Una mina remota rara vez es alimentada por un solo sistema: una zona de construcción con cargas pesadas y continuas se encuentra junto a un campamento residencial con demanda intermitente, y ambos necesitan iluminación y cobertura de seguridad después del anochecer. Tratar estos como un solo problema de energía tiende a sobredimensionar o subdimensionar al menos uno de ellos. MPMC POWERTECH CORP., establecida en 2008 y con sede en Shanghai Pudong, documenta una arquitectura híbrida de microrred en capas construida alrededor de esta distinción.

Un sitio minero presenta varios problemas de energía, no uno solo

Los sitios mineros remotos comparten una línea base exigente: operación ininterrumpida 24/7, temperaturas ambientales extremas, exposición a polvo y corrosivos, restricciones de ruido cuando un campamento está cerca de una zona residencial, y tolerancia cero al tiempo de inactividad; pero la zona de construcción, la zona residencial y de apoyo, y el perímetro del sitio demandan de manera diferente sobre esa línea base. El enfoque de MPMC combina diferentes productos para cada una.

La zona de construcción: Grupo electrógeno y batería trabajando como un solo sistema

La carga base de la zona de construcción proviene de los grupos electrógenos diésel containerizados de MPMC, impulsados por motores Cummins, Perkins o Baudouin con alternadores Stamford o Leroy-Somer, combinados con la Serie HBD-R Mobile BESS (30 kW–610 kW continuo, 61.44 kWh–610.6 kWh). La combinación permite que el generador mantenga su punto óptimo de eficiencia de combustible, típicamente alrededor del 75%, mientras que el BESS compensa las fluctuaciones y los arranques de motor con alta corriente de irrupción. MPMC cita reducciones en el consumo de combustible de hasta un 75% en comparación con la operación solo con diésel en condiciones de baja carga y, en un caso documentado en el Reino Unido, una extensión de los intervalos de revisión del generador de cada 10 días a cada 60 días.

Almacenamiento de energía con batería serie HBD-R de MPMC — combinado con un grupo electrógeno diésel en configuración híbrida

La zona residencial y de apoyo: Solar, diésel y batería en un solo chasis

Las estaciones de monitoreo, oficinas temporales y campamentos residenciales generan una carga diferente, más intermitente, que MPMC aborda con la Estación de Energía Híbrida Serie GSB: solar, generador y batería combinados en un solo chasis móvil con una salida máxima de 10 a 120 kVA, una capacidad de batería de 20.4 a 112.5 kWh y un arreglo solar desplegable de 2,375 W. El diseño altamente móvil y el control inteligente EMS lo hacen adecuado para la energía distribuida en campamentos que debe ser reubicada conforme cambia la huella de la mina.

Iluminación perimetral y seguridad del sitio

La Torre de Luz Híbrida HBL X-Matrix cubre el perímetro y las áreas de soporte después del anochecer. El modelo documentado HBL-600D-M de MPMC combina un motor diésel Kubota Z482-3B con una batería LiFePO₄ de 8 kWh, cuatro cabezas LED de 150 W a 200 lm/W, y un mástil hidráulico de 9.0 metros con rotación de 355°, con una cámara de vigilancia HD opcional e integración de estación base 5G para comunicaciones en el sitio.

La integración opcional de cámara y 5G es importante más allá de la iluminación: un perímetro remoto de mina a menudo no tiene otra infraestructura de comunicaciones, por lo que una torre de luz que lleva su propio enlace de vigilancia y red puede funcionar también como punto de seguridad y conectividad en lugar de ser solo un activo de iluminación.

Una microrred multi-sitio documentada a escala

El programa de microrred de 6 MW de MPMC en Kenia abarca cuatro sitios, cada uno combinando más de 1 MW de generación solar con al menos 1 MWh de almacenamiento en baterías acopladas en CC, calificadas para un 80% de profundidad de descarga y 6,000 ciclos con redundancia de unidad dual, respaldado por generación diésel de dos unidades de 500 kW y dos de 250 kW por sitio. El control se ejecuta en el propio SCADA y EMS de MPMC con comunicación de respaldo satelital StarLink, soportando PQ, VF, VSG, arranque en negro, formación de red, despacho inteligente de generación y regulación de potencia reactiva. MPMC afirma que el resultado es una operación estable las 24 horas en un entorno arenoso con alta radiación ultravioleta, con conmutación fluida de solar a diésel y personal mínimo en el sitio.

Proyecto de microrred híbrida MPMC — respaldo con energía solar, almacenamiento en baterías y grupos electrógenos diésel

Transición a combustible más limpio sin perder continuidad

Para sitios que avanzan hacia una operación de bajas emisiones, la estación de energía distribuida de metanol de MPMC (400 kVA / 280 kW, controlador DEIF AGC150) combinada con un cargador móvil BCH Mobile BESS (BCH-275-200 a BCH-800-600) forma un sistema integrado de energía verde fuera de la red para maquinaria eléctrica de construcción y equipos de sitio, soportando carga rápida CCS2 DC de hasta 600 kW DC y alcanzando el estado operativo completo dentro de las 24 horas posteriores al despliegue, sin infraestructura permanente de red.

Calificación ambiental en toda la arquitectura

Cada capa de esta arquitectura está especificada según las mismas condiciones del sitio: los grupos electrógenos containerizados de MPMC están diseñados para operar hasta 50°C de temperatura ambiente con opciones de radiador de cobre para altas temperaturas, reducción de potencia por altitud según la especificación del motor y recubrimiento anticorrosión en clases C-3, C-4 y C-5 seleccionadas según la severidad de la aplicación. MPMC también señala un factor mínimo de carga del motor diésel de alrededor del 30% para una operación saludable a largo plazo, que es precisamente el desperdicio de baja carga que el emparejamiento de baterías HBD-R en la zona de construcción está diseñado para eliminar.

Diseñando la arquitectura antes de ordenar el equipo

• Dimensionar el emparejamiento de grupo electrógeno y batería en la zona de construcción según el perfil real de arranque del motor y corriente de irrupción, no solo la carga promedio.

• Decidir la cantidad de chasis GSB y la capacidad de batería para la zona residencial basándose en el crecimiento planificado del campamento, no en la ocupación del primer día.

• Confirmar el área de cobertura de iluminación perimetral y el tiempo de funcionamiento solo con batería según la duración real de las horas oscuras del sitio.

• Estandarizar en la menor cantidad posible de configuraciones que permita el rango de carga del sitio en las tres zonas.

• Confirmar la ruta de comunicaciones SCADA/EMS y el arreglo de respaldo satelital para un sitio verdaderamente remoto.

• Solicitar las cifras desclasificadas para temperatura ambiente, polvo y altitud para cada línea de producto cotizada.

• Decidir el nivel de redundancia, unidad dual o N+X, para el almacenamiento de baterías antes de que se ponga en marcha el primer sitio.

• Confirmar por escrito la ruta de transición a metanol o biocombustible si forma parte de un plan multifásico.

Preguntas que hacen los planificadores de minas