Uma mina remota raramente é alimentada por um único sistema — uma zona de construção com cargas pesadas e contínuas fica ao lado de um acampamento residencial com demanda intermitente, e ambos precisam de iluminação e cobertura de segurança após o anoitecer. Tratar esses como um único problema de energia tende a superdimensionar ou subdimensionar pelo menos um deles. A MPMC POWERTECH CORP., estabelecida em 2008 e com sede em Shanghai Pudong, documenta uma arquitetura híbrida em camadas de microrrede construída em torno dessa distinção.

Um Sítio de Mineração Enfrenta Vários Problemas de Energia, Não Apenas Um

Sítios de mineração remotos compartilham uma linha de base exigente — operação ininterrupta 24/7, temperatura ambiente extrema, exposição a poeira e corrosivos, restrições de ruído onde um acampamento fica próximo a uma zona residencial, e tolerância zero para tempo de inatividade — mas a zona de construção, a área residencial e de suporte, e o perímetro do sítio consomem dessa linha de base de maneiras diferentes. A abordagem da MPMC combina uma combinação diferente de produtos para cada uma.

A Zona de Construção: Grupo Gerador e Bateria Trabalhando como Um Sistema

A carga base da zona de construção é fornecida pelos grupos geradores a diesel conteinerizados da MPMC, equipados com motores Cummins, Perkins ou Baudouin e alternadores Stamford ou Leroy-Somer, combinados com o HBD-R Series Mobile BESS (30 kW–610 kW contínuos, 61,44 kWh–610,6 kWh). A combinação permite que o gerador mantenha seu ponto ótimo de eficiência de combustível, tipicamente em torno de 75%, enquanto o BESS compensa flutuações e partidas de motores com alta corrente de partida. A MPMC cita reduções no consumo de combustível de até 75% em comparação com a operação somente a diesel em condições de baixa carga e, em um caso documentado no Reino Unido, uma extensão dos intervalos de revisão do gerador de cada 10 dias para cada 60 dias.

Armazenamento de energia em bateria da série MPMC HBD-R — combinado com um grupo gerador a diesel em configuração híbrida

A Zona Residencial e de Suporte: Solar, Diesel e Bateria em Um Único Chassi

Estações de monitoramento, escritórios temporários e acampamentos residenciais apresentam uma carga diferente, mais intermitente, que a MPMC atende com a Estação de Energia Híbrida da Série GSB — solar, gerador e bateria combinados em um único chassi móvel com saída máxima de 10 a 120 kVA, capacidade de bateria de 20,4 a 112,5 kWh e um conjunto solar deslizante de 2.375 W. O design altamente móvel e o controle inteligente EMS tornam-no adequado para energia distribuída em acampamentos que precisam ser realocados conforme a área da mina muda.

Iluminação Perimetral e Segurança do Sítio

A Torre de Luz Híbrida HBL X-Matrix cobre o perímetro e as áreas de suporte após o anoitecer. O modelo documentado HBL-600D-M da MPMC combina um motor diesel Kubota Z482-3B com uma bateria LiFePO₄ de 8 kWh, quatro cabeças LED de 150 W a 200 lm/W, e um mastro hidráulico de 9,0 metros com rotação de 355°, com uma câmera de vigilância HD opcional e integração de estação base 5G para comunicações no local.

A integração opcional de câmera e 5G é importante além da iluminação: um perímetro remoto de mina frequentemente não possui outra infraestrutura de comunicações, então uma torre de luz que carrega sua própria vigilância e link de rede pode funcionar também como ponto de segurança e conectividade, e não apenas como um ativo puramente de iluminação.

Um Microgrid Multi-Site Documentado em Escala

O programa de microrede de 6 MW do MPMC no Quênia abrange quatro locais, cada um combinando mais de 1 MW de geração solar com pelo menos 1 MWh de armazenamento em bateria acoplada em DC, classificada com 80% de profundidade de descarga e 6.000 ciclos com redundância de unidade dupla, apoiada por geração a diesel de duas unidades de 500 kW e duas de 250 kW por local. O controle é executado no próprio SCADA e EMS do MPMC com comunicação de backup via satélite StarLink, suportando PQ, VF, VSG, black start, formação de rede, despacho inteligente de geração e regulação de potência reativa. O MPMC afirma que o resultado é uma operação estável 24 horas por dia em um ambiente arenoso com alta radiação ultravioleta, com comutação perfeita entre solar e diesel e equipe mínima no local.

Projeto de microrrede híbrida MPMC — solar, armazenamento em bateria e backup com grupos geradores a diesel

Transição para combustível mais limpo sem perder a continuidade

Para locais que estão avançando para uma operação com menores emissões, a estação de energia distribuída a metanol da MPMC (400 kVA / 280 kW, controlador DEIF AGC150) combinada com um Carregador Móvel BESS BCH (BCH-275-200 a BCH-800-600) forma um sistema integrado de energia verde off-grid para máquinas de construção elétricas e equipamentos de obra, suportando carregamento rápido CCS2 DC de até 600 kW DC e alcançando status operacional completo dentro de 24 horas após a implantação, sem infraestrutura permanente de rede.

Classificação ambiental em toda a arquitetura

Cada camada desta arquitetura é especificada de acordo com as mesmas condições do local: os grupos geradores containerizados da MPMC são classificados para operação até 50°C de temperatura ambiente, com opções de radiador de cobre para alta temperatura, redução de potência por altitude conforme especificação do motor e revestimento anticorrosivo nas classes C-3, C-4 e C-5 selecionadas conforme a severidade da aplicação. A MPMC também observa um fator mínimo de carga do motor a diesel em torno de 30% para uma operação saudável a longo prazo, que é precisamente o desperdício de baixa carga que o emparelhamento da bateria HBD-R na zona de construção foi projetado para eliminar.

Projetando a arquitetura antes de encomendar o equipamento

• Dimensione o emparelhamento de grupo gerador e bateria da zona de construção com base no perfil real de partida do motor e corrente de surto, não apenas na carga média.

• Decida a quantidade de chassis GSB e a capacidade da bateria para a zona residencial com base no crescimento planejado do acampamento, não na ocupação do primeiro dia.

• Confirme a área de cobertura da iluminação perimetral e o tempo de funcionamento somente com bateria em relação à duração real das horas escuras do local.

• Padronize com o menor número possível de configurações que a faixa de carga do local permita em todas as três zonas.

• Confirme o caminho de comunicação SCADA/EMS e o arranjo de backup via satélite para um local verdadeiramente remoto.

• Solicite os valores reduzidos para temperatura ambiente, poeira e altitude para cada linha de produto cotada.

• Decida o nível de redundância, unidade dupla ou N+X, para armazenamento de bateria antes da comissionamento do primeiro site.

• Confirme por escrito o caminho de transição para metanol ou biocombustível se fizer parte de um plano em várias fases.

Perguntas que os planejadores de minas fazem