden werden, die den Meeresboden übersäen. Es wird eine andere Ausrüstung als im Untertagebau verwendet, aber der Zweck des Untertagebaus bleibt derselbe.

Durch die Verbindung von heißem Wasser aus der Erdkruste mit kaltem Wasser können Schornsteinformationen entstehen, die reich an Eisen, Silber und Gold sind. Die meisten Seltenerdmetalle, die im Pazifischen Ozean gefunden werden, befinden sich in Unterwasser-Krustenformationen und Bergen.

Alle diese Tiefseeformationen haben ein enormes Potenzial und ebenso große Hürden für die künftige Erforschung. Es wird auch eine Debatte darüber geben, ob Nationen und Organisationen das Recht haben, bestimmte Teile des Ozeans abzubauen. Aufgrund der empfindlichen Natur des Ökosystems der Ozeane sind Umweltschützer zu Recht besorgt über die Auswirkungen des Bergbaus.

Dieses neue Tiefseegebiet könnte ein neues Zeitalter der Bergbauproduktivität einläuten, wenn es gelingt, diese Schwierigkeiten angemessen zu bewältigen und die Hürden zu überwinden. Ausrüstungen, die den extremen Bedingungen in der Tiefsee standhalten können, müssen zu hohen Kosten angeschafft werden.

Einige Tiefseebergbauunternehmen sind zwar führend, aber die Technologie muss erst noch in großem Maßstab erprobt werden.

Die Ingenieure begannen damit, Dieselmotoren und Benzintanks aus den bestehenden elektrischen Geräten für den Untertagebau zu entfernen und sie durch Batterien zu ersetzen, aber jetzt verfolgt die Forschung einen umfassenderen Ansatz. Heute besteht die gesamte Maschine aus Batterien und Elektromotoren, was zu einer effizienteren Maschine führt - Elektrofahrzeuge für den Untertagebau, Bohrmaschinen für den Untertagebau und LHD-Maschinen im Bergbau.