Las microrredes solares ofrecen un camino para descarbonizar la minería

Cada vez más, los fabricantes que utilizan minerales quieren producir bienes utilizando procesos más sostenibles en todas sus cadenas de suministro. Si bien las materias primas, como los metales de tierras raras, son esenciales para productos como la electrónica de consumo y los vehículos eléctricos, los fabricantes buscan proveedores para reducir la intensidad general de carbono de sus operaciones.

Brasil tiene ricas reservas de metales, produciendo y exportando alrededor de 80 materias primas minerales, que ayudan a convertir al país en la sexta industria minera más grande del mundo (Figura 1). Sin embargo, las minas a menudo están ubicadas en ubicaciones remotas fuera de la red, lo que brinda a los operadores de minas opciones limitadas para la descarbonización. Sin acceso a la red eléctrica, los operadores no han tenido más remedio que utilizar generadores de petróleo contaminantes y costosos para suministrar la energía que necesitan.

Con la caída del costo de la energía renovable, la descarbonización en la industria minera se está volviendo económicamente viable. Los operadores ahora están estudiando cómo las microrredes pueden permitirles acceder a energía renovable cuando operan fuera de la red.

Microrredes de energía solar
La energía solar fotovoltaica es una tecnología probada que proporciona energía limpia y económica para ayudar a satisfacer la demanda de energía en todo el mundo. Los activos de energía solar generalmente están conectados a la red, lo que permite que cualquier energía que no se 'autoconsuma' donde se genera se retroalimente a la red. El principal inconveniente de utilizar la energía solar de forma aislada es que no puede generar energía las 24 horas del día.

Las microrredes solares son sistemas de energía híbrida que comprenden la generación solar y el almacenamiento de energía, que proporcionan acceso a la electricidad incluso cuando el sol no brilla. Las microrredes son redes de energía local autosuficientes que pueden servir a una comunidad de vecindario, campus o negocio. Pueden operar junto a la red de energía existente o completamente independientes de ella. Hoy en día, las baterías proporcionan la forma más sencilla de almacenar energía, pero el hidrógeno también se está volviendo más viable para el almacenamiento de energía a medida que baja el precio de los equipos especializados.

Beneficios clave de las microrredes solares
Las microrredes solares permiten a las empresas descarbonizar sus operaciones fuera de la red alejándose de la generación de energía basada en combustibles fósiles. La energía se genera en el sitio, eliminando la necesidad de transportar diesel. Una planta solar de 1 MW normalmente produce 2000 MWh al año, lo que puede desplazar alrededor de medio millón de litros de diesel.

La energía solar se ha convertido en una de las fuentes de energía más baratas debido a los bajos costos de los equipos y la longevidad de los activos, que generalmente duran hasta 30 años. La energía solar también requiere relativamente poco mantenimiento (Figura 2) en comparación con los grupos electrógenos que funcionan con diesel, y es mucho más confiable, lo que significa una mayor confiabilidad del suministro y una mejor capacidad de recuperación empresarial. Los costos de las baterías también están en una trayectoria descendente, con proyecciones que pronostican una disminución del 50% de 2017 a 2030.

La conexión de una microrred a la red principal también puede mejorar la confiabilidad de la red al mantener un equilibrio óptimo entre la producción y el consumo de energía. El almacenamiento de la batería actúa como una "reserva giratoria" para compensar los déficits de generación. Tener una infraestructura energética más confiable aporta valor económico a la sociedad al impulsar la productividad y mejorar la calidad de vida de las personas.

Cuando están conectados a la red, los operadores de microrredes también pueden beneficiarse al proporcionar servicios de red auxiliares al operador de la red. Los operadores de red pagan por servicios auxiliares para ayudarlos a mantener una frecuencia de red estable a través de esquemas de balance de red. En otras palabras, la microrred puede convertirse en una fuente de ingresos además de electricidad.

La energía representa hasta el 30% de los costos operativos de una operación minera típica, por lo que cualquier reducción de costos puede tener un gran impacto en los resultados. Al comprometerse con acuerdos de compra de energía renovable (PPA) a largo plazo, generalmente de 10 a 15 años de duración, las empresas mineras obtienen acceso a energía más barata. Mientras que el precio del diésel es a menudo volátil e impredecible, los PPA otorgan a los compradores precios predecibles de su energía a largo plazo.

Un beneficio adicional de los PPA es que permiten a las empresas acceder a energía baja en carbono de parques solares fotovoltaicos sin tener que invertir capital en sus propias plantas de energía. El negocio de compradores se compromete a comprar una cierta cantidad de electricidad por año, durante varios años, a una tarifa acordada.

Incluso con los sistemas híbridos solares más baterías, los compradores a menudo pueden beneficiarse de tener su propia microrred sin tener que desembolsar capital. Algunos desarrolladores de microrredes ofrecen modelos comerciales de “almacenamiento de baterías como servicio”, lo que permite a los clientes beneficiarse del almacenamiento de energía pagando por las baterías mediante ahorros compartidos.

Operar independientemente de la red es especialmente beneficioso en ciertas regiones de Brasil, donde la confiabilidad de la red deja mucho que desear. Los compradores de microrredes se benefician de la seguridad del suministro y la reducción de cortes de energía.

Electrificar para descarbonizar
Las empresas mineras en África y América del Sur ya están mostrando lo que es posible al adoptar energías renovables. La mina de cobre Zaldívar en Chile será la primera mina en Latinoamérica en operar con energía 100% renovable. Como resultado de un acuerdo de 10 años para comprar energía renovable a la eléctrica chilena Colbún, la mina reducirá sus emisiones en 350.000 toneladas métricas por año.

La mina Vametco en la provincia noroccidental de Sudáfrica anunció recientemente que utilizará baterías de flujo redox de vanadio (VRFB) para almacenar energía de una planta solar fotovoltaica de 3,5 MW. La microrred suministrará algo menos del 10% de las necesidades eléctricas de la mina en cualquier momento. La tecnología VRFB puede ofrecer una capacidad de energía casi ilimitada mediante el uso de tanques de almacenamiento de electrolitos más grandes.

La electrificación de equipos de minería, como camiones y excavadoras, se encuentra en una etapa inicial. Hoy en día, solo el 0,5% de los equipos de minería son completamente eléctricos. Sin embargo, el costo de propiedad de los vehículos eléctricos a batería se compara favorablemente con los vehículos con motor de combustión interna. Los vehículos de pila de combustible que funcionan con hidrógeno verde son otra opción de cero emisiones para descarbonizar una operación minera, especialmente para vehículos de plantas grandes que de otro modo requerirían baterías enormes (y pesadas) para proporcionar suficiente energía.

Los sistemas híbridos de energía solar de microrredes ofrecen a las empresas mineras una vía comercialmente viable para aumentar el uso de energía renovable y comenzar su viaje de descarbonización. Debido a que las microrredes brindan electricidad con bajas emisiones de carbono más barata y a un precio predecible, así como autonomía de la red y una mayor resistencia del suministro, su adopción se está convirtiendo en una parte cada vez más importante de la estrategia de descarbonización para las empresas mineras.