Die Rolle von Lithium-Ionen-Batterien bei der Evolution der Bergbau-Branche

In den letzten Jahren wurden drei Haupttypen von Batterien in industriellen Anwendungen wie im Bergbau am häufigsten eingesetzt: Blei-Säure-Batterien, Nickel-Eisen-Batterien (Ni-Fe) und Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion). Lithium-Ionen-Batterien sind für ihre Vielseitigkeit und ihren hohen Wirkungsgrad bekannt, wobei sie aufgrund ihrer hohen Energiedichte, der relativ geringen Selbstentladungsrate und des fehlenden Memory-Effekts für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sind.

Einer der bemerkenswertesten Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien besteht darin, dass sie zahlreichen Lade- und Entladezyklen standhalten können, ohne, dass die Kapazität erheblich beeinträchtigt wird. Im Gegensatz zu anderen Batterietechnologien, die nach einer begrenzten Anzahl von Zyklen einen raschen Leistungsrückgang aufweisen können, können Lithium-Ionen-Batterien Hunderte von Zyklen überstehen und gleichzeitig eine optimale Leistung aufrechterhalten. Dies verlängert nicht nur die Lebensdauer der Batterie, sondern bedeutet auch eine rentablere langfristige Investition.

Der Memory-Effekt, der früher bei herkömmlichen Batterien ein häufiges Problem war, spielt bei Lithium-Ionen-Batterien keine Rolle. Im Gegensatz zu älteren Batterien, die vollständige Lade- und Entladezyklen benötigen, um ihre volle Kapazität zu erhalten, leiden Lithium-Ionen-Batterien nicht unter diesem Phänomen. Die Möglichkeit, bei jedem Ladezustand aufgeladen zu werden, stellt einen erheblichen Mehrwert für den Betrieb dar und verlängert die Batterielebensdauer.

Im Bereich hochmoderner, effizienter Lösungen für Bergbauanwendungen läuten Lösungen mit Lithium-Ionen-Batterien eine neue Ära nachhaltigerer Verfahren ein. In diesem Zusammenhang hat sich Atlas Copco in den letzten Jahren als einer der fortschrittlichsten und zuverlässigsten Anbieter positioniert und Lösungen bereitgestellt, die modernste Technologie nahtlos integrieren, um Bergbauanwendungen effizient und verantwortungsvoll zu betreiben. Dieser hochentwickelte Ansatz deckt nicht nur den unmittelbaren Energiebedarf von Bergbauanwendungen, sondern unterstreicht auch das Engagement, die Umweltbelastung zu verringern und eine nachhaltigere Zukunft für die Bergbaubranche zu schaffen. Die mit Lithium-Ionen-Batterien betriebenen Lösungen von Atlas Copco für Strom, Licht und Druckluft bieten dem Endkunden eine höhere Produktivität und sicherere, gesündere Arbeitsbedingungen. Diese Lösungen stellen einen strategischen Fortschritt hin zu energieeffizienteren Bergbauverfahren dar und bringen die Branche voran.

Die kürzliche Einführung des Atlas Copco B-Air, dem weltweit ersten batteriebetriebenen mobilen Schraubenkompressor, markiert einen Wendepunkt in der Transformation der Bergbaubranche hin zu einer effizienteren Zukunft mit geringeren CO₂-Emissionen. Der Wechsel von einem Verbrennungsmotor zu einem Elektromotor bringt mehrere Vorteile mit sich, darunter den Ausschluss von Emissionen vor Ort. Tatsächlich spart der B‑Air 185-12 140 Tonnen CO₂-Emissionen ein, was den jährlichen Abgasen von etwa 30 Autos entspricht.

Außerdem werden Ausfallzeiten und Wartung drastisch reduziert, da der Elektromotor des B-Air 185-12 im Vergleich zu einem Kompressor mit Dieselmotor wesentlich weniger bewegliche (und daher verschleißende) Teile aufweist. Im Vergleich zu einer Dieselmotoreinheit, die alle 500 Betriebsstunden gewartet werden muss, ist die Wartung erst nach 2.000 Betriebsstunden erforderlich. Gleichzeitig ist die Batterie in einem dreifachen Gehäuse geschützt und zur Maximierung der Leistung flüssigkeitsgekühlt.

Der moderne VSD-Antrieb (variable Drehzahlregelung) und sein Permanentmagnetmotor passen die Motordrehzahl automatisch in Echtzeit an den Druckluftbedarf an und erhöhen so die Energieeffizienz um bis zu 70 %.

Wie alle mobilen Kompressoren von Atlas Copco hat auch der B-Air einen strengen Prüfprozess durchlaufen, der belegt, dass er selbst unter extremen klimatischen Bedingungen von +45 °C bis -25 °C optimal funktioniert.

Durch die Nutzung von batteriebasierten Energiespeichersystemen (ESS) haben Bergbauunternehmen die volle Kontrolle über ihre temporären Energieanwendungen und können Energieerzeugung, -verteilung und -verbrauch optimieren. Die Energiespeichersysteme von Atlas Copco, bestehend aus den Produktreihen ZBP und ZBC, sind für Installationen an abgelegenen und schwer zugänglichen Orten geeignet – was bei Steinbrüchen und Untertagebau häufig der Fall ist. Diese Einheiten sind ideal für Anwendungen mit hohem Energiebedarf und variablen Lastprofilen, wobei das verfügbare Netz, wenn dieses begrenzt ist, verstärkt wird und sowohl niedrige Lasten als auch Spitzen abgedeckt werden.

Dieses innovative Lithium-Ionen-ESS-Portfolio kann eigenständig oder synchronisiert betrieben werden und ist das Herzstück dezentralisierter Hybridsysteme mit mehreren Energieeingängen, wie z. B. Stromerzeugern und erneuerbaren Energien. Darüber hinaus werden Energiespeichersysteme dank der Entwicklung mobiler Solaranlagen und deren Integration in den Bergbau eine wichtige Rolle bei der Speicherung und Verteilung dieser erneuerbaren Energie für eine nachhaltige Stromversorgung vor Ort spielen. Diese batteriebasierten Einheiten unterstützen Bergbauunternehmen bei der Bereitstellung flexibler, zuverlässiger Energie bei gleichzeitiger Einhaltung von Vorschriften und Senkung der Kosten – und bringen so den Wandel der Branche hin zu tragbaren und nachhaltigen Energielösungen voran.

Obwohl zur Beleuchtung von Bergbaustandorten üblicherweise dieselbetriebene Lichtmasten eingesetzt werden, um den Arbeitstag zu verlängern und sichere Bedingungen zu gewährleisten, wurden in den letzten Jahren auch energieeffizientere Alternativen entwickelt. Elektro- und Solarlichtmasten können den Kraftstoffverbrauch auf null reduzieren, sodass Betreiber von kostensparenden Lösungen profitieren können, die den Vorschriften hinsichtlich Lärm-, Licht- und CO₂-Emissionen entsprechen.

In Übereinstimmung mit internationalen Vorschriften übernimmt Atlas Copco die Verantwortung für die Batterien in seinen B-Air 185-12-Kompressoren, seinem Energiespeichersystem-Portfolio und seinen Solar- und Hybrid-Lichtmasten, wenn diese das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben. Der Prozess beginnt mit der Sammlung von verbrauchten Lithium-Ionen-Batterien, die vorübergehend sicher gelagert werden. Dieser Schritt ist entscheidend, um eine ordnungsgemäße Handhabung und Trennung der Batterien je nach Zustand und Typ zu gewährleisten. Atlas Copco arbeitet dann mit einem spezialisierten Recyclingunternehmen zusammen, welches über das notwendige Fachwissen und die erforderliche Ausrüstung verfügt, um Lithium-Ionen-Batterien effizient und sicher zu recyceln.

Nach einer gewissen Zeit werden die Batterien zerlegt und ihre Komponenten für den Verkauf bereitgestellt. Dies entspricht nicht nur den Umweltvorschriften, sondern bietet auch wirtschaftliche Vorteile durch die Generierung von Umsatz und die Abfallreduzierung. Die Batterien, die in Atlas Copco-Produkten verwendet werden, sind auf Kreislaufwirtschaft ausgelegt. Zu diesem Zweck können sie durch eine Generalüberholung auch ein zweites Leben erhalten. Selbst mit einem gewissen Grad an Zersetzung können die Batterien für weniger anspruchsvolle Anwendungen, wie z. B. Haushaltsstromversorgungssysteme, weiterverwendet werden. Dieses „zweite Leben“ von Batterien trägt wesentlich zur Reduzierung von Elektronikabfällen und Umweltbelastung bei. Trotz ihrer reduzierten Kapazität können diese Batterien noch bis zu vier Jahre lang eine erhebliche Leistung bieten.