Kann Wasserstoff die Energiekosten für die Rohstoffindustrie senken?
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Bergbauunternehmen stehen bei ihren Bemühungen um eine CO2-Reduzierung vor erheblichen Herausforderungen und suchen nach mehr Möglichkeiten, dynamische Technologien zu integrieren, um diese Bemühungen zu unterstützen. Die Herausforderung besteht in vielen Fällen darin, die Effizienz der Extraktions- und Verarbeitungssysteme zu begrenzen. Erneuerbare Energielösungen können viele dieser Herausforderungen ausgleichen.
Für einige Unternehmen ist jedoch eine alternative dynamische Lösung erforderlich. Als emissionsfreier Kraftstoff, der in neuen Anwendungen in der Bergbauverarbeitung, bei schweren Nutzfahrzeugen und bei der Stromerzeugung eingesetzt wird, hat Wasserstoff die Flexibilität, einige Verarbeitungs- und Betriebsherausforderungen des Bergbausektors zu bewältigen.
Mit der kürzlichen Ankündigung, dass Anglo American plant, eine interne Investitionseinheit zu gründen, um Wasserstofftechnologien zu unterstützen, zusammen mit den vereinten Bemühungen von Rio Tinto, Apple und Alcoa, den Aluminiumschmelzprozess (Elyse) zu dekarbonisieren, die Bewegung, Wasserstoff zu verwenden als Dekarbonisierungslösung in bergbau- und bergbaubezogenen Prozessen gewinnt an Fahrt.
Wie viele andere aufstrebende Technologien erlebte die Wasserstofftechnologie ihren Icarus-Moment, bevor die Technologie wirklich erwachsen wurde. Trotz bedeutender Planungen und Investitionen in den frühen 2000er Jahren konnte die Wasserstoffindustrie keine bedeutende Einführung von Brennstoffzellentechnologien und finanziellen Renditen für Investoren erzielen. Dieses anfängliche Scheitern hat jedoch das internationale Interesse an Wasserstoff nicht gebremst, und Organisationen wie die IEA (PDF) und McKinsey glauben weiterhin, dass Wasserstoff eine entscheidende Rolle bei der globalen Energiewende zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft spielen wird.

Im Jahr 2018 veröffentlichte Shell sein neuestes Szenario "Sky", das eine Vision für die Zukunft skizziert, in der 10 Prozent des gesamten Endenergieverbrauchs aus Wasserstoff kommen, wobei H2-Brennstoff für eine Reihe von Anwendungen im industriellen und gewerblichen Heizungsbereich verwendet wird. Transportsektor und Langzeitlagerraum. Inzwischen hat ein Gremium namens Hydrogen Council, bestehend aus Audi, BMW, Bosch, Engie, Equinor, GM, Honda, Marubeni und 32 anderen führenden globalen Herstellern, eine Roadmap für die Wasserstoff-Zukunft 2017 veröffentlicht. Die Roadmap berechnet, dass bis 2050 (PDF ) Wasserstoff könnte 18 Prozent des weltweiten Endenergieverbrauchs ausmachen, wobei 400 Millionen Autos, 15 Millionen bis 20 Millionen Lastwagen und 5 Millionen Busse Wasserstoff verbrauchen und die globalen CO2-Emissionen um 60 Prozent reduzieren würden.
Bis zum Jahr 2050 könnte Wasserstoff 18 Prozent des weltweiten Endenergieverbrauchs ausmachen, wobei 400 Millionen Autos, 15 Millionen bis 20 Millionen Lkw und 5 Millionen Busse Wasserstoff nutzen würden.
Viele werden sich fragen, wie sich die Fortschritte der Batterietechnologie auf schwere Transportfahrzeuge wie Minenlastwagen anwenden lassen. In der Tat ist dieser Pfad noch unsicher und erfordert weitere Untersuchungen, bevor die optimale Lösung identifiziert werden kann. Angesichts dieser Lücke und der Herausforderungen, die mit dem 24/7-Produktionszyklus einer Mine verbunden sind, besteht ein erheblicher Wert darin, Wasserstofftechnologien zu erforschen und zu nutzen, um einen Mechanismus zur Entkarbonisierung einiger der hartnäckigsten Herausforderungen schwer abbaubarer Industrien zu finden .
Möglichkeiten für die Bewerbung
In diesem Kontext haben Investoren und Unternehmer begonnen, kommerziell verwertbare Anwendungen für Wasserstoff zu erforschen, und ein möglicher Anwendungsfall ist der Bergbausektor. Die anhaltende Bemühung, Minen sicherer und umweltneutraler zu machen, erzeugt ein erhebliches Interesse an der Wasserstoffnutzung vor Ort, derzeit konzentriert auf den Einsatz in Minenlastwagen und mobilen Maschinen.
Eine Reihe von Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen (FCEVs) sind bereits für den kommerziellen Kauf verfügbar, darunter der Hyundai ix35 und der Toyota Mirai, die demonstrieren, dass FCEVs in Kürze auch leichte Nutzfahrzeuge und kleinere 4x4 ersetzen könnten. Noch wichtiger ist, dass der Einsatz von Brennstoffzellen in größeren Wasserstoffanwendungen, wie Alstoms Coradia iLint-Zug und der große Lastkraftwagen von Nikola One, zeigt, dass Brennstoffzellen für schwere Maschinen erhebliche PS, Drehmoment und Kraftstoffersparnis bieten.
Zum Beispiel hat ein weit verbreitetes Hochleistungs-Bergbaufahrzeug wie der CAT 785D eine Brutto-PS von 1.450 bei einem Fahrzeuggewicht von 46.000 bis 67.000 Pfund, während der Nikola One bis zu 1.000 PS auf einem 18.000 bis 21.000 Pfund schweren LKW-Rahmen erzeugt über eine 300 kW-Brennstoffzelle. Wenn sie hochskaliert würden, würden drei Nikola 320 Kilowattstunden-Batteriepacks 9.000-12.000 Pfund wiegen und ein Drehmoment von bis zu 6000 Pfund-Fuß erzeugen. Dies ist im Vergleich zum CAT 3512C HD-Dieselmotor, der ein trockenes Motorgewicht von 14.650 Pfund mit einem Spitzendrehmoment bei einer Geschwindigkeit von 6.910 Pfund-Fuß aufweist, vorteilhaft. Diese Annahme zeigt lediglich die Anwendungen und das Potenzial für Wasserstofftechnologien. Die Anwendung der linearen Skalierung des Nikola-Batteriepacks ist ebenfalls rein illustrativ und ein Bereich für weitere Forschungen. Es zeigt jedoch eine potenzielle Kapazität zur Entkarbonisierung ohne Unterbrechung der Produktion am Standort und ohne Einbußen bei der Fahrzeugkapazität.
Wasserstoff ist auch ein effektives Energiespeichermedium für Off-Grid-Minen mit einer Vielzahl von Anwendungen für den produzierten Brennstoff und einer langfristigen Speicherkapazität für überschüssige Energie. Auf den Orkney-Inseln wird überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien, der vom European Marine Energy Centre (EMEC) und den Windturbinen der Inseln erzeugt wird, durch einen Protonenaustauschmembran-Elektrolyseur (PEM) in Wasserstoff umgewandelt und von einer Brennstoffzelle in der Hauptstadt gespeichert steuerbare grüne Energie. Diese Flexibilität zeigt, dass Wasserstoff den dynamischen Wert hat, in einer Vielzahl von Prozessen rund um eine Mine einsetzbar zu sein, beispielsweise als Brennstoff für Lastkraftwagen und Lader, als Energie für Heiz- und Kühlsysteme und als Sekundär- oder Ersatzbrennstofflager für die Stromerzeugung erhöhte Energiesicherheit. Diese letzte Anwendung könnte möglicherweise zu einem Mechanismus werden, der es Minen ermöglicht, sich von der traditionellen Abhängigkeit von Diesel-Backup-Generatoren zu entfernen und sich zu einer saubereren Erzeugungsquelle zu entwickeln, die effizient in den Schwerindustriebereich integriert werden kann
Wettbewerbsfähigkeit und Industrieabsicht
Die Möglichkeit, Diesel zu ersetzen, bietet Wasserstoff auch eine relativ unmittelbare Marktchance, dank der Kosten von Diesel und der Tatsache, dass die meisten schweren Bergbaugeräte Diesel verwenden, um einen Elektromotor anzutreiben. Kostenschätzungen des US-Energieministeriums legen nahe, dass die verteilte Elektrolyse (unter Verwendung von Schwachstrom) bis 2020 2,30 $ / GGE (Gallonen Benzinäquivalent) an Wasserstoff erreichen kann, was sie mit den US-Benzinpreisen wettbewerbsfähig macht.
Die Möglichkeit, Diesel zu ersetzen, bietet Wasserstoff auch eine relativ unmittelbare Marktchance.
Dies wird jedoch wahrscheinlich nicht die größeren Kostenvorteile widerspiegeln, die ein PEM-Elektrolyseur zu einem Minigrid für ein Minengelände hinzufügen würde, da er nicht den Wert von Elektrizität repräsentiert, der andernfalls beschnitten worden wäre, noch den Wert der Frequenz beinhaltet Antwort, die die Einheiten liefern können. Dementsprechend bietet ein Brennstoffwechsel zu Wasserstoff Einsparpotentiale bei Betriebs- und Wartungskosten und Logistik und stellt gleichzeitig eine sekundäre Ware dar, die verkauft werden kann, wenn die Mine vorübergehend geschlossen wird.
Es gibt auch eine vernünftige Grundlage für zukünftige Investitionen und Kostensenkungen in diesem Sektor. Voestalpine untersucht beispielsweise in Zusammenarbeit mit Siemens und dem Verbund das Potenzial zur Entfernung von Kokskohle durch den Einsatz von Wasserstoff. Der Stahlhersteller SSAB, unterstützt von Vattenfall und dem Bergarbeiter Luossavaara Kiirunavaara, plant, bis 2045 den Großteil seiner CO2-Emissionen zu eliminieren. Betrachten wir Wasserstoff als mögliche Lösung. Dementsprechend zeigt der Einsatz von Wasserstoff bei den schweren Verarbeitungsaktivitäten, die auf den Minenstandorten auftreten, das Potenzial für eine weitere Nutzung nachgelagert.
Fazit
Wir haben versucht, die robuste Palette potenzieller Anwendungen für Wasserstoff als Kraftstoffquelle im Bergbau aufzuzeigen. Obwohl Wasserstoff seine Herausforderungen hat, bietet es eine potenzielle Lösung, um die logistischen und operativen Kosten entfernter Minen zu reduzieren, während es den Minenbetreibern Systemredundanz und Reservevorräte zur Verfügung stellt und die Lüftungssysteme für unterirdische Minen entlastet .
Diese kollektiven Vorteile sollten einen Anreiz für zunehmende Investitionen und den Einsatz bei der groß angelegten erneuerbaren Stromversorgung im Schwerindustriebereich bieten. Darüber hinaus bieten die hier beschriebenen Anwendungen für Wasserstoff eine weitere Entwicklung für die Mine der Zukunft, in der der CO2-Fußabdruck des Standorts erheblich reduziert wird und die Mine sowohl autark als auch sicherer ist.
www.greenbiz.com/article/...nergy-costs-extractive-industries
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