وبلاگ

Newswise – تامین انرژی یک معدن روی از راه دور واقع در حدود 600 مایلی شمال غربی آنکوریج، آلاسکا یک کار دشوار است.

دولت‌ها و صنعت به‌ویژه به مکان‌های معدنی دورافتاده قطب شمال علاقه‌مند هستند، نه تنها به دلیل منابع معدنی گسترده در منطقه، بلکه به دلیل مسیرهای دریایی که به دلیل تغییرات آب و هوایی از طریق یخ باز می‌شوند. با این حال، رساندن انرژی به این مکان ها بسیار دشوار است. اول، یک تانکر باید سوخت دیزل را به بندری در اقیانوس منجمد شمالی طی چند ماه که آب بدون یخ است منتقل کند. یک طوفان غیرمنتظره می تواند تحویل سوخت را به تعویق بیندازد و هزاران دلار برای معدن هزینه داشته باشد.

جنیفر لینارت، رئیس InfoMine USA Inc.، شرکتی که تخمین هزینه‌های صنعت معدن را ارائه می‌کند، می‌گوید: «شما باید سوخت را در طول پنجره تحویل رانندگی کنید، آن را در مزرعه سوخت ذخیره کنید و سپس آن را هر روز 70 مایل به داخل خشک کنید. . این معدن حداقل 80 سنت در هر کیلووات ساعت صرف تولید برق خود با استفاده از دیزل ژنراتور می کند.

این شش تا ده برابر هزینه برق در 48 ایالت پایین‌تر و هزینه بزرگ معدنی است که از 460000 کیلووات برای استخراج و فرآوری 20000 تن سنگ معدن در روز استفاده می‌کند.

در حالی که جوامع در سراسر جهان برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای تلاش می کنند، کارشناسان چندین جایگاه را شناسایی کرده اند که کربن زدایی از آنها به ویژه دشوار خواهد بود.

معدن در کنار جوامع دورافتاده، نیروی محرکه دریایی و صنایعی مانند تولید مواد شیمیایی، بتن و فولاد یکی از این سوله ها است. برخی از این کاربردها به گرما و همچنین برق نیاز دارند، برای اتصال به شبکه بسیار از راه دور هستند یا نیاز به برق دارند که باتری ها را غیرعملی می کند.

اکنون محققان آزمایشگاه ملی آیداهو در حال بررسی این موضوع هستند که چگونه ریز راکتورها می توانند به کاهش هزینه عملیات معدنکاری کمک کنند، که اغلب با چالش های دوگانه تقاضای انرژی بالا و مکان های دور روبرو هستند.

ایده جدیدی نیست. چندین ریز راکتور در سال‌های اولیه توسعه انرژی هسته‌ای ساخته و مستقر شدند، از جمله یک راکتور 1 مگاواتی که نیروگاه یک ایستگاه راداری در نزدیکی ساندنس، وایومینگ را تامین می‌کرد.

رآکتورهای کوچک فردا – راکتورهای هسته‌ای کوچک، کارخانه‌ای و با قابلیت جابه‌جایی آسان – به اندازه کافی انعطاف‌پذیر هستند تا هم برق و هم گرما را تأمین کنند، به فضای کمی نیاز دارند و برای کار کردن ایمن هستند. این “باتری های شکافت” قابل تنظیم و حمل و نقل، گزینه ای بدون کربن برای شرکت هایی است که به دنبال کاهش انتشار کربن هستند.

اگرچه هزینه سرمایه یک ریزراکتور ممکن است بیشتر از ژنراتورهای دیزل باشد، اما تمیزتر و قابل اعتمادتر هستند و هزینه سوخت، بهره برداری و نگهداری راکتور کمتر از هزینه سوخت دیزل خواهد بود.

افزودنی برای ریز راکتورها رسیده است

کارشناسان تخمین می زنند که عملکرد نشان دهنده بین 4% و 7% انتشار گازهای گلخانه ای جهانی و حدود 3.5 درصد از کل انرژی مصرف شده است. با این حال، صنعت معدن برای دستیابی به اهداف تغییر آب و هوا ضروری است زیرا مواد معدنی مانند لیتیوم، کبالت و عناصر خاکی کمیاب مورد نیاز برای ساخت باتری‌ها، توربین‌های بادی، پنل‌های خورشیدی، راکتورهای هسته‌ای و سایر فناوری‌های بدون انتشار را فراهم می‌کند.

دیوید شراپشایر، اقتصاددان انرژی هسته ای در INL می گوید: «ما می دانیم که معدن ممکن است منطقه مناسبی برای استفاده از این ریزراکتورها باشد. “هزینه تهیه سوخت های فسیلی و ذخیره آنها واقعا گران است. مشکل دیگر کمبود سوخت در معدن به دلیل شرایط جوی شدید است.

Shropshire در مورد اقتصاد معدن هسته ای به عنوان بخشی از یک INL تحقیق می کند تحلیل بازارهای نوظهور انرژی ابتکار عمل. این ابتکار یک همکاری بین INL، دانشگاه آلاسکا، دانشگاه ایالتی بویز، موسسه فناوری ماساچوست، دانشگاه میشیگان، دانشگاه وایومینگ و دانشگاه یوتا است. این به کشورها و مناطق کمک می کند تا به سمت فناوری های انرژی پاک، از جمله انرژی هسته ای روی بیاورند.

هالی کوگلی، کارآموز INL که در پنج شهر معدنی مختلف بزرگ شده است، گفت: میکرو راکتورها می توانند فرصت خوبی برای صنعت معدن باشند. مادر، پدر و برادرش هنوز در این صنعت کار می کنند.

او گفت: “بسیاری از معادن برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای به انرژی های تجدید پذیر روی می آورند، اما انرژی خورشیدی و باد همیشه قابل اعتماد نیستند.” یک ریز راکتور می تواند این مشکلات را حل کند.

برق رسانی

نسل بعدی ریزراکتورهای ساده و قابل اعتماد زمانی عرضه می شود که صنعت معدن مزایای جایگزینی تجهیزات سوخت فسیلی مانند بیل مکانیکی و کامیون ها را با جایگزین های الکتریکی بررسی می کند.

تجهیزات استخراج الکتریکی نه تنها هزینه سوخت و انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می دهد، بلکه هزینه های تعمیر و نگهداری و نیاز به تهویه تونل را نیز کاهش می دهد. برق رسانی به معادن همچنین صدا و کیفیت هوا را برای کارگران بهبود می بخشد و به معدن کمک می کند تا مقررات زیست محیطی را رعایت کند.

Shropshire گفت: “این یک طوفان کامل است.” «یک حرکت عمومی در صنعت معدن به سمت برق‌سازی و دوری از سوخت‌های فسیلی وجود دارد. و علاقه زیادی به استفاده از ریز راکتورها برای تولید این الکتریسیته وجود دارد.

مزایای بیشتری

فراتر از صرفه جویی در هزینه و مزایای تجهیزات استخراج برقی، ریز راکتورها می توانند مزایای بیشتری نیز ارائه دهند.

برای شروع، یک ریز راکتور می تواند گرما و الکتریسیته را برای پردازش بیشتر سنگ معدن فراهم کند. Shropshire گفت: «ریز راکتورها، به دلیل اینکه می توانند گرمای فرآیند را فراهم کنند، می توانند برای فرآوری سنگ معدن ثانویه استفاده شوند. این بدان معناست که شرکت معدنی می تواند محصولاتی تولید کند که تصفیه شده تر و با ارزش تر باشند.”

لاینارت گفت که در معدن روی در آلاسکا، سنگ معدن از طریق فرآیند آسیاب گسترده ای می گذرد که می تواند از یک منبع قابل اعتماد برق استفاده کند. او گفت: “اگر برای آسیاب پر از 20 تن سنگ خرد شده قدرت خود را از دست بدهید، شروع دوباره بسیار دشوار است.” “نیاز به قدرت قابل اعتماد بسیار زیاد است.”

حتی معادن متصل به شبکه نیز می توانند از گرما و الکتریسیته فرآیندی که توسط میکرو راکتورها و دیگر راکتورهای پیشرفته ارائه می شود، بهره مند شوند.

در نوادا، اپراتورهای یک معدن به دلیل برق نامطمئن از شبکه، برق خود را تامین می کنند. کیتلین بولاک، کارمند سابق که وظیفه یافتن منابع انرژی بدون کربن برای معدن را بر عهده داشت، گفت: «شما اساساً 24 ساعت شبانه روز کار می کنید و تقاضای ثابتی برای برق و گرما وجود دارد.

بولاک که اکنون مدرک کارشناسی ارشد خود را در رشته مهندسی هسته ای در موسسه فناوری سلطنتی KTH در سوئد دنبال می کند، گفت: «من به انرژی خورشیدی و باد به همراه ذخیره باتری و همچنین زمین گرمایی نگاه کردم. آخرین فناوری که من به آن نگاه کردم، هسته ای بود. به نظر من، این واقعاً منبع انرژی بود که به بهترین وجه با نیازهای آن منطقه مطابقت داشت.

همچنین، از آنجایی که ریز راکتورها کوچک و قابل حمل هستند، می توانند منبع انرژی قابل حمل خوبی برای صنعتی باشند که در آن نوسانات بازار گاهی اوقات باعث بسته شدن و جابجایی عملیات معدن می شود.

به همین ترتیب، اگر یک معدن از کار بیفتد، ریزراکتور را می توان با واحدی که سوخت تازه دارد جایگزین کرد که قادر به کار برای پنج تا 20 سال دیگر است.

مشوق های هزینه و بازارهای بین المللی

علاقه به استفاده از ریز راکتورها برای تامین انرژی عملیات استخراج همزمان با تصویب قوانین فدرال، از جمله قانون کاهش تورم 2022 است که می تواند سهم شرکت را در آینده انرژی پاک افزایش دهد.

Shropshire گفت: «برخی از این قوانین جدید برای صنایعی که مواد معدنی حیاتی برای سلول‌های خورشیدی، باتری‌ها و توربین‌های بادی تولید می‌کنند، اعتبار مالیاتی ارائه می‌کنند. این اعتبارات می تواند به ویژه برای پروژه هایی در جوامع دارای معادن زغال سنگ بسته یا نیروگاه های بازنشسته زغال سنگ مفید باشد.

اگر ریز راکتورها با این صنایع هماهنگ شوند، این اعتبارات می تواند محصولات آنها را ارزان تر کند که به نوبه خود می تواند به استقرار سریع ریز راکتورها کمک کند.

بازارهای بین‌المللی که واردات بدون کربن مانند فولاد سبز را تشویق می‌کنند، می‌توانند منبع درآمد مهمی برای شرکت‌های آمریکایی که از ریزراکتورها استفاده می‌کنند، فراهم کند.

Shropshire گفت: “ما در حال بررسی این هستیم که چگونه گنجاندن انرژی هسته ای کم کربن می تواند از تولید محصولات سبز که رقابت بین المللی ما را افزایش می دهد حمایت کند.”