استقرار منابع انرژی تجدیدپذیر در معادن در غرب استرالیا

پروژه‌ای با هزینه 296 میلیون دلار استرالیا (معادل 195 میلیون دلار آمریکا) برای نصب سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر در معدن St Ives شرکت Gold Fields در غرب استرالیا در حال اجراست.

در مارس 2024، شرکت معدنی آفریقای جنوبی Gold Fields یک پروژه انقلابی انرژی‌های تجدیدپذیر در معدن St Ives نزدیک Kalgoorlie در غرب استرالیا (WA) را تصویب کرد.

این ابتکار، که بزرگترین پروژه انرژی‌های تجدیدپذیر گلدفیلدز تا به امروز محسوب می‌شود، شامل ادغام 42 مگاوات انرژی بادی و 35 مگاوات انرژی خورشیدی خواهد بود که پیش‌بینی می‌شود 73 درصد از نیازهای برق معدن را تأمین کرده و انتشار کربن را 50 درصد کاهش دهد.

Simon Schmid، مدیر پروژه از گلدفیلدز، اعلام کرد که ساخت مزرعه خورشیدی 60,000 پانلی (تأمین شده توسط Pacific Energy) در حال انجام است، در حالی که توربین‌های بادی انتظار می‌رود در سپتامبر 2025 تحویل داده شوند. عملیات این پروژه از ابتدای سال آینده آغاز خواهد شد.

این پروژه جدیدترین نمونه از تلاش‌های فزاینده برای بکارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر در معادن استرالیا محسوب می‌شود، در حالی که این کشور به دنبال تحقق هدف انتشار صفر خالص تا سال 2050 است. با توجه به پتانسیل قابل توجه انرژی‌های تجدیدپذیر در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و وفور منابع طبیعی مانند خورشید و باد در استرالیا، این سوال مطرح می‌شود که آیا این مدل می‌تواند به الگویی متداول برای معادن استرالیا تبدیل شود؟

افزایش ظرفیت در معدن St Ives

پروژه St Ives یکی از بزرگترین طرح‌های اینچنینی در میان معادن استرالیا محسوب می‌شود. در حالی که پتانسیل انرژی‌های تجدیدپذیر به طور گسترده‌ای مورد تأیید قرار گرفته، این ابتکار عملی امکان‌پذیری آن در مقیاس بزرگ را نشان می‌دهد و می‌تواند الگوی ارزشمندی برای دیگرانی باشد که قصد انجام کار مشابهی دارند.

Daniel Jackson، مدیرعامل بخش انرژی‌های تجدیدپذیر Pacific Energy، این نکته را تأیید می‌کند.

وی اعتقاد دارد: هرچه نمونه‌های موفق بیشتری در این زمینه ارائه کنیم، متقاعد کردن معدنکاران و سایر صنایع انرژی‌بر برای انتقال بی‌خطر و مطمئن به گزینه‌های انرژی پاک که کمترین اختلال را در عملیات آنها ایجاد می‌کند، ساده‌تر خواهد شد.

جکسون اضافه می‌کند: هر دستاورد در این حوزه، اعتبار و پایایی انرژی‌های نو در شبکه برق استرالیا را به نمایش می‌گذارد. چنین پروژه‌هایی به وضوح نشان می‌دهند که انرژی‌های تجدیدپذیر چگونه عمل می‌کنند و در کدام بخش‌ها از کشور پرنور خورشید و پر باد ما قابل اجرا هستند.

Schmid نیز با این موضوع موافق است و بر مزایای عملی انرژی‌های تجدیدپذیر در صنعت معدن تأکید می‌کند.

او می‌گوید: فناوری لازم برای توسعه این پروژه‌ها به راحتی در دسترس است و فرصت مناسبی برای پیشبرد تعهدات ESG [محیط زیستی، اجتماعی و حاکمیتی] فراهم می‌کند، ضمن اینکه امنیت تأمین انرژی و کاهش هزینه‌های عملیاتی را به همراه دارد.

در واقع، بخش عمده‌ای از فناوری لازم برای ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر از قبل موجود است و اگرچه St Ives یک پروژه مهم محسوب می‌شود، اما تنها ابتکار از این نوع نیست. در سطح جهانی، معدنکاران در حال آزمایش قابلیت‌های انرژی تجدیدپذیر بوده‌اند و نمونه‌هایی وجود دارد که استرالیا می‌تواند از آنها به عنوان راهنما برای رفع موانع استقرار استفاده کند.

سوابق جهانی به‌کارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر در معادن

در سال 2023، شرکت AngloGold به یک تأمین‌کننده مستقل برق مأموریت داد تا تأسیسات 62 مگاواتی هیبریدی بادی و خورشیدی در معدن طلای Tropicana در غرب استرالیا احداث و اداره کند. این تأسیسات که تحت یک قرارداد ده‌ساله ایجاد شده، پیش‌بینی می‌شود سالانه بیش از 65,000 تن از انتشار کربن بکاهد. این پروژه اخیراً به پایان رسیده و عملیات آن قرار است در طول سال جاری به طور جدی آغاز شود.

در نقاط دورتر، معادن مس Collahuasi و Gabriela Mistral در شیلی با موفقیت تأسیسات خورشیدی در مقیاس بزرگ را راه‌اندازی کرده‌اند که اکنون 30 تا 45 درصد از نیازهای انرژی آنها را تأمین می‌کند. این پروژه که اولین بار در سال 2013 آغاز شد، در سال 2023 تمدید گردید و تا سال 2032 ادامه خواهد یافت.

Hanrong Huang، پژوهشگر مهندسی فتوولتائیک و انرژی‌های تجدیدپذیر در دانشگاه New South Wales، می‌گوید شیلی درس‌های بسیار ارزشمندی برای استرالیا ارائه می‌دهد، چرا که چالش‌های مشترکی در سایت‌های معدنی دارند.

او توضیح می‌دهد: ارتباط شیلی با استرالیا ناشی از چالش‌های مشابه است: عملیات در مناطق دورافتاده، هزینه‌های قابل توجه سوخت دیزل و نیازمندی‌های سختگیرانه به قابلیت اطمینان.

به طور مشابه، او به معدن Raglan در کبک کانادا اشاره می‌کند که یک سیستم هیبریدی بادی-هیدروژنی را در شرایط قطبی اجرا کرده است، شرایطی که به گفته او به مراتب چالش‌برانگیزتر از اکثر محیط‌های استرالیایی است.

او می‌گوید: در سراسر این نمونه‌ها، چندین عامل موفقیت مشترک ظاهر می‌شود: تعهد قوی رهبری اجرایی؛ ادغام استراتژی انرژی با اهداف گسترده‌تر پایداری؛ اجرای تدریجی که امکان یادگیری عملیاتی را فراهم می‌کند؛ و همکاری واقعی بین شرکت‌های معدنی، تأمین‌کنندگان فناوری، تأمین‌کنندگان مالی و متخصصان انرژی.

پتانسیل انرژی‌های تجدیدپذیر استرالیا

با برخورداری از منابع طبیعی فراوان و صنعت معدنی که نیازمند کربن‌زدایی است، استرالیا موقعیت منحصر به فردی برای پیشتازی در گذار به انرژی‌های تجدیدپذیر دارد.

به گفته هوانگ، مناطق معدنی استرالیا به بیش از 2000 ساعت تابش آفتاب در سال دسترسی دارند که امکان نصب سیستم‌های خورشیدی با بازدهی 25 تا 30 درصد بالاتر از میانگین جهانی را فراهم می‌کند.

با این حال، هنوز عواملی وجود دارند که برخی سایت‌ها را برای ادغام انرژی تجدیدپذیر مناسب‌تر از سایرین می‌کنند.

نخست آنکه سایت‌ها باید زمین کافی در اختیار داشته باشند که با فعالیت‌های معدنی یا توسعه آینده تداخل نداشته باشد. هوانگ می‌گوید عملیات در مناطق دورافتاده که هم‌اکنون به ابزار و زیرساخت‌های دیزلی وابسته هستند، می‌توانند مزایای ویژه‌ای کسب کنند.

او می‌افزاید: این سایت‌ها غالباً متحمل هزینه‌های قابل توجه حمل سوخت می‌شوند، که معمولاً 30 تا 40 درصد به هزینه‌های انرژی آنها می‌افزاید. برای چنین عملیاتی، به کارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر هم کاهش انتشار آلاینده‌ها و هم صرفه‌جویی عملیاتی چشمگیری به همراه دارد.

به گفته هوانگ، سایت‌هایی با دوره‌های عملیاتی 10 تا 15 ساله نیز «محیط‌های آزمایشی مناسبی» برای انرژی‌های تجدیدپذیر محسوب می‌شوند، چرا که این بازه زمانی به اپراتورها امکان می‌دهد بازده اقتصادی کامل سرمایه‌گذاری‌های زیرساختی را محقق سازند.

بدیهی است که سایت‌های ساحلی و مرتفع برای تولید انرژی بادی به‌ویژه مناسب هستند و ترکیب انرژی خورشیدی و بادی می‌تواند مکمل یکدیگر در تأمین برق باشند.

هوانگ می‌گوید: الگوی تولید ذاتی این فناوری‌ها منجر به ایجاد رابطه‌ای هم‌افزا می‌شود. تولید انرژی خورشیدی در ساعات روز به اوج می‌رسد، در حالی که تولید انرژی بادی اغلب در ساعات عصر و شب افزایش می‌یابد که این امر تأمین پایدارتر برق را ممکن می‌سازد.

با این حال، علیرغم مزایای قابل توجه استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، چالش‌هایی باقی است که از جمله نگرانی‌های کلیدی می‌توان به قابلیت اطمینان برق و مقیاس‌پذیری ذخیره‌سازی اشاره کرد.

چالش‌های بکارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر در معادن

برخلاف سایر فعالیتهای صنعتی یا تجاری، سایت‌های معدنی عموماً به برق پایدار نیاز دارند و حتی وقفه‌های کوتاه نیز می‌تواند منجر به زیان‌های عملیاتی و مالی شود.

در این زمینه، داشتن ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی کلیدی است. اگرچه راهکارهای فعلی ذخیره‌سازی باتری با چالش‌هایی در مقیاس‌پذیری برای بارهای صنعتی مواجه هستند، تحقیقات درباره گزینه‌های جایگزین از قبل در جریان است.

سال گذشته، دانشگاه ملی استرالیا 37 سایت معدنی در این کشور را شناسایی کرد که می‌توانند به ذخیره‌گاه‌های پمپاژ هیدروالکتریک تبدیل شوند، به‌طوری که چال‌های معادن روباز به مخازن نگهداری آب مبدل گردند.

چنین اقداماتی می‌تواند در طول عملیات، برق مورد نیاز معادن را تأمین کند و پس از تعطیلی معدن نیز به عنوان ذخیره‌گاه انرژی عمل نماید. پژوهشگران تخمین می‌زنند که سایت‌های شناسایی‌شده در مجموع می‌توانند [حدود] 540 گیگاوات-ساعت ظرفیت ذخیره‌سازی داشته باشند.

با این حال، تمام پروژه‌های تجدیدپذیر نیازمند زمان و سرمایه هستند و چالش دیگر، بازده سرمایه‌گذاری است.

شرکت‌های معدنی معمولاً سرمایه‌گذاری‌ها را بر اساس دوره‌های بازپرداخت کوتاه 2 تا 4 ساله ارزیابی می‌کنند، در حالی که پروژه‌های تجدیدپذیر اغلب به 5 تا 7 سال زمان نیاز دارند تا به نقطه سربه‌سر برسند، هرچند که در بلندمدت صرفه‌جویی بیشتری به همراه دارند.

به گفته هوانگ، این عدم تطابق زمانی [در دوره های بازدهی سرمایه گذاری]، چالش‌ [تردید]هایی در تصمیم‌گیری ایجاد می‌کند، حتی در مواردی که توجیهات اقتصادی بلندمدت به وضوح به نفع بهره‌برداری از انرژی‌های تجدیدپذیر است.

کمبود مهارت‌های تخصصی نیز مسئله‌ساز است، چرا که تعداد معدودی از عملیات معدنی، متخصصان داخلی در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر دارند.

برای غلبه بر این چالش‌ها، همکاری قوی‌تر بین صنعت و دولت ضروری به نظر می‌رسد، به ویژه در ایجاد چارچوب‌های نظارتی و مشوق‌های مالی.

هموارسازی مسیر پیشِ رو

دولت‌ها باید چارچوب‌هایی تعیین کنند که شرایط ویژه عملیات معدنی را به رسمیت بشناسد، گسترش طرح‌های تشویقی انرژی‌های تجدیدپذیر به کاربردهای صنعتی در مناطق دورافتاده، اقتصاد پروژه‌ها را به‌طور چشمگیری بهبود می‌بخشد، در حال حاضر بسیاری از این برنامه‌ها عمدتاً به سیستم‌های متصل به شبکه سود می‌رسانند.

به همین ترتیب، جکسون می‌گوید صنعت انتظار دارد «سیاست‌گذاری و زیرساخت‌های بهبودیافته دولت» را برای حمایت از گذار به انرژی‌های تجدیدپذیر شاهد باشد.

به ویژه در منطقه پیلبارا، [ممکن است شاهد] مشارکت‌هایی بین معدن‌کاران، تأمین‌کنندگان برق و دولت برای غلبه بر برخی موانع هزینه‌ای باشیم.

از دیدگاه شرکت‌های معدنی، رویکرد تلفیق تدریجی می‌تواند روش مؤثرتری برای اثبات کارایی فناوری‌های تجدیدپذیر باشد تا یک تحول کلی.

به عنوان مثال، Gold Fields با رویکرد مرحله‌ای، یک سیستم ۸۶ مگاواتی خورشیدی همراه با ذخیره‌ساز را در معدن South Deep آفریقای جنوبی با موفقیت راه‌اندازی کرد، الگویی که می‌تواند در استرالیا نیز تکرار شود.

به گفته هوانگ، سیستم‌های هیبریدی می‌توانند تا ۶۰ تا ۸۰ درصد از نیازهای انرژی یک معدن را تأمین کنند و در مقایسه با سیستم‌های دیزلی محض کاهش انتشارات تا ۹۵ درصد ایجاد نمایند. به بیان وی، این فناوری قابلیت ایجاد «دگرگونی واقعی به جای بهبودهای تدریجی» را داراست.

راهبرد احتمالی دیگر، اجرای عملیات انعطاف‌پذیر انرژی است که در آن فرآیندهای پر مصرف انرژی با زمان اوج تولید انرژی‌های تجدیدپذیر هماهنگ می‌شوند تا کارایی بهینه گردد.

شبکه‌های محلی (Microgrids) در حال تبدیل شدن به راهکاری مطمئن برای معادن هستند که با تلفیق نیروگاه‌های خورشیدی، بادی، سیستم‌های ذخیره‌ساز و ژنراتورهای پشتیبان، برق پایدار تأمین می‌کنند. گونه‌های ترکیبی این سیستم‌ها با یکپارچه‌سازی انرژی خورشید، باد و باتری، برق پایدار برای معادن فراهم کرده و مشکل قطعی متناوب را حل می‌کنند.

پیشرفت مستمر فناوری‌های انرژی پاک و ذخیره‌سازی، موجب کاهش هزینه‌ها و ارتقای دانش فنی صنعت خواهد شد و پروژه‌هایی نظیر St Ives به مواردی متداول تبدیل خواهند شد.

جکسون می‌گوید، برقی‌سازی بخش معدن در استرالیا هم‌اکنون در حال اجراست. انتظار داریم انرژی‌های تجدیدپذیر نقش مهمی در تأمین نیازهای روزافزون انرژی معادن ایفا کنند و با توجه به وفور انرژی خورشیدی و بادی، بهره‌برداری از آنها تصمیمی منطقی است.

با کاهش مداوم هزینه‌های انرژی‌های تجدیدپذیر و تجهیزاتی مانند باتری‌های بزرگ، می‌توانیم توجیهات محیط‌زیستی و اقتصادی محکمی برای پذیرش راهکارهای انرژی پاک توسط مشتریان ارائه دهیم.