פתרונות אחסון אנרגיה במתקני PV בתעשית הכרייה באוסטרליה
לאחרונה העלו פרויקטים במכרות באוסטרליה כגון פרויקט Sandfire Degrussa ופרויקט rio tinto Weipa את תשומת לב לפרויקטים היברידיים משולבים שמש (סולארי)-ודיזל (גנרטור) במכרות באוסטרליה. שני פרויקטים אלו וכמה הכרזות נוספות על פרויקטים נוספים , מצביעים על כך שהשוק באוסטרליה של תחנות כוח היברידית סולריות-רוח-דיזל באתרי מכרות, עומד להמריא. דיזל גנרטורים משמשים לעתים קרובות להפעלת מכרות מרוחקים. כושר הייצור הכולל של מערכות לא מחוברות רשת (OFF GRID) במכרות מוערך ב -3.9 GW עם צריכת חשמל שנתית של 12 TWh. כדי להגיע להחלפת חלק גדול של דיזל על ידי שמש ורוח, פתרונות אחסון האנרגיה עומדים לשחק תפקיד חשוב. אוסטרליה עשויה לשמש כדוגמה מצוינת לשאר העולם.
מגזר הכרייה ממלא תפקיד חשוב באוסטרליה. הוא מייצג כ 7% מהתמ”ג. כיוון שרבים מהמכרות אינן מחוברים לרשת חשמל, החשמל מופק בדרך כלל באתר – לעתים קרובות על ידי דיזל-גנרטורים. יש לחשמל המופק מדיזל חסרונות רבים. יש לו השפעה שלילית על הסביבה. לחברות כרייה, אנרגיה היא גורם עלות חשוב המשפיע בדרך כלל על כ 20-30% מעלויות התפעול של המכרות. אנרגיית דיזל היא יקרה בשל שינוע הדלק למקומות מרוחקים. כלומר, יש לעתים קרובות תמריץ עסקי מצוין להחלפת דלק דיזל וסולר על ידי אנרגיה מתחדשת. הדבר נכון במיוחד כיוון שמחיר האנרגיה סולארית ירד בזמן האחרון.
מכרות בדרך כלל פועלים 24/7 עם עומס קבוע, מה שאומר שמקורות אנרגיה הפועלים לסירוגין כגון מתקני סולאר ורוח לא יכולים להפעיל את המכרות באופן מלא ללא אחסון אנרגיה. אסטרטגית החלפת דיזל ( diesel displacement( ) טיפוסית מורכבת משימוש בגנרטורים לאיזון תנודות התפוקה של תחנות הכח הסולריות ורוח. פוטו ולטאי (PV) משמש בדרך כלל לתחנות משלובות כוח סולרי היברידי-דיזל. ללא אחסון אנרגיה , אחוז קיבולת הPV מכלל המערכת בקושי יכול לעבור 60% מקיבולת הגנרטור. חלקו של ה PV יכול לעלות כלפי 100% , על ידי שילוב אחסון אנרגיה למערכת ההיברידית PV-דיזל. כאשר מתקן ה PV מייצר אנרגיית שיא, ניתן לכבות את הגנרטור דיזל ופעולות הכרייה מופעלות באופן מלא על ידי השמש. אם עננים יעברו על מערך ה PV, ירידת הכח תפוצה בהתחלה על ידי מתקן האחסון עד שגנרטור הדיזל יתחיל לעבוד. בתקופות עם קרינת שמש נמוכה או ללא קרינת שמש, הגנרטור דיזל יספק את בסיס כוח-עומס.
באוסטרליה, מערכות היברידיות סולרי ורוח-דיזל לאתרי כרייה הן עדיין בחיתוליהן. עובדה זו עשויה להיות קשורה לשני פיילוטים פחות מוצלחים. בשנת 2011, Galaxy Resources בנו חווה סולארית ניסיונית בהספק 110kWp PV במכרה שלה בהר Cattlin לכריית ליתיום. היו תוכניות הרחבה לתחנה לשתי טורבינות רוח 1.2MW ומערכת אנרגיה סולארית 1MW. אולם ביולי 2012, Galaxy Resources הודיעו כי תפסיק את פעילותה בהר Cattlin ותתמקד בייצור במפעל Jiangsu ליד שנחאי, סין. באותו זמן, כל התוכניות להרחבת של הוספת אנרגיה מתחדשת הסתיימו.
גם הפרויקט במכרה בוקסיט Weipa של ריו טינטו לא היה סיפור הצלחה מההתחלה. התכנית הייתה לסיים את אתר ה PV 1.7MWp במכרה בצפון קווינסלנד בשנת 2014. אולם בקיץ 2014, , היזם האוסטרלי Ingenero נאלץ להגיש בקשה לפשיטת רגל והפרויקט הוקפא. ASX-listed investment group Tag Pacific רכש את הנכסים מIngenero. בינתיים, גם הסתיים אתר PV הסתיים באוקטובר 2015, ושלב שני אפשרי הוכרז על ידי First Solar. הוחלט כי ניתן להאריך את המפעל ל6.7 MWp עם מערכת אחסון סוללות. ARENA נתנה חסות לשלב הראשון של הפרויקט עם AU $ 3,500,000 ומחזיקה את האופציה להקצאה של עד 7,800,000 $ AU לשלב השני.
בנוסף להתפתחויות המצערות של הפרויקטים האוסטרליים, כמה התפתחויות גלובליות האטו את המומנטום של פרויקטים היברידיים שמש-דיזל בתעשיית הכרייה. שווקי המשאבים היו תחת לחץ. רוב מחירי סחורות ירדו במידה ניכרת. חשמל ומעבר לחשמל PV כבר לא היה מוקד עניין עיקרי עבור חברות כרייה רבות, שהפכו פחות מעונינות להשתמש בהון שלהם כדי לבנות מפעלי אנרגיה מתחדשים. הרעיון של לשלם את חשבון האנרגיה לזמן ארוך מראש לא נראה מאוד אטרקטיבי. ההתפתחות השנייה הייתה ירידה במחירי נפט. מחירי הדיזל לא הושפעו באותה בשל תחבורה וחוזי רכישה לטווח ארוכים במידה. עם זאת, מכרות רבים יכולים לשפר את עלות האנרגיה שלהם ללא כל פעולות ישירות. במקביל, ההנחה של מחירי חשמל דיזל עולה בהתמדה, אשר הייתה אמור להיות המקרה בכל מודל עסקי של החלפת דלק, הייתה פתאום כבר לא בתוקף. גם אם מחירי נפט והסולר יעלו שוב, הנחה זו לא תהיה בטוחה לדי הרבה זמן.
שנת 2015 התבררה להיות נקודת מפנה עבור היברידי PV-דיזל בתעשיית הכרייה האוסטרלית. בתחילת השנה, Juwi הודיע על תוכניות למפעל PV 10.6MWp עם מערכת אחסון סוללה 6MW לSandfire במכרה נחושת-זהב DeGrussa במערב אוסטרליה. הבנייה החלה בקיץ 2015. אחת מתכונות הפרויקט העיקריות הוא אחסון הסוללה, שתוכנן באופן שבשעות היום דיזל-גנרטור יכול להיות כבוי, אם אפשר. מנקודת מבט מודל עסקי, הפרויקט הוא הוכחה של קונספט של מימון חיצוני. ARENA במידה רבה היא מממנת הפרויקט עם 20.9 מיליון AU$.
חברת מימון אנרגיה מתחדשת גדולה מאירופה החלה לאחרונה להקים, עם התמיכה של THEnergy, קרן לפרויקטים היברידיים ואחסון בכוח סולרי ורוח-דיזל. תעשיית הכרייה באוסטרליה היא אחד יעדי ההשקעה העיקריים של הקרן, זאת כיוון שאוסטרליה היא אחת המדינות המעטות יחסית היציבה מבחינה פוליטית בה יש שטחים גדולים שאינם מחוברים לרשת. במדינות שהן פחות יציבות, משקיעים פיננסיים בדרך כלל מצפים לתשואה גבוהה באופן משמעותי.
בינתיים, יש גם התפתחויות אחרות באוסטרליה בפרויקטים מוצלחים. Energy Made Clean מהעיר פרת הודיעה על הקמת מערכת סולארית עם מתקני אחסון להפעלת פרויקט הכרייה של TNG ונדיום בהר פיק בטריטוריה הצפונית. SOLEA מגרמניה הודיע על מיזם משותף עם זניט פסיפיק להוסיף אתר אחסון 6.7MWp PV לתחנת כוח דיזל 20mW במכרה נובה. פרויקט זה שייך ל SIRIUS Resources וממוקם בFraser Range במערב אוסטרליה. SIRIUS מעריך כי תחנת הכח של מכרה היקל נובה תקבע סטנדרט לתחנות כוח היברידי מרוחקות רשת, כי בפעם הראשונה פרויקט גדול באתר באוסטרליה עם אנרגיה מתחדשת יהיה בכמות מסחרית ללא סובסידיות. עם זאת, לא הודיעו כי בכוונתו לשלב פתרונות אחסון עדיין.
לבסוף, חברת כריית Newmont מארה”ב קובע כי הם “ממשיכים לחקור את הפוטנציאל לאנרגיה סולארית בTanami [בטריטוריה הצפונית של אוסטרליה] . כאשר העלות ליצור סולארי משמש ממשיכה לרדת, אנרגיה סולארית יכולה להציג אלטרנטיבה תחרותית ובת קיימא בהשוואה ליצור דיזל במתקן מרוחק. “
פרויקטים אלה והודעות על פרויקטים חדשים נוספים יגבירו את הלחץ פוליטי וציבורי על חברות כרייה אוסטרלית אחרות לעקוב ולשלב גם הם אנרגיה ממקורות מתחדשים. מתוך 20 חברות הכרייה הגדולות ביותר בעולם רק ל 10 יש פעילות, השקעות או פרויקטי כרייה קרובים באוסטרליה. רק פרויקט ריו טינטו משתמש כיום בחשמל מתחנה סולארית באתר בקנה מידה גדולה. החברות הנותרות צפויות להתמודד עם לחץ משמעותי, ביניהם BHP Billiton, סין Shenhua, גלנקור, Vale, אנגלו אמריקן, MMC נורילסק ניקל, Barrick, Zijin Mining, וNewmont Mining.
המובילים הראשונים לאמץ אנרגיה מתחדשת, יהיו בעמדה טובה לקבל את האמון של המגזר הציבורי ופיננסי. מחקר של THEnergy מדגיש כי החלטות לטובת אנרגיה מתחדשת חשובות כדי ליצור אמון ביכולת של ניהול כרייה כיוון שהם מדגישות כי ההנהלות פתוחות לפתרונות חדשים ולא רק לכלכלה ישנה. יש להחלטות על האנרגיה מתחדשת השפעה סימלית שיכולה להשפיע על מחיר המנייה של חברת הכרייה גם אם החיסכון בעלויות חשמל הטהור הם רק שוליות.
פרויקט הר פיק מייצג מקרה מיוחד כיוון שספק הסוללה הפוטנציאלי הוא באותו הזמן לקוחות של חברת הכרייה ולנדיום. נראה כי המטרה העיקרית של האחסון תהיה לגשר את אספקת החשמל במהלך נפילות כח של התחנה הסולארית. האחסון משמש כדי להתגבר על מחסור של דיזל גנרטור המסורתי הנובע מהעובדה שהם כבר מותאמים לעומס הנקודה האופטימלית.
שווקים היברידיים סולרי ורוח-דיזל היו שווקי נישה ויצרני גנרטורים הגדולים עדיין לא שמו הרבה תשומת לב למגזר זה. זה עשוי להשתנות כששוק צובר תאוצה. אנחנו כבר רואים את גנרטורים הראשונים אשר מותאמים לפתרונות היברידיים. Energy Danvest פיתחה גנרטור דיזל נמוך עומס המבוסס על המנועים מCAT וCummins. גנרטור זה יכול לפעול בעומס נמוך וגם במצב הפוך – reverse mode עם צריכה נמוכה ביותר של דיזל. אם גנרטורי דיזל עומס נמוך יקבלו תפוצה רחבה יותר ביישומים היברידיים שמש ורוח-דיזל, המודל העסקי של אחסון הוא אפילו יותר מאתגר.
מנקודת המבט של משקיעים חיצוניים התוספת של פתרונות אחסון לפרויקטים היברידיים לא תמיד הגיונית מסחרי. אם הפרויקט ההיברידי עם גנרטור מחולק באופן תיאורטי לשני פרויקטים שונים, אנו רואים את תשואה גבוהה יותר על השקעה בחלק הראשון של הפרויקט שמורכב מPV בלבד. כדי להחליף את אותה הכמות של דיזל גנרטור בחלק השני, המשקיע לא רק צריך להשקיע בקיבולת PV נוספת, אבל יש גם להוסיף מתקן אחסון. אפילו מבלי לקחת בחשבון הפסדי מערכת ממערכות אחסון, ברורה שעלויות השקעה גבוהות יותר עבור PV בתוספת אחסון מאשר לPV רק כדי לתפוס את אותה הכמות של גנרטור דיזל.
חברות כרייה, לעומת זאת, נמצאות בעמדה שונה. כל עוד כוח סולרי עם אחסון הוא זול יותר מאשר אנרגיית דיזל, תהיה להם העדפה ברורה לשימוש בכמה שיותר שמש ככל האפשר. ניצול גבוה יותר של אנרגיה סולארית גם מקטין את הפליטה מקומית והשפעות בריאותיות שליליות על שוק העבודה. אסור לשכוח שאחסון מאפשר לכמה יתרונות פונקציונליים במערכות היברידיות. אחסון יכול לספק peak-shaving, להחליק את זרם החשמל מתחנות PV, לפתור בעיות כוח ראקטיבי ולייצב את microgrid המקומי. אם מחירי האחסון ימשיכו לרדת עוד יותר, אחסון יכול לשמש לא רק כדי לגשר על אספקת החשמל במהלך נפילות כוח פתאומיים ממקור האנרגיה מתחדש, אלא גם להעביר את צריכת אנרגיה משעות היום ללילה. עם זאת, מחירי האחסון הנוכחיים עדיין אינם מאפשרים להפעלת מכרות 24/7 או דיזל גנרטורים המפעילים ציוד גיבוי טהור. בסופו של דבר התצורה של תחנה היברידי דיזל שמש המדויקת היא לעתים קרובות חלק מהמשא והמתן הסופי.
אם הפרויקטים שהוכרזו לאחרונה יממושו ואם מגמה זו תימשך, אוסטרליה תהיה בחוד החנית של פרויקטים היברידיים שמש-דיזל למגזר הכרייה ברחבי העולם. תנאי ההשקעה הם נוחים יותר, במיוחד עבור משקיעי אנרגיה מתחדשת מסורתיים שאינם רגילים להתמודד עם השקעות בסיכון גבוהות.
עד כה, סובסידיות ויחסי ספק-לקוח דו-כיווניים היוו הזרז העיקרי לניצול של אחסון אנרגיה. ירידות מחירים משמעותיות נוספות של אחסון תהיה תנאי לפיזור העתידי של מתקני אחסון לפרויקטים סולריים ואנרגית רוח באתרים בתעשיית הכרייה. שילוב חכם של פתרונות אחסון המכסים פונקציות שונות וגישות מודולריות המאפשרות הכללת או הגדלת פתרונות אחסון בשלב מאוחר יותר יהפכו חשובים יותר ויותר בעתיד.