V8: Bergbau und Energie

Question 1

Oberharzer Wasserregal:

Answer 1

• Namensherkunft:
  
  • Begriff stammt aus dem Mittelalter
  • Regionen hatten königliche Hoheitsrechte inne, sogenannte Regale
  • Region des Oberharzes besaß das Recht (Regal/königliches Hoheitsrecht), die Wasserquellen der Region zu nutzen
  • Oberharzer Wasserwirtschaft = Oberharzer Wasserregal
  • Bergbau seit 13./14. Jh. (Cu-Pb-Zn-Ag & Fe Lagerstätten)
  • Wasserwirtschaft entstanden im 13./14. Jh. Ausgebaut bis ins 19. Jh.
  • 143 historische Teiche, 500 km Gräben, 30 km Wasserläufe
  • Weltweit größtes vorindustrielles Wasserwirtschaftssystem
  • Keine Nutzung von Windkraft, da die Winde im Gebirge zu unvorhersehbar sind und keine Speicherung möglich ist
  • Seit 2010 UNESCO Welterbe
  • Heutzutage stehen die gesamten Anlagen unter Denkmalschutz
  • Heutige Talsperren im Oberharz werden für Trinkwasser & Hochwasserschutz

1. Energiespeicherung & -versorgung:

Nutzung der Wasserenergie zur Entwässerung von tiefen Bergwerken & für die Förderung & Aufbereitung der Erze

2. Entwässerung:

Entwässerung von tiefen Bergwerken

Question 2

Energieverbrauch im Bergbausektor:

Answer 2

• Der Bergbau ist eine energieintensive Branche, die Zugang zu stabilen Elektrizität braucht
• Bergbau weltweit ist verantwortlich für 2- 3% des globalen Energieverbrauchs
• BHP (Rohstoffkonzern) verbraucht so viel Energie pro Jahr wie die Niederlande
• 2014 wurde der Energieverbrauch zu 100% durch fossile Energieträger bedient, nur 0.001% durch erneuerbare Energien
• Sehr hohe GHG Emissionen

Question 3

Energie im Bergbausektor:

Zerkleinerung

Answer 3

• Einmal abgebaut, müssen Erze zunächst zerkleinert und gebrochen werden, bevor das gewünschte Mineral für die weitere Verwendung gewonnen werden kann
• Zerkleinerung verbraucht bis zu 1-2% der gesamten weltweit erzeugten elektrischen Energie
• → Zerkleinerung hat im Durchschnitt den höchsten Energieverbrauch
• Die meiste Energie geht durch Wärme, Lärm & mechanischen Abrieb verloren (95%)
• Die größten Betriebskosten ($) werden durch die Zerkleinerung verursacht (67%)

Question 4

Energieverbrauch im Bergbausektor:

Verschiedene Problematiken

Answer 4

1. Sinkende Erzgehalte & komplexe Erze Dadurch müssen komplexe Erze zu kleineren Partikeln verarbeitet werden → Dieses erfordert wiederum mehr Energie und somit auch höhere Kosten
2. Höhere (Energie) Kosten

Question 5

​Energieverbrauch im Bergbausektor:

Mögliche Lösungen

Answer 5

Question 6

Energieverbrauch im Bergbausektor:

1. Intelligentes Sprengen

Answer 6

• Effektives Sprengen, um optimale Fragmentierung für die Brecher zu erreichen. Sprengphase ist der ideale Zeitpunkt, um die Partikelgröße zu reduzieren, da der Betrag durch den Lade-, Transport-, Brech- und Mahlprozess fließt

Question 7

Energieverbrauch im Bergbausektor:

1. Intelligentes Sprengen

Answer 7

• Sprengplanung und Modellierung:
  
  • Ingenieure verwenden Sprengplanungsund Modellierungssoftware, um die Fragmentierung zu optimieren und gleichzeitig Gefahren wie Vibrationen, Luftdruck und Wandschäden zu kontrollieren
• Energieauswahl:
  
  • Optimales Sprengen tritt ein , wenn die explosive Energie mit den Zielen und der Geologie des Bergbaus übereinstimmt. Hochenergetische Massensprengstoffe bieten neue Möglichkeiten der Kontrolle und Partikelfragmentierung für eine dichtere Geologie.

Question 8

Energieverbrauch im Bergbausektor:

2. Vorkonzentration / Bergevorabscheidung

Answer 8

• Sensoren, um Erze von Abraum zu unterscheiden

Question 9

Energieverbrauch im Bergbausektor:

3. Neue Zerkleinerungsmethoden

Answer 9

• Vibration
• Mikrowellen

Question 10

Energieverbrauch im Bergbausektor:

4. Sensorgestützte Sortierlösungen

Answer 10

• Röntgenfluoreszenz
• Farbe

Question 11

Energieversorgung im Bergbausektor:

Aktuelle Situation

Answer 11

Question 12

Energieversorgung im Bergbausektor:

Entwicklung der Energiekosten

Answer 12

• Diesel konstant, aber teuer
• Rückgang der Erdgaspreise
• Erneuerbare Energien wie Solar und Speicher werden billiger

Question 13

Energieversorgung im Bergbausektor:

Zukunft Emissionsfreier Abbau

Answer 13

• Erneuerbare Energien hinzufügen
• Akkuspeicher hinzufügen
• H2 -Speicherung integrieren
• H2 als Energie

Question 14

Energieversorgung im Bergbausektor:

Ziel Dieselkraftstoff Einsparungen

Answer 14

• Ein Schritt-für-Schritt-Ansatz

Question 15

Energieversorgung im Bergbausektor:

Anforderungen

Answer 15

• Wird beeinflusst von u.a.:
  
  • Globale Ölpreisvolatilität
  • Steigender Energiebedarf im Bergbau

Question 16

Energieversorgung im Bergbausektor:

Wie können wir das Bergwerk der Zukunft mit Energie versorgen?

Answer 16

Question 17

Energieversorgung im Bergbausektor:

Windpark-Optionen

Answer 17

Question 18

Energieversorgung im Bergbausektor

Solaranlagen: Beispiel DeGrussa Mine, Australien

Answer 18

• Großer betrieblicher Energiebedarf bei Verwendung eines 19MW Dieselkraftwerks
• Lösung:
  
  • Ergänzung des Kraftwerks mit 10,6 MW an elektrischer Energie, durch Photovoltaik (PV) und ein 4MW Lithium Ionen-Batteriesystem zur Senkung der gesamten Energiekosten und CO2- Emissionen

Question 19

Energieversorgung im Bergbausektor:

Hybridsysteme

Answer 19

• nutzen erneuerbare und konventionelle Energieerzeugung
• haben geringere Energiekosten
• geben bessere Zuverlässigkeit der Stromversorgung
• haben geringere Emissionen

Question 20

Erneuerbare Energien im Bergbausektor:

jetzt und in Zukunft Anforderungen an einen Bergwerksstandort

Answer 20

• Um zu entscheiden, ob Solar- oder Windenergie Teil des Energiemixes des Bergwerks sein soll, müssen der Standort, das Minenkonzept und andere Energieoptionen überprüft werden
• Der Standort umfasst die Wetterbedingungen im Bereich der Netzanlage (z.B. Sonneneinstrahlung oder Windprofil) und die Eigenschaften des Standortes (z.B. großes ebenes Gelände für ein Solarkraftwerk)
• Zu den relevanten Mineneigenschaften gehören die Lebensdauer des Projekts und das Lastprofil des Betriebs

Question 21

Erneuerbare Energien im Bergbausektor: jetzt und in Zukunft

Mögliche Strombeschaffungen

Answer 21

• Mögliche Strombeschaffungen für erneuerbare Energien, die mit Bergbauprojekten verbunden sind:
  
  • Selbstgenerierung
  • Stromkaufvertrag (PPA)
  • Industrielles Pooling
  • Energieattribut Credits (EAC) = Nachweise für den Kauf von Strom aus erneuerbaren Quellen
  • Netzgekoppelte Beschaffung von Ökostrom

Question 22

Erneuerbare Energien im Bergbausektor: jetzt und in Zukunft

Mögliche Verkaufsvereinbarungen

Answer 22

• Mögliche Verkaufsvereinbarungen für erneuerbare Energien, die mit Bergbauprojekten verbunden sind:
  
  • Verkauf von Strom ins Netz
  • Installation eines Projekts für erneuerbare Energien auf Bergbaukonzession
  • Elektrifizierung der umliegenden Gemeinden

Question 23

Erneuerbare Energien im Bergbausektor:

jetzt und in Zukunft Weltweites Wachstum bei erneuerbaren Energien steht in direktem Zusammenhang mit unterschiedlichen Faktoren:

Answer 23

• jetzt und in Zukunft Weltweites Wachstum bei erneuerbaren Energien steht in direktem Zusammenhang mit unterschiedlichen Faktoren:
  
  • dem zunehmenden Bewusstsein für die Endlichkeit fossiler Energieträger
  • dem wachsenden Bewusstsein bezüglich des Klima- und Umweltschutzes
  • des wachsenden globalen Energieverbrauchs, Fortschritte in der Technologienentwicklung, und die damit verbundenen politischen Rahmenbedingungen zur Förderung von erneuerbaren Energien
  • den stark gefallenen Kosten von Wind- und Solaranlagen Nutzung von aktiven und geschlossenen Bergwerken zur Energiegewinnung & - speicherung