إمكانات المركبات الكهربائية لتصنيع الكربون
مع الاهتمامات البيئية الآن بحزم في مركز اتخاذ القرارات الاستراتيجية في صناعة التعدين العالمية ، قد يكون الوقت قد حان لمعالجة واحدة من أكبر قضايا القطاع – الاستخدام الواسع النطاق للوقود الأحفوري – عن طريق الانتقال إلى السيارات الكهربائية (EVs).
يمثل إجمالي قطاع التعدين والمعادن ، على الرغم من أنه ليس أكبر مساهم في انبعاثات غازات الدفيئة السنوية ، ويمثل ما بين 4 ٪ و 7 ٪ من الانبعاثات العالمية ، وفقًا للبحث الأخير من Globaldata ، تكنولوجيا التعدينالشركة الأم. على هذا النحو ، من المرجح أن يصبح استخدام الطاقة المتجددة و EVs أكثر وضوحًا لأن الصناعة تفعل ما في وسعها لإزالة الكربون.
تأتي الانبعاثات في عمليات التعدين بشكل أساسي من الأنشطة المباشرة تحت مظلة النطاق 1 ، مثل المركبات في الموقع ومحطات الطاقة ، والانبعاثات غير المباشرة (النطاق 2) المتكبد من استهلاك الطاقة ، مثل استخدام الكهرباء أو توليد الحرارة والبخار.
يقول أليكس فيليبس ، محلل انتقال الطاقة في Globaldata: “في معظم الحالات ، يستهدف عمال المناجم عام 2050 كعام لتحقيق انبعاثات تشغيلية صافية-النطاق 1 و 2”.
“يستهدف عدد قليل أيضًا انبعاثات NET-Zero Scope 3 أيضًا بحلول ذلك العام ، ويهدف عدد صغير إلى تحقيق صفر صفر في وقت سابق” ، تضيف فيليبس ، مشيرًا إلى Fortescue ، الذي يهدف إلى “Real Zero” بحلول عام 2030 في عمليات خام الحديد الأسترالية.
النطاق 3 انبعاثات هي أهم مساهم في إجمالي انبعاثات صناعة التعدين عبر سلسلة القيمة. وهي تتألف من انبعاثات غير مباشرة من الأنشطة المتعلقة بالمنظمة ولكنها غير مملوكة أو يسيطر عليها. ويشمل ذلك الإنتاج المنبع للوقود المستخدمة في عمليات التعدين أو عمليات الصهر والتكرير والتصنيع المصب التي تستخدم خام التعدين.
كهربة: أحد الخيارات الخمسة لتصنيع الكربون
بينما يسعى عمال المناجم إلى تقليل انبعاثات الكربون ، بدأ الكثيرون في الاستثمار في أساطيل التعدين التي تعمل بالبطاريات والكهرباء أثناء شروعهم في الهدف طويل الأجل المتمثل في إزاحة الديزل.
يقول فيليبس: “هناك خمسة تقنيات فكرية التركيز في صناعة التعدين ، وستحتاج مجموعة من تقنيات انتقال الطاقة إلى عمليات التعدين”.
التقنيات الخمسة هي كهربة ، وقود بديل ، والطاقة المتجددة ، والتقاط الهيدروجين والكربون ، والاستخدام والتخزين.
يحتوي قطاع التعدين على مساحة لإزالة الكربون عملياته ، ولكن هل لديها الإرادة ، هل التكنولوجيا المطلوبة متاحة ومتى سيحدث؟
يضيف بعض الوقود البديل بالفعل ويتم استخدامه في صناعة التعدين ، لكن الإمداد الحالي لا يكفي لتلبية الطلب المتزايد و “إلى جانب الحاجة إلى تخفيضات التكاليف والمزيد من التطورات التكنولوجية ، من المحتمل أن تصبح الوقود البديل متاحًا على نطاق واسع بحلول عام 2030”.
ويضيف أن أنظمة مساعدة العربة متاحة بالفعل وتنفيذها في التعدين ، مع شركات مثل “BHP و Boliden باستخدام التكنولوجيا لتحقيق زيادة الكفاءة التشغيلية وتخفيضات الانبعاثات”.
ومع ذلك ، فإن النشر على نطاق واسع للشاحنات الكهربائية للبطاريات “لا يزال على بعد سنوات ، بسبب تحديات مثل قيود البطارية والارتفاع الهائل في الطلب على الطاقة الذي سيحدث بسبب كهربة كاملة. ونتيجة لذلك ، من المتوقع أن تصبح متاحة على نطاق واسع في التعدين بحلول عام 2040” ، يضيف فيليبس.
أما بالنسبة للهيدروجين والتقاط الهواء المباشر ، فهي لا تزال “تقنيات الناشئة ، ونتوقع أن تصبح قابلة للتطبيق تجاريًا بين عامي 2040 و 2050”.
يمكن استخدام الهيدروجين إما للاحتراق التقليدي أو في خلايا الوقود ، مما يوفر إمكانات كبيرة في صناعة التعدين. في الواقع ، فإن شركات التعدين “تستكشف تطبيق الهيدروجين منخفض الكربون لخلل الأسطول كوقود بديل لسيارات التعدين” ، كما يقول فيليبس.
ومع ذلك ، فإن صعوبة تخزين ونقل الهيدروجين بسبب الحجم الجزيئي الصغير ، وعدم وجود البنية التحتية الداعمة المناسبة والتكلفة العالية لإنتاج الهيدروجين منخفض الكربون كلها عوائق أمام التبني التجاري ، تعلق فيليبس.
الشحن: تحدٍ لمركبات التعدين الكهربائي
بروس وارنر ، مدير قطاع النقل العالمي ، Hitachi Energy ، يروي تكنولوجيا التعدين إن الوصول إلى الطاقة الكهربائية هو التحدي الأكبر لتشغيل التعدين بالطاقة النظيفة.
هناك أيضًا مشكلات تتعلق بالتوصيل وشحن EVs. تقنية الشحن ناضجة تمامًا بالنسبة لمركبات التعدين الأصغر ، ولكن بالنسبة للمركبات الكبيرة – التي تتطلب عدة ميغاوات – ستستغرق التكنولوجيا بعض الوقت والاستثمار لتقديمها إلى الولاية حيث يمكن استخدامها على نطاق واسع “.
يقترح وارنر أن الصناعة يجب أن تركز “بذل جهد أكبر في تطوير نظام اتصال تلقائي أكثر من تطوير شاحن جديد”.
يواصل Warner إعادة تصميم مركبات التعدين لحمل حزم البطارية “بسعة كبيرة بما يكفي ، والأهم من ذلك ، يمكن شحنها بسرعة ، بحيث يمكن أن تكون إنتاجية شاحنة البطارية مكافئة مع واحد من الديزل”. يرى أيضًا تحديًا في التغلب على “التردد المفهوم للبدء في تقنية جديدة من جانب عمال المناجم ، Truck Oems [original equipment manufacturers] وموردي البنية التحتية “.
ولدى سؤاله عما إذا كانت المعدات التي تعمل بالبطاريات ستحل محل جميع الشاحنات التي تعمل بالطاقة الأحفورية ، يقول وارنر إن EVs يبدو أنها أفضل طريق لمعظم التطبيقات في المناجم. ويضيف: “قد تكون هناك حالات يكون فيها الشحن الديناميكي أفضل ، ولكن حتى هنا ستحتوي المركبات على بطاريات. يمكن استخدام الهيدروجين أو الديزل في تطبيقات خاصة مثل مركبات الطوارئ”.
كما أثار وارنر مخاوف سلامة إضافية لمشغلي الألغام ، مثل حرائق البطارية. “السلامة مهمة مهما كانت مصدر الطاقة ، ولكن مع احتياطات السلامة الصحيحة ، يجب ألا تشكل شاحنات البطارية مخاطر أكبر من شاحنات الديزل.”
ويخلص إلى أن المركبات التي تديرها البطارية “ضرورية في دعم الانتقال إلى صفر صفر في التعدين كما هو الحال في العديد من المناجم النقل هو أكبر مصدر لانبعاثات CO₂”.
التقدم في نشر EV في التعدين
تتحول شركات التعدين إلى أعداد أكبر وأكبر للكهرباء كمسار لتلبية احتياجاتها البيئية.
ومع ذلك ، على الرغم من التطورات التكنولوجية الأخيرة ، فإن تكنولوجيا البطارية لتشغيل شاحنات التعدين السطحي الكبيرة لا تزال في مرحلة تطورية ، حيث يتم اختبار تكنولوجيا بطارية خلايا الوقود الهيدروجين أيضًا في العديد من المواقع في جميع أنحاء العالم ، كما يقول تقرير Globaldata لعام 2025 للسيارات الكهربائية في التعدين السطحي والموضوع.
بحلول أبريل 2025 ، كانت Globaldata تتبع أكثر من 293 حمولة ، وسحب ، وشاحنات Dump (LHD) و 89 شاحنة تعدين كهربائي تعمل في مناجم تحت الأرض في جميع أنحاء العالم. بالنسبة للمناجم السطحية ، تم التقاط استخدام شاحنات التعدين التي تعمل بالطاقة الكهربائية ، مع تشغيل 271 شاحنات مستعملة و 387 شاحنات سطحية تعمل بالبطارية في ذلك الوقت.
ويضيف التقرير أن أكبر عدد من السكان من الشاحنات التي تعمل بالبطاريات كانت في الصين (278) ، تليها جمهورية غينيا (30) وتايلاند (25).
إن انخفاض تكاليف الصيانة ، وانبعاثات العادم الصفر والحد الأدنى من تلوث الضوضاء هي بعض الفوائد الرئيسية لاستخدام شاحنات خلايا الوقود التي تعمل بالبطارية والهيدروجين.
إن التخفيضات الكبيرة في تكاليف تهوية المناجم تحت الأرض ، واستهلاك الطاقة الأكثر كفاءة وتكاليف التشغيل المنخفضة هي بعض العوامل الرائدة التي تعزز نشر LHD الكهربائية والشاحنات الأخرى.
ومع ذلك ، على الرغم من “العديد من المزايا التي تقدمها المعدات الكهربائية ، لا تزال هناك بعض التحديات التي يواجهها عمال المناجم الذين يتطلعون إلى زيادة التبني” ، كما يضيف تقرير Globaldata.
على سبيل المثال ، يلزم حاليًا زيادة الاستثمار الرأسمالي لشراء المعدات التي تعمل بالبطاريات ، والبطاريات لها سعة محدودة ، على الرغم من التحسن المستمر.
أشار التقرير أيضًا إلى “وقت قيادة أقصر بين إعادة الشحن/تغيير حزم البطارية بالمقارنة مع التزود بالوقود من معدات الديزل”.
التكيف والتغيير
يمثل ممثل من عمال المناجم العالمي فورتيسكو تكنولوجيا التعدين كما نستمر في تقديم خطة إزالة الكربون الخاصة بنا في هذا العقد ، فإن تركيزنا على تبديل معداتنا المستهلكة للديزل بشكل تدريجي لبدائل الانبعاثات الصفرية ونشر حوالي 2-3GW من توليد الطاقة المتجددة وتخزين البطارية لتشغيل عمليات خام الحديد لدينا “، دون تحديد إطار زمني.
يستمرون في وجود ، وسيظلون ، “التحديات الفنية المتعلقة بإزالة الكربون [and] كجزء من مواجهة هذه التحديات ، ستحتاج التكنولوجيا الحالية إلى تكييف وتطبيقها بطرق جديدة ، وستحتاج أيضًا إلى تطوير التكنولوجيا الجديدة تمامًا “.
يدعي Fortescue بأنه ملتزم بـ “تحقيق [its] 2030 هدف “Zero Real Zero” دون استخدام إزاحة الكربون الطوعية. إن توافر التكنولوجيا (بما في ذلك توافر سلسلة التوريد للسلع والخدمات ذات الصلة) ونضج التكنولوجيا هي القضايا الرئيسية. ”
في يونيو 2022 ، أعلنت شركة Fortescue Metals عن تعاون مع الشركة المصنعة للمعدات Liebherr لتطوير شاحنات التعدين القائمة على التكنولوجيا الخضراء ، حيث من المتوقع أن تساهم الشراكة في انتقال Fortescue من أسطول الديزل إلى أسطولها الخضراء بحلول عام 2030.
التطوير المستمر
كانت عملية كهربة وزيادة استخدام البطارية مستمرة منذ عدة سنوات ، حيث استقبل عملاق التعدين Vale شاحنتين يعملان بطبيعة ، 72 طنًا ، خارج الطريق من مجموعة آلات البناء في الصين ، و Brazil ، و Indonesia ، حيث تخضع المركبات في مناجم في Migua Limpa و Brazil و Sorowako.
في بيان صحفي صدر في ذلك الوقت ، ادعى عمال المناجم البرازيلي أن هذه الشاحنات – التي لا تنبعث منها CO₂ – كانت أول من تستخدمها شركة تعدين عالمية.
في عام 2024 ، أعلن Vale و Caterpillar أنهما سيختبران الشاحنات الكبيرة والكهربائية للبطاريات وأنظمة نقل الطاقة ، ودراسة استخدام الشاحنات التي تعمل بها الإيثانول. هذا ، وفقًا لبيان صادر عن Vale ، من شأنه أن يساعد عمال المناجم على تحقيق أهدافها المتمثلة في تقليل انبعاثات الكربون 1 و 2 بنسبة 33 ٪ بحلول عام 2030.
المضي قدمًا في بداية عام 2025 ، أعلنت Vale و Caterpillar عن اتفاقية إطار عالمية مدتها خمس سنوات “لتوسيع تعاونهم والتركيز على الإنتاجية والابتكار ومبادرات الحد من الكربون” ، وهو أمر قالت الشركتين “ستقلل تكاليف التشغيل وزيادة كفاءة الأصول”.
ستشهد صفقة Vale و Caterpillar أن الشركات تطور شاحنة مزدوجة للوقود تعمل على كل من الديزل والإيثانول ، والتي سيكون لها القدرة على حمل 240T [tonnes] بدءًا. يمثل استخدام وقود الديزل حاليًا 15 ٪ من انبعاثات Vale المباشرة المكافئة في العمليات.
صرح جواو تورتشيتي ، مدير هندسة فال في فال في فبراير / شباط: “يمثل إزالة الكربون تحديًا كبيرًا لن يتم التغلب عليه إلا من خلال الاستثمار في حلول مثل الوقود البديل والكهرباء لتقليل الانبعاثات دون المساس بكفاءة وسلامة”.
وفقًا لـ Globaldata ، في حين أن جميع تقنيات انتقال الطاقة تحمل إمكانية مساعدة جهود إزالة الكربون ، يظل الكثيرون في المراحل المبكرة من التنمية ويواجهون العديد من التحديات التي تواجه تبنيها من قبل صناعة التعدين.
<!– –>
