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.
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.
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