„Eine stabile Strom­versorgung ist für Minen essen­ziell“

Die Ener­gie­wende und die E-Mobi­lität treiben die Nach­frage nach Kupfer in unge­ahnte Höhen. Minen­be­treiber erwei­tern daher ihre Produktions­kapazitäten und erschließen neue Vorkommen. Dafür benö­tigen sie eine stabile Strom­versorgung und hohe Netz­qua­lität. René Rund erklärt, wie Rein­hausen Power Quality helfen kann.


Was passiert, wenn in einer Kupfer­mine der Strom ausfällt?

Dann steht alles still: die Brecher, die das gesprengte Kupfererz zerklei­nern, die Mühlen, die es anschlie­ßend weiter­ver­ar­beiten oder auch die kilo­me­ter­langen Förder­band­an­lagen — um nur die größten Verbrau­cher zu nennen. Sie alle werden elek­trisch betrieben und der Ener­gie­be­darf ist gigan­tisch. Je nach Größe der Mine ist ein Leis­tungs­be­darf von bis zu 250 Mega­watt keine Selten­heit. Und das perma­nent, sieben Tage die Woche, rund um die Uhr.

Der Strom­be­darf einer Groß­stadt also …

Genau. Das zu gewähr­leisten ist alles andere als einfach, denn die Vorkommen liegen meist in abge­le­genen Gebieten. In Peru haben wir beispiels­weise einen Kunden betreut, dessen Mine in den Anden auf über 4.000 Meter Höhe liegt, Hunderte Kilo­meter vom nächsten Netz­kno­ten­punkt entfernt.

Die Strom­ver­sor­gung ist also von einer Leitung abhängig. So etwas gibt es in den eng vermaschten Netzen in Europa gar nicht. Aber es muss nicht gleich der Strom­aus­fall sein, der die Maschi­nerie zum Erliegen bringt. Heute reichen schon ein kurzer Span­nungs­ein­bruch oder Über­span­nungen, wie sie durch Blitze oder bei bestimmten Schalt­hand­lungen im Netz auftreten.

Warum ist das so?

Weil die modernen Antriebe viel sensi­bler sind als noch vor 20 Jahren. Das betrifft insbe­son­dere die Mühlen. Man mag das kaum glauben, wenn man die Maschinen ansieht — das sind gewal­tige Kolosse mit bis zu 13 Meter Durch­messer, die Hunderte Tonnen auf einmal zermahlen können. Anfällig wird die Technik durch die frequenz­ge­re­gelten Antriebe – sie ermög­li­chen die punkt­ge­naue Rege­lung der Dreh­zahl und des Dreh­mo­ments.

Der Power Quality Experte René Rund ist regel­mäßig in Südame­rika unter­wegs, um die Minen­be­treiber zu beraten. (© Privat)

Die Maschinen sind damit zwar wesent­lich effi­zi­enter, schalten aber ab, wenn das Span­nungs­band verletzt wird. Dort wo die meisten Vorkommen zu finden sind, also zum Beispiel in Südame­rika oder Afrika, sind die Netze insge­samt sehr instabil — da kommen Span­nungs­schwan­kungen also häufiger vor. Das ist aber nur die eine Seite. Die Maschinen selbst haben auch wieder Rück­wir­kungen auf das Netz.

Sie meinen die Blind­leis­tung?

Ja, die auch, Blind­leis­tungs­flüsse über­lasten die Leitungen. Das Pro­blem ist so weit nicht neu. Mit den modernen Maschinen und ihren frequenz­ge­steu­erten Antrieben kommen jedoch noch Ober­schwin­gungen hinzu, die sich negativ auf die Netz­qua­lität auswirken. Solche Netz­ver­schmut­zungen können andere Abnehmer stören.

Gefragtes Erz: Die globale Nach­frage nach Kupfer ist in den letzten neun Jahren von 19 auf aktuell etwa 25 Millionen Tonnen gestiegen. Und der Bedarf wird wegen Ener­gie­wende und E-Mobi­lität weiter steigen. Das Metall wird drin­gend für die Batte­rien benö­tigt. Über die größten Reserven welt­weit verfügen Chile, Peru und Austra­lien. (© iStock)

Daher schreiben die Netz­be­treiber Grenz­werte vor, an die sich Minen­be­treiber, wie andere Groß­ver­brau­cher auch, halten müssen. Werden die Grenz­werte über­schritten, kann das richtig teuer werden. Dann sind Straf­zah­lungen oder gar die Abschal­tung die Folge. Aber die Minen­be­treiber haben auch aus einem anderen Grund Inter­esse daran, die Ober­schwin­gungen zu besei­tigen: Sie können die eigene Technik stören. Fallen Sensoren oder die Mess­technik aus, steht die Produk­tion still.

Welche Lösungen bietet Rein­hausen Power Quality, um diese unlieb­samen Netz­rück­wir­kungen zu bewäl­tigen?

Sehr verkürzt gesagt: Für die Blind­leis­tung Kompen­sa­ti­ons­an­lagen und für die Ober­schwin­gungen Filter­kreis­an­lagen. Es gibt jedoch nicht die eine Lösung. Jede Mine ist anders, sowohl was den Maschi­nen­park angeht als auch die topo­gra­fi­schen Gege­ben­heiten. Jede unserer Anlagen gibt es daher in der Regel nur einmal auf der Welt. Wir haben aber mit unserer GRIDCON®-Reihe einen bewährten System­bau­kasten, aus dem wir schöpfen können.

„Mit der GRIDCON®-Reihe verbes­sern Minen­be­treiber ihre Span­nungs­qua­lität und sind auch flexi­bler in der Ausnut­zung der vorhan­denen Infra­struktur.“

Gene­rell lässt sich sagen, dass der Trend ganz klar zu dyna­mi­schen Kompen­sa­ti­ons­an­lagen geht, die die Last­flüsse dank Leis­tungs­elek­tronik nahezu in Echt­zeit opti­mieren können. Damit vermeidet der Minen­be­treiber Über­tra­gungs­ver­luste durch zu hohe Blind­leis­tung und kann so auch seine Ener­gie­kosten senken. Zudem ist es möglich, die Trans­for­ma­toren höher auszu­lasten und weitere Antriebe dazu­zu­schalten, da die Blind­leis­tung nicht über den Trafo geht, sondern bereits auf der Prozess­schiene kompen­siert wird. Minen­be­treiber verbes­sern also nicht nur ihre Span­nungs­qua­lität, sondern sind auch flexi­bler in der Ausnut­zung der vorhan­denen Infra­struktur.

Und was ist mit den Span­nungs­schwan­kungen in den Netzen?

Es gibt ein vorge­ge­benes Span­nungs­band, in dem der Netz­be­treiber die Span­nung schwanken lassen kann. Wenn das verletzt wird, sind unsere Anlagen in der Lage, die Span­nung eben­falls nahezu in Echt­zeit wieder in dieses Band zurück­zu­holen. Was dann wiederum für eine stabile Produk­tion sorgt.

Wie lange hält eine solche Anlage?

Die Frage bekommen wir häufig gestellt. Die Antwort: 15 bis 20 Jahre. Das hängt natür­lich immer von der indi­vi­du­ellen Bean­spru­chung ab und davon, wie gut die Anlagen gewartet werden.

Eignen sich diese dyna­mi­schen Anlagen auch für andere Bran­chen?

Ja. Die Anwen­dungs­mög­lich­keiten erstre­cken sich nicht nur auf Kupfer­minen, sondern auf den Bergbau insge­samt und auch auf andere Indus­trien, in denen leis­tungs­starke Verbrau­cher am Netz hängen, wie zum Beispiel Licht­bo­gen­öfen in Stahl­werken.

REINHAUSEN INSIDE

Rein­hausen Power Quality bieten für alle Span­nungs­ebenen pass­ge­naue Lösungen für die Besei­ti­gung von Ober­schwin­gungen, die Blind­leis­tungs­kom­pen­sa­tion und die Span­nungs­sta­bi­li­sie­rung. Die Experten kümmern sich von der Bera­tung, über die Konzep­tion bis hin zum Aufstellen der Anlagen. Auch die Schu­lung der Mitar­beiter wird auf Wunsch über­nommen.

Für die Konzep­tion der Filter­kreis- und Kompen­sa­ti­ons­an­lagen stehen die Lösungen aus der GRIDCON®-Baureihe zur Verfü­gung. So redu­ziert das GRIDCON® SVC-System u. a. Ober­schwin­gungen und verbes­sert den Leis­tungs­faktor. Das GRIDCON® STATCOM-System verbes­sert die Netz- und Span­nungs­sta­bi­lität durch die Bereit­stel­lung dyna­mi­scher Regel­blind­leis­tung.


IHR ANSPRECHPARTNER

René Rund, Senior Sales Manager bei Rein­hausen Power Quality
R.Rund@reinhausen.com