SUMMARY OF RESULTS: Forum on „Circular Economy in the Mining Sector. Discussing Opportunities Available for Mining Companies“.

On Wednesday, 17th of June 2020, took place the forum on „Circular Economy in the Mining Sector: Opportunities Available for Mining Companies”. The event was held entirely in English, in format of a webinar. Overall, more than 300 people from different countries around the world have joined this activity. The forum is part of the project Eco Mining Concepts, a German-Chilean network for sustainable mining. The network counts with financial support of the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWi).

Strategic Objectives

The topic of Circular Economy already has been prioritized by the advisory board of the network as one of the guiding topics for the project’s year 2020. The advisory board consists of various government bodies and research institutes in Germany and Chile. Concrete objectives of the seminar were defined as follows:

  • Stimulating an exchange of views and experiences between German and Chilean actors with an interest in sustainable mining and environmental services.
  • Outlining possibilities, innovation approaches and best practice examples for the Chilean mining industry.
  • Driving forward the implementation of circular economy in the Chilean mining sector, to develop sustainable value chains and to generate stimuli for innovation.

Content Summary

After a short welcome by German and Chilean governmental authorities, the keynote speech by Prof. Dr. Michael Braungart initiated the seminar, followed by three further lectures with a subsequent discussion panel.

Keynote speaker Prof. Dr. Michael Braungart is internationally seen as a pioneer in the field of circular economy. As the co-founder of the design concept Cradle to Cradle, he has received several international awards. In his lecture, he suggested to redefine copper in the mining sector as a service product and to thereby generate a higher conformity with principles of circular economy. This concept is based on the idea that countries that are global players in fields of natural resources, such as Chile, do not just sell and export their raw materials, but rather offer the use of this resource as a service. This means that they later on recover the primary raw material through recycling in order not to lose ownership of it and to have steady revenues which can then be used for innovations – also in sustainability issues. Furthermore, with regard to sustainability in the mining sector, Prof. Braungart argues that the focus should not be set on how to minimize environmental damage, but rather on the approach of leaving a „beneficial footprint“. In his eyes, this is the only way to achieve true eco-effectiveness.

Presentation in PDF for participants of the event upon request

Cleve Lightfoot is Head of Innovation at the Australian mining company BHP, representing the perspective of raw material extracting & processing companies. In his presentation, he presented the context to the recently initiated BHP Tailings Challenge as an example of a proactive approach taken by the mining industry. The aim of the challenge is to identify new solutions for the reduction and recycling of industrial waste. The expected final result is a commercially viable solution that allows BHP’s mining operations to repurpose a relevant volume of tailings. The process is set up to develop that solution from a conceptual idea to an actual product or service.

Carlos Rebolledo presented in behalf of EcoMetales, a subsidiary of the state mining company Codelco. He outlined different possibilities & best practices for the recovery of value elements and resources from various residues of the mining process.

Tobias Pinkse and Ana Oellermann were representing the sight of German mining suppliers, speaking behalf of K-UTEC, a member of the Eco Mining Concepts network, and behalf of Schachtbau Nordhausen. Both experts presented best-practice examples in the potash industry in order to activate former mines in underground mining in terms of the circular economy by means of technological possibilities / backfilling methods.

The individual presentations were followed by a discussion panel moderated by Andrés Mitnik, Business Director of the Chilean innovation network Expande. Participants of the panel:

  • Prof. Dr. Michael Braungart, EPEA, Environmental Protection and Encouragement Agency in Hamburg
  • Jorge Cantallopts, Chilean Copper Commission Cochilco
  • Guillermo Gonzalez Caballero, Chilean Ministry of Environment, Office for Circular Economy
  • Carlos Rebolledo, EcoMetales
  • Cleve Lightfoot, BHP

All panelists agreed: Chile is on the right track towards more circular economy in the mining sector. The course has been set and a supporting political framework is developed. The Chilean mining sector only has a promising future if it adapts entirely towards principles of circular economy. To achieve this, private and state companies must and will be innovative, think out of the box and integrate new approaches and ideas.

Evaluation of Results

During the event, different perspectives and approaches from science, politics, mining suppliers and mining companies themselves were presented. This stimulated a further exchange of interests, which was reflected, for example, in the many questions posed to the speakers by the audience.

The overall positive response illustrates the current strong interest in the topic as well as the importance of the innovation component integrated in the topic. Intensified German-Chilean cooperation in this area can help to further unleash innovation and new approaches to solutions and network structures in the future. German supplier companies are a strong, innovative partner with sustainable technologies on the road to more circular economy in Chilean mining.

The content of the speakers’ presentations is their sole responsibility and does not necessarily reflect the position of the German-Chilean Chamber of Commerce & Industry or the German Federal Ministry of Economics and Energy.

In cooperation with:

Circular Economy in the Mining Sector: Discussing Opportunities Available for Mining Companies.

The German-Chilean Chamber of Commerce and Industry kindly invites you to participate in the forum Circular Economy in the Mining Sector: Discussing Opportunities Available for Mining Companies. It will take place in form of a webinar and it is part of the project Eco Mining Concepts, which counts with the support of the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWi).

Language of the event: English

REGISTER HERE TO PARTICIPATE

PROGRAMM

09:00 hs –
09:10 hs
Welcome and Introduction
Annika Glatz, Project Leader Mining, Raw Materials & Sustainability
Ricardo Irarrázabal, Undersecretary of the Chilean Ministry of Mining 
Dr. Markus Utsch, International Policy Unit for Raw Materials, German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWi)
09:10 hs
09:40 hs
KEY NOTE: Cradle to Cradle as an Innovation Platform in Mining Industries – Copper as a Service Product
Prof. Dr. Michael Braungart
Leuphana University Lüneburg, Braungart EPEA – Environmental Protection and Encouragement Agency in Hamburg
09:40 hs
10:05 hs
BHP Tailings Challenge
Speaker: Cleve Lightfoot
Head of Innovation at BHP
10:05 hs
10:10 hs
Break  
10:10 hs
10:35 hs
Circular Economy in Copper Smelting and Refining
Speaker: Carlos Rebolledo,
Business Development Manager at EcoMetales
10:35 hs
11:00 hs
Maximizing Re-use and Resource Efficiency of Mining Assets: Best Practice Examples from the Potash Industry to Inspire
Speakers:
Ana Carolina Oellermann, Project Engineer at Schachtbau Nordhausen;
Tobias Pinkse, Project Manager & Business Developer at K-UTEC AG Salt Technologies
11:00 hs
11:30 hs
Panel Discussion: Defining the Status Quo of Circular Economy in the Chilean Mining Sector: Where are we now and where are we going to?  
Prof. Dr. Michael Braungart, EPEA
Jorge Cantallopts, Cochilco
Guillermo Gonzalez Caballero, Head of the Circular Economy Office at the Ministry of Environment  
Carlos Rebolledo, Ecometales
Cleve Lightfoot, BHP

Moderator: Andrés Mitnik,  Fundación Chile
11:30 hsFinal Remarks  

SPEAKERS & PANELISTS

Prof. Dr. Michael Braungart
Leuphana University Lüneburg, Braungart EPEA – Environmental Protection and Encouragement Agency in Hamburg

Michael Braungart is professor at the Leuphana University Lüneburg and founder of EPEA, Environmental Protection and Encouragement Agency in Hamburg (Germany), ‘The cradle of Cradle to Cradle’. He is also co-founder of McDonough Braungart Design Chemistry (MBDC) in Charlottesville, Virginia and founder of the Hamburger Environmental Institute (HUI). For decades, Prof. Dr. Michael Braungart has pioneered the Cradle to Cradle design concept. He has worked with a number of organizations and companies across a range of industries, and has developed tools for designing eco-effective products, business systems and intelligent materials pooling. In 2019 Michael Braungart was awarded the Goldene Blume von Rheydt (Golden Flower of Rheydt), the oldest environmental protection award in Germany, for his work.

Cleve Lightfoot
Head of Innovation at BHP

Cleve Lightfoot is an experienced Technology Lead with a demonstrated history of working in the mining & metals industry. Additionally, he is a strong information technology professional skilled in Copper, Leaching, Reliability Engineering, Minerals, and Continuous Improvement. Currently, he holds the position of Head of Innovation at BHP, is Director of the Foundation Chile (representing BHP), as well as of Inversiones Innovadoras S.A.. Moreover, he is Advisory Board Member at „Talento Digital para Chile“.

Andrés Mitnik
Director of Business Development for Open Innovation in Mining at Fundación Chile

Andrés Mitnik is a Civil Industrial Environmental Engineer and holds Masters degrees from Harvard University and NYU. During his career he has participated in projects around the world with institutions such as the World Bank, IFC, IDB, think tanks and private companies. Andrés has spent 8 years working on innovation with the mining industry from different angles, including project delivery, financing and open innovation. Today, from his role as Business Director of Expande, he leads the management of the BHP Tailings Challenge.

Jorge Cantallopts A.
Research and Public Policy Director, Chilean Copper Commission (Cochilco)

Jorge Cantallopts has been the Director of Research and Public Policies of the Chilean Copper Commission (Cochilco) since 2014. He has also served as Coordinator of Public Policies between 2007 and 2011. He previously served as executive director of MBChile consultant and advisor of the Mining Council. He has worked in areas of study and statistics in the Internal Revenue Service and the Central Bank of Chile among others institutions. He is the author of several articles on economics and mining policies, and has been professor of assessment projects, economic theory and market analysis of minerals in different universities in Chile. He has Masters in Financial Economics and Economist from the University of Santiago de Chile. He has 20 years of experience as an economist, of which over 20 have been dedicated to the analysis of the mining sector.

Carlos E. Rebolledo Ibacache
Business Development Manager, EcoMetales Limited

Carlos E. Rebolledo Ibacache, is a Biochemical Engineer from the Pontificia Universidad Católica de Valparaiso, Chemical Engineer from Politecnico di Torino and Master in Environmental Management,  from Universidad del Desarrollo. He worked on environmental and process design at AMEC Engineering Company (Wood) and then on Arauco, where develop new techniques for the treatment of pulp mill and panel board effluents, and participate in the design and construction of new facilities between 2006 and 2010. Actually is the Business and Development Manager in EcoMetales, EcoMetales is a CODELCO subsidiary and treat hazardous wastes from copper smelters and refineries, recover the valuable metal and disposing the arsenic as scorodite. He has been a member of CESCO since last year, where he is committed to promoting cleaner and greener mining. Since 2018, has been involve in the local StartUps development and the last year participate in the Venture Capital Executive Program organized by Universidad Adolfo Ibañez, SOFOFA and Venture Capital Chilean Association (ACVC).

Ana Carolina Oellermann
Project Engineer, M. Sc., Schachtbau Nordhausen

Ana Carolina Oellermann has received a bachelor degree in Mining Engineering in 2009 from the Federal University of Ouro Preto in Brazil. During her studies she has gained experience in the mineral processing industry by working in two different processing plants at iron mines in Brazil. After that, she has completed her master degree in Materials Engineering from the University of Augsburg in Germany. Ana is currently employed by Schachtbau Nordhausen, since september 2019,  as a Project Engineer with focus on international mining projects and business development.

Tobias Pinkse
Project Manager & Business Developer, M. Sc., K-UTEC AG Salt Technologies

Tobias Pinkse has received a graduate degree in Mining Engineering in 2002 from the Technical University of Delft in The Netherlands. He has gained a broad experience in project management, (solution) mining, backfilling technology, extractive and industrial waste management, underground (cavern) storage, geotechnics, environmental impact assessment, permitting processes and stakeholder engagement through several roles in the civil engineering, oil & gas and salt mining industries. Tobias has joined K-UTEC in 2016 and is currently project manager and business developer within the waste management and backfilling technology department.

Guillermo Gonzalez Caballero
Head of the Circular Economy Office at the Chilean Ministry of Environment

Guillermo González is head of the Circular Economy Office of the Chilean Ministry of the Environment. Guillermo is an Environmental Civil Engineer from the Catholic University of Chile, and holds a Master’s degree in Public Policy and a Master’s degree in Environmental Engineering from the University of California-Berkeley. He has more than 10 years of experience doing environmental consulting for the public and private sector, and working in different civil society organizations, among others, as executive director of the research center Espacio Público. He has taught courses in environmental management, environmental impact assessment and air quality at the Universidad Católica, Universidad Adolfo Ibáñez and Universidad del Desarrollo.

IN COOPERATION WITH

Roadmap 2035 der Institution Alta Ley für den chilenischen Bergbausektor

Im Jahr 2015 hat der chilenische Bergbausektor erstmals mithilfe eines umfassenden Konsultierungsprozesses mit den wichtigsten Stakeholdern aus Wirtschaft, Politik und Akademie eine Roadmap für das Jahr 2035 für den Bergbausektor entwickelt. Unter dem Slogan „From Copper to Knowledge“ wurden dabei Visionen und Ziele aufgestellt, wie der Andenstaat sich vom reinen Kupferexporteur hin zum Produzent von technologischen Innovationen entwickeln kann.

Dieses Jahr wurde diese Roadmap erneut aktualisiert und unter Anderem um den zentralen Punkt „Green Mining“ erweitert, ein für das Netzwerk Eco Mining Concepts relevanter Schritt. Für die Umsetzung der Roadmap wurde eine neue Institution gegründet, Alta Ley, dessen Geschäftsführer Jonathan Castillo Teil des Beratungskommittees von Eco Mining Concepts ist.

Für deutsche Unternehmen und Institutionen ist es wichtig die Agenda seiner chilenischen Counterparts zu kennen. Aus diesem Grund hat die AHK Chile in den vergangenen Monaten die aktualisierte Roadmap 2035 für den chilenischen Bergbausektor in die deutsche Sprache übersetzt.

Hier gelangen Sie zu dem Dokument:

Deutsche Unternehmen sehen großes Potenzial für grünen Wasserstoff im chilenischen Bergbausektor

Die Vorteile von grünem Wasserstoff werden nicht nur in Deutschland als wichtig für die Zukunft eingeschätzt, sondern dem Thema wird auch in Chile immer mehr Aufmerksamkeit gewidmet.
Eine von der AHK Chile organisierte deutsche Delegation von Wasserstoffunternehmen im März 2020 analysierte die wirtschaftlichen und industriellen Vorteile von grünem Wasserstoff und nutzte die Gelegenheit für wichtige Ankündigungen aus dem öffentlichen und privaten Sektor, um die Forschung und Anwendungen dieses Energieträgers zu intensivieren, wovon beide Länder profitieren. Was den privaten Sektor betrifft, so gab Siemens die Entscheidung des deutschen Unternehmens bekannt, sein neues lateinamerikanisches Energie-HUB in Chile, speziell in der Stadt Santiago, zu installieren.

Während des virtuellen „Chilenisch-Deutschen Forums für Technologien für die Wasserstoffwirtschaft“ der AHK Chile bewertete der Energieminister Juan Carlos Jobet den Fall Chiles, wobei er das Potential im Land für die Produktion und damit auch den Export von grünem Wasserstoff hervorhob:

„Wie Sie wissen, wird Wasserstoff seit vielen Jahren durch Elektrolyse hergestellt, aber die Möglichkeit, dies mit erneuerbaren Energien zu tun, bedeutet, dass wir schrittweise zu Produktionsprozessen übergehen können, die keine CO2-Emissionen erzeugen“, sagte er.

GRÜNER WASSERSTOFF IM BERGBAU

Nach einem Treffen mit chilenischen Unternehmen aus verschiedenen Bereichen hoben die Vertreter der deutschen Unternehmen das Potenzial von grünem Wasserstoff in Chile, insbesondere für den Bergbau, hervor. José Romero, Business Development Manager von ReiCat, einem Unternehmen, das Lösungen für die Gasreinigung anbietet, ist der Ansicht, dass:

„Chile über die größte Flotte von Bergbau-Lkw der Welt verfügt, so dass das Potenzial enorm ist, aber auch die damit verbundenen Herausforderungen. Auf der anderen Seite kann grüner Wasserstoff über die Bergbau-Lkw-Flotte hinaus eine Lösung für viele andere Bereiche der Bergbauaktivitäten sein“.

Es gibt daher auch noch Hürden bei der Anwendung von grünem Wasserstoff im chilenischen Bergbau. Thomas Schulthess, Leiter des Bereichs Business Development der deutschen Firma Sowitec, einem Entwickler von Projekten für grüne Wasserstoffproduktionsanlagen, sieht die Hauptlücke für die Wasserstoffnutzung in der kostengünstigen Speicherung und den Kosten von Brennstoffzellen.

Seitens der chilenischen Bergbauindustrie betonte Vicente Olguin, Ingenieur für technologische Innovation bei Minera Los Pelambres, dass auch Barrieren bezüglich Sicherheit und Vorschriften bewältigt werden müssen:

„Ich glaube, dass die Risikohürde, die mit den hohen Investitionen verbunden ist, die grüne Wasserstoffproduktionsprojekte und die Ausrüstung für ihre Nutzung erfordern, überwunden werden muss“.

Thomas Schulthess weist auch auf ein weiteres Potenzial für die Produktion von grünem Wasserstoff in der Nähe von Abbaustätten hin:

„Neben dem Wasserstoff für die Lastwagen kann der während des Elektrolyseprozesses erzeugte Sauerstoff doppelt so viel genutzt werden wie der Wasserstoff selbst. Dieser Sauerstoff könnte z.B. in der Kupferhütte verwendet werden“.

All dies zeigt, dass die binationale Zusammenarbeit ein großes Potenzial an Synergien bieten kann, um Barrieren im Bereich des grünen Wasserstoffs zu überwinden. Deutschland verfügt über ein großes Know-how in relevanten Bereichen der grünen Wasserstofferzeugung und -verarbeitung. Auf der anderen Seite hat Chile begünstigende Bedingungen für Wasserstoff, sowohl in Bezug auf seine Produktion, den Export als auch die lokale Nutzung.

Prognosetool für einen ansteigenden spezifischen Verbrauch in halbautogenen Mühlen

DIE HERAUSFORDERUNG

Innerhalb des Verkleinerungsprozesses von Kupfererz hat sich vor allem die halbautogene Mahlung als ein relevantes Verfahren herausgestellt, welche eine effiziente Verkürzung der Brech- und Mahlstufen im Vergleich zur konventionellen Mahlung ermöglicht. Gleichzeitig weisen halbautogene betriebene Mühlen innerhalb der verschiedenen Bergbauprozesse einen der höchsten Werte für ihren elektrischen Energiekonsum auf. Daher ist es unabdingbar, ihren Betrieb energieeffizient zu optimieren. Ein effizienter Einsatz von halbautogenen Mühlen hängt von der adäquaten Kenntnis und Verwaltung von Kontrollvariablen ab, wie z.B. dem Leistungsfluss und der Leistungsdichte, der Mahlfeinheit und Härte des Materials, der Kugelbelastung und der Rotationsgeschwindigkeit, etc.

Diese Variablen beeinflussen die Produktion und das Betriebspotenzial der Mühlen, was wiederum auf direktem Wege den spezifischen Energieverbrauch (SEV) bestimmt, ein Indikator für Betriebseffizienz. Die große Bandbreite von existierenden Variablen, welche den SEV einer Mahlanlage beeinflussen können, erschwert eine Feststellung darüber, ob gewisse Tendenzen spezifischer Variablen den Anstieg des SEV über einen als angemessen erachteten Grenzwert hinaus beeinflussen könnten oder nicht. Wenn der SEV in Echtzeit berechnet wird, ist es nur dann möglich, auf eine kritische Erhöhung dessen Wertes zu reagieren, wenn der ineffiziente Betriebszustand bereits eingetreten ist, das heißt, wenn Zeit und Energie für einen normalen Leistungszustand verloren gehen.

VORGESCHLAGENE LÖSUNG

Um das Eintreffen von Situationen mit einem spezifische Energieverbrauch der halbautogenen Mühlen über einer gewissen Grenze oder Ziel zu vermeiden, ist es notwendig, ein System zur Vorhersage des Verhaltens des SEV unter Berücksichtigung der Betriebskonditionen der Mühle zu entwickeln. Dies bedarf einer korrekten Modellierung der komplexen Interaktion zwischen den einzelnen Betriebsvariablen und ihrer jeweiligen Effekte auf den SEV. Für diese Aufgabe erscheint es uns als angemessen, einen Modellierungsansatz unter Verwendung von Techniken des maschinellen Lernens (Machine Learning) zu berücksichtigen.

Techniken des „Machine Learning“ erzielen jedes Mal bessere Ergebnisse in der Modellierung industrieller Prozesse. Diese Techniken ermöglichen eine Abstraktion für eine einfachere Modellierung komplexer Prozesse, wenn diese anhand klassischer Methodik nur schwer zu analysieren sind oder wenn es keine theoretischen oder analytischen Modelle gibt, um eine adäquate Erklärung des Verhaltens eines Phänomens eines solchen Prozesses zu ermöglichen. So wie dies bei der Modellierung des spezifischen Energieverbrauchs der halbautogenen Mühlen der Fall ist.

JHG ist ein Unternehmen mit 35 Jahren spezifischer Erfahrung in der Diagnostik und Optimierung von thermoenergetischen Prozessen, das seine Kunden bei der Optimierung ihres Betriebs sowie bei der Erfüllung von normativen Anforderungen innerhalb der chilenischen Industrie und des Bergbaus unterstützt.

Das Unternehmen agiert aus dem Kontext heraus, durch Mittel der Energieoptimierung in Bergbauprozessen, komplementiert durch innovative Werkzeuge zur Produktivitätserhöhung, stets für die Entwicklung eines nachhaltigeren Bergbaus beitragen zu wollen. JHG entwickelte daher ein Verwaltungstool für einen energieeffizienten Betrieb von halbautogenen Mühlen mittels Machine Learning-Techniken.

DIE FALLSTUDIE

Unter der Anwendung von Machine Learning-Techniken entwickelte JHG ein mathematisches Modell, welches fähig ist, die Ereignisse eines erhöhten spezifischen Energieverbrauchs einer halbautogenen Mühle minutenschnell vorherzusagen. Dieses Modell generiert eine Warnung, bevor ein Phänomen eintritt. Dies ermöglicht dem Betreiber, rechtzeitig Maßnahmen zu ergreifen und Kontrollsysteme anzupassen, um einen Anstieg des Energieverbrauchs zu vermeiden.

In dieser Fallstudie wurde anhand der Realdaten des Betriebs einer halbautogenen Mühle von 7 MWe ein Modell zur Vorhersage des SEV erstellt. Insgesamt standen Betriebsdaten der Mühle für 32 Tage zu je einer Minute zur Verfügung, von denen die ersten 25 Tage für das Training des Modells genutzt wurden und 7 Tage als Validierungsdaten vorgesehen wurden. Die Validierungsdaten werden nie in das Modell eingegeben, welches eine Ermittlung der reellen Kapazität ermöglicht, um das gewünschte Phänomen zu erfassen und nicht in „Overfitting“ zu geraten.

Die in diesem Fall verwendeten Leistungskennzahlen entsprechen:

  • Recall: Anzahl der gut antizipierten Ereignisse aus der Gesamtzahl der tatsächlichen Ereignisse
  • Genauigkeit: Anzahl der gut vorhergesagten Ereignisse im Verhältnis zur Gesamtzahl der gemachten Vorhersagen.

ERGEBNISSE

In den Validierungsdaten über einen Zeitraum von 7 Tagen ergab sich das reelle Ereignis eines spezifisch hohen Konsums insgesamt 29 Mal. In diesem Szenarium war es unter Anwendung des Algorithmus möglich, 24 Ereignisse korrekt zu erfassen. Dies ergibt eine Recall-Quote von 83 %. Auf der anderen Seite hat das Modell insgesamt 33 Warnungen ausgelöst, von denen nur 9 falsch waren, was eine Trefferquote / Genauigkeit von 73% ergibt.  Das Modell sagt Ereignisse mit hohem spezifischem Konsum im Durchschnitt 5 Minuten im Voraus (zwischen 2 und 15 Minuten) korrekt voraus. Die folgende Darstellung zeigt einen Auszug aus diesen Prognosen des Modells, im Vergleich zu den reellen Daten des spezifisch hohen Konsums der Mühle.

Die korrekt vorhergesagten Ereignisse des spezifischen Konsums können durch den Betreiber vermieden werden. Es ist daher möglich, die potenziellen Einsparungen zu bestimmen, die durch die Einführung dieses Instruments erzielt werden können. Die Ergebnisse dieser 7 Tage der Validierung und ihre Jahresprojektion können der folgenden Tabelle entnommen werden:

  7 Tage der Validierung Jahresprojektion
Gebrauchte Energie der Mühle [MWh] 989 51.443
Energie der Ereignisse mit hohem SEV [MWh] (1) 16,1 (1,63%) 837,2
Energie vorhergesagter Ereignisse  [MWh] (2) 15,7 (1,59%) 816,4
Ersparnis pro vorhergesagtem Ereignis 1.256 65.312 (3)
  • Verlorengegangene gesammelte Energie aller Ereignisse mit hohem spezifischen Verbrauch der Mühle.
  • Ersparte gesammelte Energie bei einer Vermeidung der vorausgesagten Ereignisse mit hohem spezifischem Verbrauch der Mühle.
  • Geschätzte jährliche Einsparungen durch die Vermeidung von Ereignissen mit hohem spezifischem Verbrauch. Ein monomischer Strompreis von 80 [USD/MWh] wird in Betracht gezogen.

SCHLUSSFOLGERUNG

Die Modellergebnisse, die anhand realer Produktionsdaten aus einer halbautogenen Mühle ausgewertet wurden, erreichen eine korrekte Vorhersage von 83 % der Phänomene mit hohem spezifischem Verbrauch. Der Einsatz dieser Methodik in der Produktion hätte die Früherkennung dieser Ereignisse mit hohem spezifischem Verbrauch ermöglicht, was bei Vermeidung dieser Ereignisse eine prognostizierte jährliche Einsparung von 2% der elektrischen Energie bedeutet hätte, was mehr als 65 Tausend Dollar entspricht.

Die von JHG verwendeten Methoden des Machine Learning können auf jeden anderen Prozess angewandt werden, bei dem eine ausreichende Datenmenge zur Verfügung steht, nicht nur im Energiebereich, sondern auch in anderen Ansätzen. Als Beispiele können die Vorhersage von anomalem Verhalten oder Ausfällen, die Simulation der Reaktion eines komplexen Prozesses auf Variationen seiner Inputs sowie die Ausbildung von Personal mit Hilfe simulierter Prozesse genannt werden.

*Von Unternehmen eingereichte Beiträge liegen in deren alleiniger Verantwortung und spiegeln nicht unbedingt die Position der AHK Chile wider.

Spektralanalyse der Wirkungsgrade von Industriekesseln

Das Unternehmen GASCO wurde 1856 gegründet und war über diesen Zeitraum hinweg einflussgebender Akteur für viele Erneuerungen in der chilenischen Energieindustrie. Von lang zurückliegenden Zeiten der gasbetriebenen Straßenbeleuchtung bis zur Einführung von Erdgas und Flüssiggas. Aktuell beteiligt sich das Unternehmen aktiv in der chilenischen Industrie in Form von Design und Einführung von integrierten Energielösungen: effizient, sicher, sauber und rentabel. GASCO ist daher ein wichtiger Player innerhalb des Transformationsprozesses der chilenischen Energiematriz. Vorheriges basiert auch auf der permanenten Suche und Anpassung von Technologien, um Industrieprozesse zu optimieren und auch im Sinne der Kunden nachhaltiger zu gestalten. Die Spektralanalyse der Wirkungsgrade von Industriekesseln ist eines von vielen Beispielen, wie GASCO zu einem nachhaltigeren und effizienten Bergbau beitragen möchte.

SPEKTRALANALYSE DER WIRKUNGSGRADE VON INDUSTRIEKESSELN

Ohne Zweifel ist innerhalb des thermischen Raum-Energiemanagements die effiziente Gestaltung von Industriekesseln eine Schlüsselkomponente. Normalerweise zielt der Begriff darauf ab, in einem bestimmten Zeitraum relativ einfache Messungen der in den Kessel eintretenden Wassermenge (q_Wasser) und der Temperatur, die dieser hat ( T°_Wasser), durchzuführen und auf der anderen Seite den Brennstoffverbrauch des Kesselbrenners (Q_Brennstoff) zu messen. Dabei wird das Wasser in Dampf umgewandelt.

Mit diesen Messungen, addiert zu der Enthalpie des Wassers ( h_Enthalpie ) und dem Heizwert
( PCi _Brennstoff ), wird dann eine Berechnung wie die folgende durchgeführt:

Bedauerlicherweise nimmt man üblicherweise an, dass der Wasserverbrauch in Bezug auf gesättigtem Dampf ähnlich hoch ist wie der vom Kessel erzeugte, wenn man z.B. Kesselabschlämmungen und andere Verluste außer Acht lässt.  Dies liegt an den Kosten für die direkte Messung des Dampfes am Auslass der Anlage.

Daraus ergibt sich eine Reihe von Daten, welche schließlich ein mögliches „Bild“ über den Wirkungsgrad eines Kessels bieten, welcher normalerweise bei etwa 85 % und bei sehr guten Kesseln bei über 90 % liegt. All dies ist für die Menschen, die diese Anlagen zu verwalten haben, nichts Neues. Es muss jedoch auch festgestellt werden, in welchem Verhältnis dieser Wirkungsgrad zu den Variablen steht, die diese Zahl über lange Produktionszeiträume hinweg variieren lassen. Was man bei dieser Betrachtungsweise schließlich erhält, ist ein Profil oder eine Kurve des Wirkungsgrades des Kessels, welches beispielsweise so aussehen könnte:

Schließlich wird ein Datensatz im Zeitbereich dargestellt, mit der Aussage, dass eine unbekannte Funktion die Form dieser Kurve bestimmt. Dieser könnte mit jenen verschiedener Zeiträume verglichen werden. Dadurch könnte zum Beispiel eine Reihe sehr nützlicher Statistiken über den Wirkungsgrad oder vielleicht die Reihenfolge in Perzentilen erhalten werden. Dies würde ermöglichen durch Intervalle herauszufinden, wie oft ein bestimmter Wirkungsgrad erzeugt wird.

FOURIER-REIHEN

Es scheint eine Grundform des Wirkungsgrades zu geben, wenn alle Betriebsvariablen in einer gut bestimmten Weise korrekt synchronisiert sind, der Wirkungsgrad einen Basiswert annimmt und der Rest nur die Summe kleiner Änderungen ist.

Eine Methodik, welche möglicherweise helfen kann, diese abzuschätzen, ist das „Transformieren“ unserer Funktion in einen anderen Bereich, zum Beispiel den Frequenzbereich.

Wenn wir das von dem französischen Mathematiker Jean-Baptiste Fourier ausgearbeitete Konzept verwenden, bei dem jede Funktion auf gewöhnliche Art und Weise aus einer unendlichen Summe von trigonometrischen Funktionen konstruiert werden kann, sind wir in der Lage, die gleiche Funktion des Wirkungsgrades neu zu konfigurieren, jedoch im gewöhnlichen Bereich seiner Frequenzen.

Das zuvor Beschriebene ist eine mögliche Hilfe, das Profil eines Wirkungsgrades zu verstehen. Diese Grundfrequenz ist aus mechanischer Sicht zusammen mit einer Reihe von anderen Oberwellen der Basis-Wirkungsgradwert und beschreibt in seiner Gesamtsumme die Energieleistung eines Kessels.

Tatsächlich kann dieses Frequenzprofil aus einer Zeitperiode mit einem anderen Profil aus einer anderen Periode verglichen werden. Somit können wir verstehen, ob der Wirkungsgradfunktion neue Oberwellen hinzugefügt wurden und welche diese spezifisch sein könnten – Bedingung ist eine adäquate Sensorisierung aller am Dampfproduktionsbetrieb beteiligten Variablen.

Um interessanterweise festzustellen, welche Betriebsvariablen sich auf den Wirkungsgrad auswirken, müssen wir verstehen, wie oft und in welchem Zeitrahmen dies geschieht. Leider ist es nicht möglich, beides gleichzeitig zu analysieren, da ein Hochfrequenzsignal eine kurze Lesezeit benötigt, ein Niederfrequenzsignal hingegen eine längere Lesezeit.

Genau diese Themen stehen bei GASCO im Fokus. Das Unternehmen sucht stets den Weg hin zu mehr Effizienz, beispielsweise indem ein komplexer und reichhaltiger Datensatz einfacher und verständlicher dargestellt wird. Dadurch wird auch das Energiemanagement handlicher und produktiver.

*Von Unternehmen eingereichte Beiträge liegen in deren alleiniger Verantwortung und spiegeln nicht unbedingt die Position der AHK Chile wider.

Neues EMC-Mitglied Jungheinrich Chile spricht über Elektromobilität im Bergbau.

Effizienter und nachhaltiger Betrieb durch Lastfahrgeräte mit Lithium-Ionen-Batterien.

Mit einer steigenden Bedeutung von Nachhaltigkeit wächst weltweit exponentiell auch der Einsatz von elektrischen Geräten, die mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben werden.

Das Hamburger Intralogistikunternehmen begann seine Geschichte vor mehr als 66 Jahren mit einer kleinen Werkstatt in Deutschland und dem „Ameise 55“, einem Elektrostapler, der den Grundstein für das legen sollte, was Jungheinrich heute ist.

Mit mehr als 18.000 Mitarbeitern, 41 Ländern mit direkten Tochtergesellschaften weltweit und Pionieren seit mehr als 10 Jahren im Bereich der Lithium-Ionen-Batterien in Lastaufnahmemitteln hat die Jungheinrich AG in Partnerschaft mit der Triathlon Holding GmbH die 2019 JT Energy Systems GmbH gegründet. JT Energy Systems erweitert seine Produktion um das größte Produktionszentrum für Lithium-Ionen-Batterien in Europa.

So ist es nicht verwunderlich, dass die Elektromobilität eine zentrale Säule des deutschen Unternehmens ist. In Chile fördert das Unternehmen den Einsatz von Lastaufnahmemitteln, welche insbesondere mit Lithium-Ionen-Technologie funktionieren und daher in Betrieben traditionell verwendete Gabelstapler mit fossilem Antrieb ablösen können.

Als Beispiel kann ein Projekt mit dem Unternehmen SQM im Jahr 2019 genannt werden. SQM ist einer der größten Lithiumproduzenten weltweit, welcher heute einen Teil seiner Flotte durch Geräte mit Jungheinrich-Lionentechnik ersetzt hat. Das Bergbauunternehmen wurde durch den kulturellen Wandel in der Branche zu diesem Schritt motiviert.

Die Entscheidung hierfür basierte auf der Reduzierung des CO2-Fußabdrucks des Unternehmens; dieser Nutzen wirkt sich direkt auf alle betroffenen Interessengruppen aus.

In einem Betrieb mit Geräten, die mit Verbrennung und damit mit fossilen Brennstoffen arbeiten, wirken sich die durch den Prozess entstandenen Partikel auch negativ auf den Menschen aus, entweder durch die Verschmutzung der Umwelt oder da Betreiber und Mitarbeiter des Standorts diesen Partikeln dauerhaft ausgesetzt sind. Daher wird empfohlen, diese Geräte mit Verbrennungsantrieb nicht in Innenräumen oder in Betrieben zu verwenden, in denen mit Produkten gearbeitet wird, die von dieser Kontamination negativ betroffen sein könnten.

Auf der anderen Seite „finden wir im elektrischen Bereich auch Geräte, die mit Blei-Säure-Batterien arbeiten. Während die Umweltauswirkungen deutlich geringer sind als bei Verbrennungsmotoren, verursacht der Ladevorgang Gase, so dass eine geeignete Infrastruktur erforderlich ist, um eine teilweise forcierte Luftzirkulation zu ermöglichen und die Konzentration der durch den thermochemischen Prozess der Batterien erzeugten Gase zu vermeiden, die nach dem Gesetz 4% nicht überschreiten sollte, um Entflammbarkeit und / oder Explosionsrisiken zu vermeiden“, sagte Rodrigo Monge, Produktmanager bei Jungheinrich Chile.

Bei Kranen mit Lithium-Ionen-Technologie fand SQM eine Lösung für beide Probleme. Javier Lopez, Contract Engineer des Bergbauunternehmens, kommentierte:

„Diese Technologie setzt keine giftigen Gase frei, was mit der kontinuierlichen Verbesserung und der Vision des Unternehmens einhergeht. Aus technischer Sicht sind die Batterien wartungsfrei, was eine Zeitoptimierung bei der Überwachung dieser Aufgabe ermöglicht.

In SQM werden diese Geräte in verschiedenen Betrieben eingesetzt, einige in Innenlagern und Logistikzentren, wo die Hauptaufgaben die Lagerung sind, und der Rest in ihren Jodproduktionsanlagen in Nueva Victoria, Coya Sur, Pedro de Valdivia und Minenwartungswerkstätten beim Be-, Entladen und Bewegen von Materialien. Carolina Eyzaguirre, Leiterin des Bereichs Schwermaschinen bei SQM, erklärte zu den Betriebs- und Leistungsbedingungen der Geräte: „Es gibt mehr Stabilität, da das elektrische System zuverlässiger und messbarer ist. Darüber hinaus sind die elektrischen Betriebsmittel versiegelt, wodurch sie staub-, wasser- und regenbeständiger sind und sich besser für den Einsatz in unregelmäßigen Umgebungen wie Bergbaugebieten und unter ätzenden Bedingungen oder in der Nähe von Gefahrstoffen eignen, wie dies bei der Jodanlage der Fall ist.

In Jungheinrich betonen sie die Prämisse, dass für sie das Projekt mit SQM grundlegend und beeinflusst ist: „Die Umstellung auf Lithiumionen hat viele Vorteile in operativer und technischer Hinsicht, aber das Wichtigste hat mit dem kulturellen Wandel zu tun. Elektromobilität ist bei Jungheinrich kein Trend, sondern Gegenwart und Zukunft, darüber, wie wir den Ladungsverkehr an allen Ecken und Enden besser gestalten. Der Grundstein ist die Energieeffizienz, und dabei legen wir Wert auf Optimierung, Sicherheit und Ergonomie. Unsere Forschungs- und Entwicklungsabteilung arbeitet an der Entwicklung von Geräten, die den Betriebsablauf optimieren und gleichzeitig den täglichen Betrieb der Bediener verbessern. Das Team Energy and Drive Systems generiert Synergien mit dem Designkonzept. Unsere Arbeit basiert auf Problemlösung und Vision. Wenn wir in der Lage sind, eine Partnerschaft mit einer gemeinsamen Vision aufzubauen, wie es bei SQM der Fall war, werden Lösungen implementiert, die unsere Sichtweise auf Betriebe revolutionieren“, so Guillermo Arancibia, Commercial Manager von Jungheinrich Chile.

Eco Mining Concepts zu Besuch in Freiberg

Am 11. Oktober trafen sich Technologieanbieter und Wissenschaftler aus dem Rohstoffsektor in Freiberg in Sachsen. In Freiberg, Sitz der ältesten Bergakademie der Welt, befinden sich mehrere in diesem Bereich arbeitende Institute wie zum Beispiel das Helmholtz-Zentrum und die Bergakademie.

Aus diesem Grund wurde in Freiberg in Zusammenarbeit mit der Bergakademie Freiberg und dem Wirtschaftsförderungsinstitut Sachsen das Seminar „Nachhaltigkeit im chilenischen Bergbau – eine Chance für deutsche Technologien“ des Projektes Eco Mining Concepts durchgeführt.

Im Rahmen dieses Seminars wurde die Öffentlichkeit nicht nur über das chilenisch-deutsche Netzwerk Eco Mining Concepts und die dazugehörigen Unternehmen informiert, sondern auch über einige jener Projekte, die von Freiberg aus zu diesem Thema in Chile durchgeführt werden. Sandra Birtel vom Helmholtz-Institut Freiberg sprach über die Aktivitäten ihres Forschungszentrums und dessen Projekte in Chile. Professor Schlömann der Bergakadmie Freiberg betonte das Potenzial für eine Zusammenarbeit zwischen Chile und Deutschland, das sich aus dem Clean Technologies Institute der chilenischen Wirtschaftsförderungsgesellschaft CORFO ergibt. Seitens des Geokompetenzzentrum präsentierte Dr. Ronald Giese ein Haldenprojekt in der Andenregion – eine gemeinsame Initiative dieses Zentrums und der GIZ. Das Eco Mining Concepts Mitglied K-Utec präsentierte seine Vision des nachhaltigen Bergbaus am Beispiel des Kalibergbaus. Am Nachmittag hatten die Teilnehmenden die Möglichkeit, an den Aktivitäten von „Red Inveca – Red de Investigadores Chilenos en Alemania“ teilzunehmen, die am selben Tag in Freiberg stattfanden. „Ganz Chile ist heute in Freiberg“ – wie Professor Schlömann in diesem Zusammenhang sagte.

Präsentationen aus dem Seminar sind unten aufgeführt:

Technologieentwicklung zur nachhaltigen Rohstoffgewinnung aus thermalen Wässern

Chiles geothermisches Potenzial ist hinlänglich bekannt und konnte durch Inbetriebnahme des ersten geothermischen Kraftwerks – Cerro Pabellon – in Chile dokumentiert werden. Neben dem energetischen Potenzial besitzen die geförderten Thermalwässer mitunter auch hohe Gehalte an Elementen wie Lithium, Rubidium oder Antimon, welche für die Energietechnologie und die High-Tech Branche von großer Bedeutung sind und als kritische Rohstoffe eingestuft wurden. Für die Lithiumgewinnung haben sich in den vergangenen Jahren die Salzseen in der Atacamawüste in Chile zu einer wichtigen Ressource entwickelt. Hier geht der Rohstoffabbau mit erheblichen Umwelteingriffen, sowie einem hohen Wasserbedarf einher, was gerade in der trockensten Wüste der Erde ein hohes Konfliktpotential bietet.

Das deutsch-chilenische Projekt BrineMine verfolgt den Ansatz Rohstoffe aus geothermischen Wässern zu gewinnen. Mit Hilfe von Membrantechnologie soll die Wärme des Wassers verwendet werden, um in einem geschlossenen System, die mineralischen Rohstoffe und das Wasser durch einen technischen Prozess voneinander zu trennen. Ziel ist es so neben den Mineralen auch Trinkwasser als wichtige Ressource zu gewinnen. Im Vergleich zu herkömmlichen Evaporationsverfahren beschleunigen die Membranverfahren die Aufkonzentration der Wässer, sodass zukünftig eine rohstoffeffiziente und nachhaltige Alternative zum konventionellen Li-Bergbau umgesetzt werden könnte.

Dafür wird in einem ersten Schritt eine Pilotanlage in Deutschland entwickelt, an welcher die Extraktion im Labor mit künstlichen und realen Solen getestet wird. Ein Augenmerk liegt hierbei auf der Vorbehandlung der salinen Wässer um Mineralablagerungen innerhalb der Membranmodule zu verhindern. Unkontrollierten Ausfällungen von Silikaten, welche in geothermalen Wässern häufig nahe der Sättigung vorliegen, können die Produktivität der Anlage einschränken. Ein gezieltes Ausfällen gewährt die Prozessierbarkeit des Fluids und bietet weiterhin die Möglichkeit, das gefällte Silikat selbst als werthaltigen Rohstoff zu produzieren. Parallel dazu dient eine Probenahmekampagne im Norden Chiles der Abschätzung des Rohstoffpotentials der geothermalen Wässer und soll zur Auswahl eines idealen Standortes zur Rohstoffextraktion führen. In einem letzten Schritt soll die entwickelte Pilotanlage nach Chile überführt und dort installiert werden.

Um eine Anwendung der Technologie in der industriellen Praxis zu testen und die Wirtschaftlichkeit zu quantifizieren, sind wir offen gegenüber einer Zusammenarbeit mit interessierten Unternehmen.

Projektpartner: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme; Karlsruher Institut für Technologie; CEGA (Exzellenzcenter für die Geothermie der Anden); SolarSpring GmbH; Geothermie Neubrandenburg GmbH; GTN Latin America; Fraunhofer CSET; Transmark

Einladung zum Seminar „Nachhaltigkeit im chilenischen Rohstoffsektor – eine Chance für deutsche Technologien“ in Freiberg

Im Rahmen des Netzwerks Eco Mining Concepts, lädt die AHK Chile, gemeinsam mit der TU Bergakademie Freiberg und der Wirtschaftsförderung Sachsen GmbH, zum  Seminar zur nachhaltigen Rohstoffgewinnung in Chile ein.

Ort: Haus Formgebung, Bernhard-von-Cotta-Str. 4, Freiberg
Datum: 11. Oktober 2019, 8.30 – 11.30 Uhr

Der chilenische Rohstoffsektor steht vor großen Herausforderungen – Wasserknappheit, steigender Energieverbrauch und zunehmende Regulierung zu Gunsten des Umweltschutzes sind nur einige davon. Gleichzeitig liegt hierin jedoch eine große Chance für Chile – herausragende Bedingung für die Einbindung von erneuerbaren Energien und Elektromobilität in der Atacama Region, sowie Initiativen der chilenischen Regierung, öffnen in Chile ein „Window of Opportunity“ um Vorreiter im Bereich Nachhaltigkeit in der Region zu werden. Erfahren Sie mehr zu Eco Mining Concepts und zur deutsch-chilenischen Zusammenarbeit für Nachhaltigkeit im Rohstoffsektor bei unserem Seminar.

Programm:

8.30 – 9.00      Willkommenskaffee

9.00 – 9.10      Willkommensworte, Prof. Dr. Matthias Reich, TU Bergakademie Freiberg

9.10 – 9.30      Präsentation des Eco Mining Concepts Projekts der AHK Chile, Lea von Bressensdorf, AHK Chile

9.30 – 9.50     Kooperationen mit Chile im nachhaltigen Bergbau, Prof. Schlömann, TU Bergakademie Freiberg

9.50 – 10.10    Eine Vision für nachhaltigen Bergbau am Beispiel der Kaliindustrie, Tobias Pinkse, K-Utec

10.10 – 10.30  Kaffeepause

10.30 – 10.50  rECOMINE, Helmholtz Institute Freiberg (tbc)

10.50 –11.10   Gewässerschutz und Bergbaunachsorge in der Andenregion, Dr. Ronald Griese,  Geokompetenzzentrum Freiberg

11.10 -11.20   Schlussworte und Einladung zur Teilnahme an Empfang der chilenischen Botschafterin und Aktivitäten von RedInveca am Nachmittag

Anmeldungen an: Lea von Bressensdorf, AHK Chile: lbressensdorf(at)camchal.cl

Alle Teilnehmer sind herzlich eingeladen an den Aktivitäten der Konferenz von RedInveca, dem deutsch-chilenischen Forschungsnetzwerk, teilzunehmen, die am Anschluss an das Seminar in Freiberg stattfinden. Mehr Informationen unter: www.redinveca.de