مدیریت انرژی صنایع معدنی اساس زیرساخت توسعه پایدار


پرستو مرادی-پایش معدن هوشمند

انرژی مسئله‌ای است که این روزها بیش از گذشته همه حوزه‌ها و به‌ویژه صنعت معدنی را دچار چالش کرده است. افزایش قیمت انرژی و به‌دنبال آن قیمت تمام‌شده کالا و کاهش قدرت رقابت‌پذیری بنگاه‌ها از یک سو، وضع قوانین سخت‌گیرانه محیط‌زیستی و توسعه پایدار از سوی دیگرجهت حرکت معدنکاران را به‌سوی استفاده از فناوری‌های نوین و منابع انرژی سبز معطوف کرده است. مدیریت انرژی در راستای بهره‌وری انرژی نیز بستری است که صنعت معدنی بتواند به صرفه‌جویی انرژی دست‌ یابد و در حوزه انرژی موفق‌تر عمل کند. در این مقاله مروری خواهیم داشت بر وضعیت انرژی در صنایع معدنی داخلی و خارجی.

معادن و مصرف انرژی در ایران

انرژی یا همان توانایی انجام کار مفهومی است که این روزها چالش‌های زیادی را در عرصه‌های مختلف رقم زده ست. از گذشته تاکنون حامل‌هایی این توانایی را برای ما رقم می‌زدند که در بین آن‌ها حامل گاز با سهم ۷۷.۸ درصدی، معادل ۱۹۸ میلیون بشکه نفت خام در ایران، رتبه نخست ایجاد انرژی در ایران را به خود اختصاص داده است (شکل ۱).

شکل ۱- درصد مصرف حامل‌های انرژی به تفکیک حامل در کارگاه‎های صنعتی ١٠ نفر کارگر و بیش‌تر ۹۴-۱۳۸۷ (amar.org.ir)

خلاصه منتشر شده آخرین اطلاعات مرکز آمار ایران از مقدار انرژی مصرفی کارگاه‎های صنعتی ١٠ نفر کارگر و بیش‌تر ١٣٩٤ و ۱۳۹۵ نیز نشان می‌دهد که گروه‎های «صنایع تولید مواد و فرآورده‌های شیمیایی»، «تولید سایر محصولات کانی غیر فلزی» و «تولید فلزات اساسی» بیش‌ترین مقدار انرژی را به ترتیب با میزان مصرف معادل ۸۷، ۷۶ و ۵۶ میلیون بشکه معادل نفت خام در سال ۱۳۹۴ و ۹۳، ۷۸ و ۵۶ میلیون بشکه معادل نفت خام در سال ۱۳۹۵ با سهمی معادل ۹/۲۹، ۲۵ و ۱۸ درصد از کل انرژی مصرفی کشور به خود اختصاص داده‌اند.

در آمار سال ۱۳۹۳ نیز مصرف کل حامل‌های انرژی در گروه‌های «تولید فلزات اساسی» و « تولید سایر محصولات کانی غیر فلزی» از سال ۱۳۸۶ تا ۱۳۹۳ یک رشد افزایشی داشته است (شکل ۲).

شکل ۲- مقدار مصرف انرژی کارگاه‎های صنعتی ١٠ نفر کارگر و بیش‌تر ۹۳-۱۳۸۶ (amar.org.ir)

رشد افزایشی مصرف انرژی در گروه‌های معدنی و نبود واحد مدیریت انرژی در ۹۰ درصد از کارگاه‌های فعال معدنی در دو گروه «تولید فلزات اساسی» و «تولید سایر محصولات کانی غیر فلزی» یک زنگ هشدار برای صنایع معدنی است که عملکرد خود را در حوزه انرژی اصلاح کنند. چرا که آمارها نشان می‌دهد در سال ۱۳۹۱  تعداد کارگاه‌های فعال هر دو گروه ۳۸۴۶ عدد بوده که این تعداد به ۳۱۷۷ عدد در سال ۱۳۹۴ رسیده و با این وجود میزان مصرف انرژی رشد فزاینده‌ای داشته است. این تعارض رشد مصرف انرژی توامان با کاهش تعداد کارگاه‌های فعال باید توجه صنایع را به سمت مدیریت انرژی بیش از گذشته معطوف کند و نباید صرفا به وجود ذخایر انرژی در کشور توجه داشت. مسئله کاهش انرژی در راستای تحقق اهداف توسعه پایدار و کاهش میزان آلودگی‌های محیط‌زیستی است و عدم پایش مصرف انرژی در بسیاری از بخش‌های صنایع معدنی، عدم استفاده از طرح‌های مدیریت و بهینه‌سازی مصرف انرژی و توجه کم به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر از چالش‌های انرژی در صنایع معدنی ایران است.  

مدیریت انرژی گام اول در صرفه‌جویی انرژی است

پژوهشگران حوزه صنعت معدنی برای صرفه‌جویی موفقیت‌آمیز انرژی بر این باور هستند که باید بتوانیم به این پرسش‌ها پاسخ دهیم که کی، کجا و چه مقدار انرژی مصرف می‌شود؟ و این امر در مدیریت انرژی محقق می‌شود. مدیریت انرژی نیز روش‌های گوناگونی دارد که در سه گروه می‌گنجد: نخست کاهش تقاضا برای انرژی از طریق صرفه‌جویی‌، اقدامات اجباری و وضع مقررات و اعمال معیارهای اقتصادی است. دوم بهبود فرآیند، انتخاب تجهیزات مناسب با بازدهی بهتر برای رسیدن به نتیجه مطلوب با کارایی بیشتر و سوم جایگزین کردن یک سوخت یا منبع انرژی با انرژی‌های تجدیدپذیر.

چرا معدن و چرا مدیریت انرژی؟

معدن یکی از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی در جهان است. به‌طوری که تنها یکی از فرآیندهای آن یعنی فرآیند خردایش که شامل سنگ‌شکنی و آسیاب کردن می‌شود، یکی از انرژی‌برترین فرآیندهای صنعتی در جهان است. این فرآیند حداقل ۳ درصد از برق تولیدی جهان را مصرف می‌کند. مطابق ائتلاف بهره‌وری انرژی در خردایش[۱] (CEEC) حتی این فرآیند بیش از ۵۰ درصد انرژی کل معدن و ۱۰ درصد هزینه‌های تولید را به خود اختصاص می‌دهد. طبق گفته ماینینگ گلوبال[۲] نیز سوخت‌های فسیلی بیشترین بخش از کل انرژی مصرفی یک معدن را تشکیل می‌دهند که ۳۵ درصد بوده و پس از آن برق با ۳۲ درصد بالاترین میزان مصرف را دارد. بنابراین با وجود اینکه شرکت‌های معدنی همواره با مشکل انرژی مواجه هستند، اما می‌توانند فرصت‌های قابل توجهی در کاهش مصرف انرژی خود ایجاد کنند.

شرکت‌های معدنی برای صرفه‌جویی در مسئله انرژی باید در گام نخست یک چارچوب و برنامه مشخص کنند. ماینینگ گلوبال در این راستا بیان کرده است که یک برنامه جامع باید اهداف شرکت را با آشکارسازی اهداف کوتاه مدت و بلند مدت بیان کرده و بتواند مبنای آغازکننده‌ای برای ارزیابی پیوسته و تنظیم کردن فعالیت‌ها ایجاد کند. پس از ایجاد چارچوب، باید یک سیستم مدیریتی اتخاذ شود تا بتواند مسائلی از قبیل مصرف انرژی در زمان واقعی، پیش‌بینی مصرف انرژی بر اساس پارامترهای خاص، تعیین اهداف بهینه مصرف انرژی برای هر منطقه از معادن، شناسایی و تعیین میزان مصارف بالا؛ شناسایی و تحلیل عوامل اصلی مصرف بیش از حد؛ ایجاد مدل‌های انرژی برای پیش‌بینی مصرف انرژی و… را بیان کند.

آنگاه باید سرمایه‌گذاری‌های لازم و هوشمندسازی‌ها انجام شوند. به‌عنوان مثال می‌توان با استفاده از کنتورهای هوشمند میزان مصرف انرژی بخش‌های مختلف را پایش و درنتیجه سیستم را بهینه کرد. گلوبال ماینینگ رمز واقعی برای کاهش مصرف انرژی را بهبود مستمر دانسته و بیان کرده است «شرکت‌ها می‌توانند با نظارت پیوسته، تنظیم و به‌روز رسانی گزارش‌ها، به‌طور مداوم پایداری سیستم و خرابی‌های برنامه‌ریزی نشده را بهبود بخشند».

در نهایت باید بیان کرد که به‌کارگرفتن اقدامات استراتژیک و فناوری‌های جدید در حال پیشرفت توسط شرکت‌های معدنی برای کاهش مصرف انرژی امری حیاتی است.

فناوری‌های نوین و بهبود فناوری راهکار بهره‌وری انرژی

استفاده از فناوری‌ها و ایده‌های نوین به‌عنوان یکی از روش‌های مدیریت انرژی می‌تواند به معادن کمک کند. مثال این امر نیز سیستم حمل‌ونقل شرکت RopeCon Alcoa در عملیات Jamalco در جامائیکا است. این شرکت در زمان انتقال سنگ معدن بوکسیت از سراشیبی معدن خود به ایستگاه راه آهن در هر ساعت حدود ۱۲۰۰ کیلووات برق تولید و سپس در معدن مجدد استفاده می‌کند. این اقدام موفق منجر به صرفه‌جویی معادل ۵/۱ میلیون دلار در هزینه‌های انرژی این شرکت در بازه زمانی ۲۰۰۷ تا ۲۰۱۱ شده است.

استفاده از تجهیزات بزرگ‌تر نیز می‌تواند در بهره‌وری انرژی موثر باشد، از این‌رو بود که آسیاب‌های SAG توانستند محبوبیت کسب کنند و شرکتی نظیر متسو[۳] با این اقدام در کاهش مصرف انرژی مشتریان خود قدم برداشت.

شکل ۳- دلایل استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر (ey.com)

نوآوران معدنکاری انرژی‌های تجدیدپذیر را به آغوش می‌کشند

در ادامه بهبود فرآیندها، صنعت معدن به سمت منابع جدید انرژی  نیز قدم برداشت. در این راستا بالغ بر ۶ تریلیون دلار تا سال ۲۰۳۵ برای آماده‌سازی زیرساخت‌های انرژی‌های تجدیدپذیر سرمایه‌گذاری خواهد شد که قابل مقایسه با سرمایه‌گذاری یک تریلیون دلاری در بخش هسته‌ای و ۲.۷۵ تریلیون دلاری در سوخت معمول است. کاهش چشمگیر در قیمت انرژی‌های بادی و خورشیدی نیز بیانگر جایگزینی رو به رشد این انرژی‌ها بجای سوخت‌های فسیلی در معادن دورافتاده‌ای است که به سیستم برق دسترسی ندارند. در شکل ۳ نیز دلایل حرکت به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر نشان شده است.

اهمیت استفاده از انرژی‌های سبز را می‌توان از روند رو به رشد میزان سرمایه‌گذاری صنعت معدنی در این حوزه در بازار جهانی متوجه شد (شکل ۴). انرژی‌های سبز نه تنها کاهش هزینه‌های انرژی را به دنبال خواهند داشت، بلکه کاهش میزان تولید گازهای گلخانه‌ای را نیز در پی دارند. مثال‌هایی از این سرمایه‌گذاری‌ها عبارتند از: ریوتینتو برای احداث سایت انرژی بادی ۹ مگاواتی در معدن دیاویک[۴] سرمایه‌گذاری کرده است. «لیزل ون ویک[۵]» مدیر بهبود کسب‌وکار این معدن بیان کرده است که درصدد هستیم ۱۰ درصد بار الکتریکی ۲۵-۲۰ مگاواتی معدن را با منابع انرژی تجدیدپذیر تولید کنیم. این شرکت انتظار دارد که میزان مصرف سوخت دیزلی را به میزان ۴ میلیون لیتر و انتشار گاز کربن دی‌اکسید را به میزان ۱۲ هزار تن کاهش دهد.

کودلکو نیز ۸۵ درصد از تقاضای سوخت فسیلی را با تولید کردن ۵۱.۸ گیگا وات ساعت انرژی حرارتی خورشید در یک واحد خود جایگزین کرده است. در آفریقای جنوبی نیز شرکت هارمونی گلد[۶] به سمت استفاده از انرژی خورشیدی در سایت‌های معدنی خود حرکت کرده است و پارک خورشیدی هفت مگاواتی را با هدف کاهش فشار در زمان‌های پیک انرژی در فری استیت[۷] ساخته است. گلنکور نیز تجهیزات ذخیره انرژی و توربین بادی را در معدن راگلان[۸] واقع در منطقه نانویک[۹] کانادا نصب کرده است.

شکل ۴- مقدار سرمایه‌گذاری صنعت معدنکاری در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر در بازار جهانی بر اساس میلیون دلار (ey.com)

در نهایت اگر بخواهیم تقاضا و هزینه‌های رو به رشد در حوزه انرژی را تامین و از بهره‌وری انرژی در معادن اطمینان پیدا کنیم، طبق گفته مجله ماینیگ باید کارها را بهتر از الان انجام دهیم.

منابع مطالعاتی

  • ارزیابی مصرف انرژی در معادن (مطالعه موردی)؛ سهند نصیری قطعه بین؛ کارشناسی ارشد؛ دانشگاه تربیت مدرس؛ بهمن ۱۳۹۵
  • آخرین نتايج آمارگیری از مقدار مصرف انرژی در كارگاه‌های صنعتی ۱۰ نفر كاركن و بیشتر ۱۳۹۱
  • آخرین نتايج آمارگیری از مقدار مصرف انرژی در كارگاه‌های صنعتی ۱۰ نفر كاركن و بیشتر ۹۳ – ۱۳۸۶
  • نتايج طرح آمارگيري از مقدار مصرف انرژی کارگاه‎های صنعتی ١٠ نفر کارکن و بیشتر ١٣٩٤- ١٣٨٧
  • خلاصه نتايج طرح آمارگيري از مقدار مصرف انرژی کارگاه‎های صنعتی ١٠ نفر کارکن و بیشتر ١٣٩٤ و ١٣٩٥amar.org.ir،  مرداد ۱۳۹۸
  • energydigital.com
  • energyandmines.com
  • miningmagazine.com
  • Mining: the growing role of renewable energy; Global Cleantech Center; ey.com

[۱] Coalition for Energy Efficient Comminution

[۲] Mining Global

[۳] Metso

[۴] Diavik

[۵] Liezl Van Wyk

[۶] Harmony Gold

[۷] Free State

[۸] Raglan

[۹] Nunavik