- 地下の坑内ホイストをエネルギー発生装置に変える革新的なソリューションを生み出し、回生貯蔵ソリューションを使ってエネルギーを蓄える。
- PowerFlex® 755TR可変周波数ドライブは、柔軟性があり、クレーン、ホイスト、リフティング用途に適していることから選ばれた。
- 低圧モータ･コントロール･センタ(MCC)
- アプリケーション管理用のThinManager®ソフトウェア
- HMI操作の完全なリアルタイム概観のためのFactoryTalk® View Site Editionソフトウェア
- ネットワーク･セキュリティ･サービス(NSS)
- 製品サポート
- ロックウェル･オートメーション、RUCマイニング社、エナジー･パワー･システムズ･オーストラリア(EPSA)社の強力な協力のもと開発された回生エネルギー貯蔵ソリューションが成功を収めた。
- 24カ月間で1,427キロリットルのディーゼル燃料の節約(約200万豪ドルの節約)、3.85トンのCO2排出量の削減、発電による温室効果ガス排出量の約42%削減などのサステナビリティ(持続可能性)の利点が予測される。
- 将来的には、より大型のホイストにも革新的な新ソリューションを導入できる可能性がある。
課題
坑内ホイスト(巻き上げ機)は、坑内で鉱物や材料を昇降させるための強力な機械です。
この機械があれば、鉱山から採掘するために大型の機械とさらなるコストが必要となる物質を、効率的に垂直に運搬することができます。
上昇時には大きな動力が必要ですが、下降時にはそのようなことはありません。
坑内ホイストのスペシャリストであるRUCマイニング社が革新的なアイデアを思いついたのは、下降時についてでした。もし、下降時に発生したエネルギーを貯蔵し、上昇時の動力源にすることができたらどうでしょうか?
サステナビリティ(持続可能性)への影響と、未来の電気鉱山への幅広い貢献は非常に大きかったのですが、その前に技術的に複雑で困難な課題がありました。
RUC社の電気担当マネージャであるグレッグ･ベル氏は、これは単なるアイデア以上のものだと考え、これを実現する方法に取りかかりました。彼とRUCチームは、戦略的パートナであるロックウェル･オートメーションとエナジー･パワー･システムズ･オーストラリア(EPSA)社を選び、世界中のホイストに展開できる完全に統合されたソリューションを構築しました。
RUC社は、オーストラリアの鉱山での最初のアプリケーションとして、RUCShaw 512シングル･ドラム･ワインダーを設置しました。このワインダーは、710kWの駆動力を持ち、毎秒5mのホイスト能力を持ち、12トンのライン引き力を持ち、設計深度1,600mで稼動します。
ソリューション
技術的に複雑なサステナビリティソリューション
坑道で荷物を吊り上げるとき、電気モータはエネルギーを消費します。しかし、下方に移動するときは、発電機になる可能性があります。
「ほとんどの鉱山ホイストは、発生する熱に対処するために冷却ファンを備えたブレーキ抵抗器パックを使用しています。しかし、これらのパックは単一故障点であり、用途に特化しているため、ブレーキ出力に変動が必要な場合は再計算が必要です」と、ベル氏は説明します。
「かわりに、発電した電力を供給バスに戻し、システム負荷に吸収させることを提案しました」と、付け加えました。
このソリューションを実現するために、ロックウェル･オートメーションは、アクティブ･フロント･エンド(AFE) Powerflex® 755TR回生可変周波数ドライブ、低圧モータ･コントロール･センタ(MCC)、GuardLogix®コントローラ、アプリケーション管理用のThinManager®ソフトウェア、HMI操作の完全なリアルタイム概要を提供するFactoryTalk® View Site Editionソフトウェア、ネットワーク、およびセキュリティサービス、製品およびテクニカルサポートを提供しました。
回生エネルギーを蓄えるために選ばれたバッテリは、EPSAが供給するCat PGS 1260バッテリエネルギー貯蔵システム(BESS)で、並列インバータとバッテリ･スタック･アーキテクチャによって冗長性が追加されています。
ベル氏は次のように述べています。「私たちは、2台のホイストドライブでこのソリューションを導入した稼働中のプロジェクトが1件あり、将来のプロジェクトに組み込むことを検討しています。また、私たちは、このソリューションが新規および既存の鉱山シャフトに国際的に展開される可能性もあると考えています。」
結果
ディーゼル発電の量を減らすことで、回生エネルギー貯蔵ソリューションを導入した場合、大幅な環境利益を達成できます。RUC社は、初期導入の24カ月間で、回生エネルギー貯蔵ソリューションが達成することを見積もっています。
- 推定で1,427キロリットルのディーゼル消費量の削減(約200万ドルの節約になる)
- 85トンのCO2排出量削減(これはガソリン車で12,700km走行するのとほぼ同じ)
- 発電による温室効果ガス排出量を約42%削減
ロックウェル･オートメーションの南太平洋地域担当ディレクターであるアンソニー･ウォンは、次のように付け加えました。「サステナビリティはロックウェル･オートメーションにとって重要な焦点です。RUC社がこの先進的なプロジェクトを持ち込んできたとき、私たちはそれを実現するために彼らと協力し、私たちのハードウェアおよびソフトウェアソリューションで信頼性とパフォーマンスを提供する手助けをしたいと熱望しました。」
「このソリューションはオーストラリアで設計･製造されたものですが、世界中の鉱山に適用できるだろう。これは、よりサステナブルな鉱業と完全な電気鉱山の夢に向けた小さいながらも重要な一歩です。私たちは、この真に革新的なソリューションを考案したRUC社の創意工夫とビジョンを称賛します」と、述べました。
複雑な技術の統合が必要だっただけではなく、回生貯蔵プロジェクトには業界初の試みが数多く含まれていたため、従うべき既存のテンプレートは存在しませんでした。
「ロックウェル･オートメーションの技術チームは、私が一緒に仕事をした中で最高のエンジニアの一人です。もう一つの大きな利点は、ロックウェル･オートメーションのベンダーマニュアルと技術情報です。これらは一流の文書であり、最新バージョンはすべてオンラインで入手できます。これは、従業員のトレーニングや遠隔地での作業に不可欠でした。常に最新バージョンにアクセスできるので、リビジョン管理は私の手から離れました」と、彼は付け加えました。
また、ベル氏はこのプロジェクトで使用されたロックウェル･オートメーションのハードウェアの主な利点をいくつか挙げています。
- 卓越したドライブの構成とパラメータ化。RUC社は、この種のソリューションでは初のカスタムで約1,500のパラメータを使用していたため、ロックウェル･オートメーションのドライブは必要な柔軟性を提供しました。
- 鉱山オペレータの性能要件であったSIL3対応の安全トルクオフ機能による安全を内蔵。(SILとはSafety Integrity Level (安全度水準)の略で連続運転システムやオンデマンドシステムにおいて、危険な故障が発生する確率を数値化(0が最低、4が最高)し、安全を関連付けた評価システムです。)
- 専用ドライブ。ロックウェル･オートメーションのPowerFlex 755TRは、クレーン、ホイスト、リフティング装置専用に設計されており、この要求の厳しい用途に必要な機能をすべて備えています。
ベル氏は次のように述べています。「ハードウェアだけでなく、ロックウェル･オートメーションのソフトウェアも当社の制御･安全システム、および診断と高度なトラブルシューティングのためのヒストリアン/データロガーとシームレスに統合されました。ロックウェル･オートメーションのコントローラのアドオン命令を介して、ドライブとエアサーキットブレーカ計測装置との簡単な統合が行なわれました。」
回生エネルギー貯蔵プロジェクトの当初の目標ではありませんでしたが、新しいソリューションは「バンプレス」性能とバッテリ内の追加レベルの冗長性を実現しています。
ベル氏は次のように述べています。「故障はパワーを失ったときに起こるもので、油圧ブレーキは攻撃的です。回生エネルギー貯蔵ソリューションでは、バッテリを2台のインバータで分割できるので、冗長性が増します。つまり、電力を失ってもワインダーは停止せず、スムーズで段差のないパフォーマンスを実現できるのです。」
電力は熱損失なしに直接バッテリに戻るため、この種のソリューションは、あらゆるエネルギー用途(エレベータのようなもの)に容易にスケールダウンできます。私たちは、これが世界で唯一成功したホイストを使った重力運動エネルギー貯蔵システムだと信じています。
私たちは、この技術をもっと広く利用する計画を持っています。というのも、将来の電気鉱山について考えるなら、垂直運搬は、鉱山から材料を運び出すための最も手頃な価格で、操作可能で、実現可能なソリューションを提供するからです。この技術には大きな輸出の可能性もあり、オーストラリアの技術革新を世界規模で紹介することができます。
公開 2024年3月7日