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Das Kostensenkungspotential für Bergbauunter - nehmen durch die Integration von Solarenergie und Batterie speicher am Beispiel des DeGrussa Solar-Diesel-Hybrid-Off-Grid-Projekts in Australien

Felix Wächter

The Cost Savings Potential of Solar Power and Battery Storage for Mining Companies, Taking the Example of the DeGrussa Solar-Diesel Hybrid Off-Grid Project in Australia

1 Einleitung„Wir sind Zeuge einer Transformation der globalen Energiemärk-te unter Führung der Erneuerbaren“ (1). Mit diesen Worten fass-te Fatih Birol, Direktor der Internationalen Energieagentur (IEA), Paris/Frankreich, bei der Präsentation des Prognoseberichts 2016 die aktuelle Lage auf dem Energiemarkt zusammen. Die IEA geht zudem von einem deutlich schnelleren Wachstum der erneuerba-ren Energien aus als in ihren früheren Studien angenommen.

Im Jahr 2015 entfielen erstmals mehr als die Hälfte aller neu geschaffenen Kapazitäten zur Stromerzeugung auf regenerati-ve Erzeugungseinheiten. Weltweit werden jeden Tag rund eine halbe Million Solarpaneele installiert. Allein China bringt jede Stunde zwei neue Windräder ans Netz. Laut IEA werden Sonne, Wind und Biomasse mit deutlichem Abstand die am schnellsten wachsende Quelle für Elektrizität bleiben. In ihrem aktuellen Be-

1 Introduction“We are witnessing a transformation of global power markets led by renewables”(1). These were the words used by Fatih Birol, Executive Director of the International Energy Agency (IEA),Paris/France, to summarize the current situation in the energy market when presenting the Agency’s medium-term growth forecast 2016. The IEA now expects significantly faster growth in renewa-bles than predicted in previous studies.

In 2015, renewables accounted for more than half of new power capacity around the world for the first time. About half a million solar panels are being installed every day around the world. In China alone, two new wind turbines are connected to the grid every hour. According to the IEA, wind, solar and biomass will remain by far the fastest-growing source of electricity. In its current report, the Agency assumes that renewables will reach a

In many countries, the cost of solar power is already at about the same level as the cost of power from coal-fired power stations. Especially in comparison with existing diesel power stations, solar power has been able to develop its cost advantages to the full as a result of the continuous fall in system costs. As a decentralized source of energy, solar power stations can also be installed at al-most any remote location. This makes them economical especially

In vielen Ländern der Welt liegen die Stromgestehungskosten für Sonnenstrom bereits gleichauf mit denen aus Kohlekraftwerken. Vor allem aber gegenüber bestehenden Dieselkraftwerken kann die Solarenergie ihre Kostenvorteile dank kontinuierlich gesun-kener Systemkosten voll ausspielen. Als dezentrale Energiequelle kann sie zudem an nahezu jedem Ort der Welt eingesetzt wer-

for energy-intensive industries such as the raw materials industry, with facilities located at a considerable distance from mains pow-er grids. The DeGrussa project implemented by the juwi Group in Australia shows how a solar farm with battery storage can be in-tegrated into the existing diesel generator network of a copper mine and demonstrates the cost savings potential that can be realized.

den. Das macht sie ökonomisch vor allem für netzferne und ener-gieintensive Wirtschaftszweige wie die Rohstoffindustrie interes-sant. Wie ein Solarpark samt Batteriespeicher in das bestehende Dieselgeneratornetz einer Kupfermine integriert werden kann und welches Kostensenkungspotential hierbei besteht, zeigt das DeGrussa-Projekt der juwi-Gruppe in Australien.

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richt geht die Agentur davon aus, dass die erneuerbaren Ener-gien im Jahr 2021 einen Anteil von 28 % am globalen Strommix haben werden – im Jahr 2015 waren es noch 23 % (1). Einen wei-teren Schub dürften die Erneuerbaren durch die Umsetzung der Beschlüsse von Paris und Elmau zur Dekarbonisierung der Welt-wirtschaft erhalten.

Neben den politischen Weichenstellungen tragen vor allem technologische Fortschritte und sinkende Kosten infolge des steigenden Wettbewerbs zu dieser Entwicklung bei. So sind bei-spielsweise die Kosten für den Bau von Photovoltaikanlagen in den vergangenen zehn Jahren um über 75 % gesunken (2). Wissen-schaftler wie Branchenexperten (3) prognostizieren ein Anhalten dieses Trends. Modulpreise wie Systemkosten werden auch künf-tig weiter sinken (4), sodass die Stromgestehungskosten aus Son-nenkraft in Europa bis zum Jahr 2025 auf schätzungsweise 4 bis 6 Ct./kWh fallen werden.

In vielen Ländern, wie z. B. in den USA oder in Südafrika, ist die-se Preisregion bereits heute erreicht. Der Preis für Sonnenstrom liegt dort gleichauf mit den Stromgestehungskosten aus Kohle-kraftwerken. Vor allem aber gegenüber bestehenden Dieselkraft-werken kann die Solarenergie ihre Kostenvorteile voll ausspielen. Als dezentrale Energiequelle kann sie zudem an nahezu jedem Ort der Welt eingesetzt werden. Das macht sie ökonomisch vor allem für netzferne und energieintensive Wirtschaftszweige wie die Rohstoffindustrie interessant.

2 SonnenstromalsKostensenkungspotential fürdieRohstoffindustrieRd. 10 % der weltweiten Energieproduktion entfällt auf den Ab-bau und die Weiterverarbeitung von Erzen und anderen Boden-schätzen. Entsprechend stark lasten steigende Energiepreise auf dem Ergebnis der Branche – vor allem in Zeiten sinkender Roh-stoffpreise. Kostenoptimierung und Einsparungen stehen daher auch im Bergbau im Vordergrund.

Neben den Personalkosten sind die Energiekosten der zweit-größte Kostenblock bei der Rohstoffexploration. Je nach Standort machen sie rd. 20 bis 35 % der Gesamtbetriebskosten aus (5). Dies ist in besonderem Maß bei abgelegenen Minenstandorten der Fall. In der Regel laufen die Dieselgeneratoren hier in einem kons-tanten 24/7 Betrieb (24 Stunden pro Tag an 7 Tagen pro Woche). Im Jahr 2013 betrugen die Dieselkosten zur Stromgewinnung einem Bericht der Australischen Erneuerbare Energien Agentur (Arena) zufolge 240 bis 300 AUD/MWh, abhängig von Größe und Effizi-enz des Dieselkraftwerks. Bei größeren Minen lagen die Kosten bei rd. 450 AUD/MWh. Die Gestehungskosten für Sonnenstrom bezifferte Arena für das Jahr 2013 auf rd. 226 AUD/MWh. Heute ist der Preis auf unter 100 AUD/MWh gefallen.

Daher rücken sogenannte Diesel-Replacement-Lösungen - bestehend aus Solarkraftwerk und Speicherlösung - zunehmend in den Fokus der Bergbauindustrie. Das System steuert und op-timiert die Integration kostengünstigerer Solarenergie über den Tag hinweg und reduziert die Last am fossilen Kraftwerk. Eine wachsende Anzahl dieser Solar-Diesel-Hybrid-Systeme versorgt dank sinkender Systemkosten bereits heute weltweit Bergwerke. Eine Reihe weiterer Projekte befindet sich derzeit außerdem in Planung.

share of 28 % in the global power mix by 2021 – in 2015, the figure was only 23 % (1). Further impetus will be provided by the imple-mentation of the Paris and Elmau resolutions on the decarbon-ization of the world economy.

Apart from political decisions, this development will be boosted especially by technological progress and falling costs as result of growing competition. The cost of photovoltaic facilities, e. g., has fallen by more than 75 % over the past 10 years (2). Both scientists and industry experts (3) predict a continuation of this trend. There will be further falls in panel prices and system costs in the future (4), and it is estimated that solar power generation costs could fall to between 4 and 6 ct/kWh by 2025.

In many countries such as the USA and South Africa, prices have already reached these levels today. In those countries, the prices of solar power and electricity from coal-fired power sta-tions are comparable. Especially in comparison with existing die-sel-fired power stations, solar energy can develop its cost advan-tages to the full. As a decentralized source of energy, solar power stations can also be installed at almost any location. This makes them economical especially for energy-intensive industries such as the raw materials industry, with facilities located at a consider-able distance from mains power grids.

2 Thecostsavingspotentialofsolarpower fortherawmaterialsindustryThe extraction and processing of ores and other mineral resources account for about 10 % of global energy production. The effect of rising energy prices on the performance of this sector of industry is therefore very significant – especially at times when commod-ity prices are falling. Cost optimization and savings are therefore familiar objectives in the mining industry.

After personnel expenses, energy expenses represent the sec-ond-largest block in raw material exploration costs. Depending on the location, they may account for between 20 and 35 % of total operating expenses (5). This is especially the case with mines in remote locations. At such facilities, diesel generators are normally operated round-the-clock. In 2013, according to a report issued by the Australian Renewable Energy Agency (ARENA), diesel ex-penses for power generation amounted to between 240 and 300 AUD/MWh. At large mines, costs were as high as 450 AUD/MWh. ARENA stated the generating costs for solar power in 2013 at about 226 AUD/MWh. Now, the cost has fallen below 100 AUD/MWh.

In this situation, the mining industry has increasingly focused on diesel replacement solutions comprising a solar farm and a storage unit. The system controls and optimizes the integration of low-cost solar power over the course of the day and reduces the load on the fossil-fuel power station. Thanks to falling system costs, a growing number of these solar-diesel hybrid systems are supplying power to mines throughout the world. Further projects are currently in the planning stage.

3 Integrationofsolarpowerandbatterystorage: basicconsiderationsSolar power may be integrated into existing diesel generator networks with or without a storage solution. Without a stor-age solution, the solar farm is used to cover peak demand in the course of the day and the diesel generator sets are operated in

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3 DieIntegrationvonSolarenergieundBatterie- speicher:GrundlegendeÜberlegungenDie Integration von Solarenergie in bestehende Dieselgenerator-netze kann mit oder ohne Speicherlösung erfolgen. Im ersten Fall deckt die Solaranlage über den Tag hinweg die Spitzenlast. Die Dieselgeneratoren laufen im Teillastbetrieb weiter. Fällt die Ein-speiseleistung des Solarparks wetterbedingt ab, springt das Die-selkraftwerk ein und kompensiert den Leistungsabfall. Die tech-nische Herausforderung dieses Systems liegt im Zusammenspiel von fluktuierendem Sonnenstrom und schwerfälligen, im Teil-lastbereich operierenden Dieselgeneratoren. Da diese stets mit einer Minimalleistung von 30 bis 40 % gefahren werden müssen, um Regelleistung (Spinning Reserve) bereitstellen zu können, ist der Anteil regenerativen Stroms – definiert als Anteil erneuerba-rer Leistung in Bezug auf die Gesamtleistung des Systems – auf maximal 60 % begrenzt.

Die Integration von Batteriespeichern erweitert die Möglich-keiten und ermöglicht weitere Optimierungsmaßnahmen (Bild 1). So lässt sich die Ramp-Rate des Generators mit Hilfe der Batte-rie harmonisieren. Auch die Einspeisung aus dem Solarkraftwerk lässt sich dank Speicher auf einen konstanten, vorab definierten Wert über den Tag hinweg verstetigen, um die Last am Gene-rator auszutarieren. Fungiert der Batteriespeicher als Bridge to Backup-System, gleicht er wetterbedingte Einspeisefluktuatio-nen umgehend aus und greift als Spinning Reserve ein, bis die heruntergeregelten Dieselgeneratoren Reserveleistung abgeben können. Die vom Batteriespeicher übernommene Leistung liegt dabei in der Regel im Minutenbereich. Nichtsdestotrotz erlaubt das System ein 100 %iges Abschalten von Dieselgeneratoren bei Maximaleinspeisung des Solarparks und das Aufladen des Batte-riespeichers bei Stromüberschüssen. Bei entsprechender Skalie-rung des Batteriespeichers fungieren die Dieselgeneratoren nur noch als Backup für Zeiten, in denen nicht ausreichend regenera-tiv erzeugte Leistung bereitgestellt werden kann, z. B. nachts. Vor-stellbar sind aber auch Szenarien, in denen die tagsüber erzeugte Energie zwischengespeichert wird und die Abgabe zu einem spä-teren Zeitpunkt erfolgt.

Während in den vergangenen Jahren die Modul- und System-kosten stetig gesunken sind und für niedrige Stromgestehungs-kosten sorgen – in Chile entsteht derzeit ein Solarkraftwerk mit den weltweit niedrigsten Erzeugungskosten von nur 2,91 Ct./kWh (6) – stehen die Systemkosten von Batteriespeichern noch am An-fang dieser Entwicklung. Wenngleich Branchenexperten auch hier von kontinuierlich sinkenden Preisen ausgehen (7), bestimmen die Investitionen in den Batteriespeicher noch die Wirtschaftlichkeit vieler Projekte. In einigen Jahren könnten Batteriespeicher aber nicht nur kurzfristige Spannungs- und Frequenzeinbrüche aus-gleichen, sondern die Energieabgabe vom Tag in die Nacht ver-lagern. Noch scheitert die wirtschaftliche 24/7-Versorgung einer Mine auf Basis von 100 % regenerativer Energien jedoch an den hohen Kosten für Batteriespeicher.

4 DasDeGrussaSolar-Diesel-Hybrid-Off-Grid-ProjektDie Montanindustrie in Australien gehört zu den wichtigsten Wirtschaftszweigen des Landes. Rd. 7 % des Bruttoinlandprodukts (BIP) werden durch die Rohstoffbranche erwirtschaftet. Arena schätzt die Off-Grid-Erzeugungskapazität der australischen Berg-

part-load operation. If the output of the solar farm falls as a result of weather conditions, the diesel power station is run up to load and compensates for the shortfall. The technical challenge of a system of this type is to harmonize fluctuating solar power out-put with sluggish diesel generator sets operated under part-load conditions. As diesel generator sets must always be operated at a minimum output of between 30 and 40 % to provide a “spinning reserve”, the share of renewable power in the overall output of the system is limited to a maximum of 60 %.

The integration of battery storage improves the possibilities available and allows further optimization (Figure 1). The ramp rate of the generator, e. g., can be harmonized using the battery. Thanks to storage, the power supplied by the solar farm can be set to a constant, defined level over the course of the day in order to balance the load on the generator. If battery storage is used as a bridge to backup system, it compensates for input fluctua-tions as a result of the weather immediately and also provides a

Fig. 1. Integration of solar power and battery storage for different working cases.Bild 1. Integration von Solarenergie und Batteriespeicher in verschiedenen Betriebssituationen. Source/Quelle: juwi

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bauindustrie auf 3,9 GW. Ein Großteil ihres jährlichen Verbrauchs von etwa 12 TWh wird in Dieselkraftwerken erzeugt (8). Das Po-tential, auf Solar-Diesel-Hybrid-Lösungen umzusteigen, ist in die-sem Marktumfeld laut Branchenexperten daher seit einiger Zeit gegeben. Arena beziffert es zunächst auf 150 bis 200 MW oder 450 bis 600 Mio. AUD. Mit steigender Marktdurchdringung durch fallende Systemkosten wachse das Potential um weitere 850 MW auf einen Wert von mehr als 2 Mrd. AUD an. Daher könnte sich Australien in den kommenden Jahren als Motor für Diesel-Repla-cement-Lösungen im Bergbau entwickeln (9).

Die Geschäftsführung der australischen Niederlassung der juwi AG, Wörrstadt, teilt diese Einschätzung und sieht bereits seit einiger Zeit ein großes Marktpotential für Diesel-Replacement-Lösungen. Ende 2012 entwickelte das Unternehmen eine Hybrid-Lösung für Bergwerke und kontaktierte mit dieser Idee Sandfire Resources, einen der führenden Kupfer- und Goldproduzenten Australiens. „Von der ersten Kontaktaufnahme bis zur schlüssel-fertigen Übergabe des Projekts vergingen dann drei Jahre“, erin-nert sich Andrew Drager, Geschäftsführer von juwi-Australien. „Zunächst galt es, Überzeugungsarbeit in puncto Solarenergie und ihren Kostenvorteilen zu leisten. Anhand von Wirtschaftlich-keitsberechnungen und Simulationen konnten wir darlegen, dass das Projekt handfeste ökonomische Vorteile für Sandfire Resour-ces bietet. Zudem hilft es, den Carbon Footprint des Unterneh-mens zu reduzieren.“

Ende 2013 vereinbarten beide Seiten, das Projekt gemeinsam umzusetzen. Für Sandfire Resources bietet dies die Möglichkeit, mit vergleichsweise geringem Kapitalaufwand in eine risikofreie erneuerbare Energien-Technologie zu investieren und die Ener-giekosten des Unternehmens mittel- bis langfristig spürbar zu senken. Das Projekt reiht sich in die Anstrengungen des Unter-nehmens ein, seine Kosten ebenso wie seinen Carbon Footprint zu reduzieren. Zudem helfe es, den Einsatz erneuerbarer Energien in der Bergbauindustrie zu fördern, so der Vorstand des Bergbau-unternehmens bei der Vertragsunterzeichnung.

Die DeGrussa-Mine des Konzerns (Bild 2) liegt rd. 900 km nörd-lich von Perth im australischen Outback. Bis zur nächsten Klein-stadt sind es 150 km. Mehr als 250.000 t Kupfer und 150.000 Unzen Gold sind dort seit dem Jahr 2012 abgebaut und weiter verarbeitet

spinning reserve until the diesel generator sets which have been run down to a low load level can provide reserve power. Power is normally provided by the battery system for a period of min-utes. Nevertheless, the system allows 100-percent shut-down of the diesel generator sets during maximum solar farm output and battery charging during periods when excess power is generated. If the battery system is appropriately sized, the diesel generator sets are only used as a backup for times when insufficient power is available from renewable sources, e. g., during the night. How-ever, scenarios in which energy generated during the daytime is stored and made available later are also conceivable.

Over the past few years, panel and system costs have fallen steadily, resulting in low generating expenses – in Chile, a solar farm with the world’s lowest generating expenses of only 2.91 ct/kWh is currently under construction (6). In contrast, the system cost of battery storage has only started to fall recently. Although industry experts also expect these costs to fall steadily over the next few years (7), capital expenditure for battery storage is still a key factor in the economic viability of many projects. In a few years’ time, batteries could be used not only to compensate for short-term voltage and frequency dips but also to shift energy output from the daytime to the night. However, the high cost of batteries currently means that round-the-clock power supplies to a mine from 100 % renewable sources are not yet viable.

4 TheDeGrussasolardieselhybridoff-gridprojectMining is one of Australia’s key industries and the commodities sector accounts for about 7 % of the country’s Gross Domestic Product (GDP). ARENA estimates the off-grid generating capac-ity of the Australian mining industry at 3.9 GW. Australian mines generate a large part of their annual consumption of about 12 TWh using diesel generator sets (8). In this market environment, industry experts have seen the potential for changeover to solar-diesel hybrid solutions for some time. ARENA currently estimates the market potential at 150 to 200 MW or between 450 and 600 m AUD. As system costs fall and market penetration rises, the po-tential could increase by a further 850 MW, representing a value in excess of 2 bn AUD. Over the next few years, Australia could prove to be a motor for diesel replacement solutions in mining (9).

The Managing Board of the Australian office of juwi AG, Wörr-stadt/Germany, shares this view and for some time now, expects considerable market potential for diesel replacement solutions. At the end of 2012, the company developed a hybrid solution for mines and contacted Sandfire Resources, one of Australia´s leading copper and gold producers, with this idea. “Three years passed from the initial contact to the turnkey handing over of the project,” Andrew Drager, Managing Director of juwi Australia remembers. “Initially, we had to convince the customer of the benefits of solar energy and its cost advantages. Using viability analyses and simulations, we were able to show that the project would bring tangible economic advantages to the company. In addition, it helps reduce the company’s carbon footprint.”

At the end of 2013, the two parties agreed to implement the project together. It represented an opportunity for Sandfire Re-sources to participate in a low-risk renewable energy initiative with minimum capital requirement and the opportunity to sig-nificantly reduce its medium and long-term power costs – par-

Fig. 2. DeGrussa copper/gold mine of Sandfire Resources. Bild 2. Kupfer-/Goldbergwerk DeGrussa der Sandfire Resources. Photo/Foto: Sandfire Resources

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worden. Der Stromverbrauch liegt bei ungefähr 100 GWh/a. Das entspricht dem jährlichen Verbrauch einer deutschen Kleinstadt mit mehr als 30.000 Haushalten. Bislang stellte ausschließlich ein 19 MW starkes Dieselkraftwerk die Stromproduktion rund um die Uhr sicher. Beliefert wird es mehrmals pro Woche von einem 50 m langen Tanklastzug.

Der Dieselpreis stellte die Benchmark dar, gegen die das Ge-samtsystem von juwi bestehen musste (Bild 3). Ähnlich wie in Deutschland, ist Dieselkraftstoff auch in Australien steuerprivi-legiert. Die Stromgestehungskosten des Hybridsystems wurden im Wesentlichen getrieben von den Investitionen in den Batterie-speicher, den hohen Logistik-, Installations- und Wartungskosten, Wechselkursschwankungen und einem umfangreichen Enginee-ring Design-Prozess.

Um die Lastnachfrage des Bergwerks besser bedienen zu können, entschied sich juwi in der Feinplanung für ein horizon-tal einachsig nachgeführtes Modulsystem mit solarem Eigenan-trieb. Dabei werden die Module mithilfe horizontaler Drehachsen dem Sonnenwinkel in Ost-West-Richtung nachgeführt (Bild 4). Gegenüber einer Solaranlage mit festem Anstellwinkel hat das einachsig nachgeführte System Ertragsvorteile von bis zu 20 %. Die tägliche Energieerzeugungskurve ist über mehrere Stunden annähernd horizontal und entspricht stärker dem Lastbedarf des Bergwerks (Bild 5).

Dimensioniert wurde das Sonnenkraftwerk (Bild 6) letztend-lich mit einer Leistung (Peak) von 10,6 MW, zehn Wechselrichtern und fünf Transformator-Stationen. 34.080 polykristalline Module produzieren jährlich mehr als 20 Mio. kWh Strom. Die Größe des Modulfelds beträgt 20 ha. Das Nachführsystem ruht auf 4.700 Stahlpfosten. Der angrenzende Lithium-Ionen-Batteriespeicher besteht aus zwei Batteriecontainern mit jeweils 905 kWh Spei-cherkapazität. Zwei Batteriewechselrichter erlauben eine konti-nuierliche Abgabe von je 2 MW Leistung. Für die Dauer von 30 s beträgt die Leistungsabgabe je 3 MW, sodass vom Speichersystem kurzzeitig eine Spitzenleistung von 6 MW (AC) bereitgestellt wer-den kann. Ein komplexes Kontrollsystem regelt den kompletten Energiefluss des Systems und optimiert das Zusammenspiel zwi-schen Solarkraftwerk, Dieselgeneratoren und Batteriespeicher.

ticularly with further extensions of the mine life of the DeGrussa Project. The project was one of a series of efforts made by the company to reduce its costs and its carbon footprint. In addition, the project would help to boost the use of renewable energies in the mining industry, the CEO of the mining company said, on signing the contract.

Sandfire’s DeGrussa mine (Figure 2) is located in the Austra-lian outback about 900 km to the north of Perth. It is even 150 km away from the nearest small town. Since 2012, more than 250,000 t of copper and 150,000 ounces of gold have been ex-tracted and processed at the mine. The electricity consumption is about 100 GWh/a, corresponding to the annual consumption of a small town in Germany with more than 30,000 inhabitants. To date, all the power required at the mine had been provided round-the-clock by a 19 MW diesel-fired power station. Diesel fuel was delivered to the mine several times per week by a road train with a length of 50 m.

The diesel price was the benchmark against which the entire system of juwi had to be measured (Figure 3). As in Germany, die-sel fuel also benefits from tax privileges in Australia. The electric-ity costs were mainly driven by investments in battery storage, high logistics, installation and maintenance expenses, exchange rate fluctuations and an extensive engineering design process.

In order to meet the demand of the mine more effectively, juwi decided in the detailed design stage to use a solar-powered horizontal single-axis tracking system. Horizontal axes rotate, ad-justing the solar panels to the angle of the sun in the East-West direction (Figure 4). Compared with a solar system installed at a fixed angle, the single-axis tracking system offers an improve-ment in output of up to 20 %. The daily power generation curve is virtually horizontal for several hours and corresponds more closely to the power demand of the mine (Figure 5).

In the final resort, the solar farm (Figure 6) was designed with a peak output of 10.6 MW and includes 10 inverters and five transformer stations. 34,080 polycrystalline solar panels gener-ate more than 20 m kWh/a. The solar array takes up an area of 20 ha and the tracking system is installed on 4,700 steel posts. The neighboring lithium ion battery storage facility consists of two battery containers each with a capacity of 905 kWh. The two

Fig. 3. Solar PV cost comparison with diesel fuel-only costs.Bild 3. Vergleich der Photovoltaikkosten mit denen für Dieselkraftstoff. Source/Quelle: AECOM

Fig. 4. Horizontal axes rotate, adjusting the solar panels to the angle of the sun in East-West direction.Bild 4. Horizontale Drehachsen erlauben das Nachführen der Module in Ost-West-Richtung entsprechend dem Sonnenwinkel. Photo/Foto: juwi

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Zu den technischen Herausforderungen gehörte vor allem die Integration des neuen Systems während des laufenden Betriebs. Außerplanmäßige Unterbrechungen des Förder- und Erzverar-beitungsbetriebs wären mit enormen wirtschaftlichen Ausfällen verbunden gewesen. Um dies von vornherein auszuschließen, un-terlagen alle Arbeiten am Solarpark wie am Batteriespeicher den strengen Sicherheitsanforderungen für Arbeiten in Bergwerken. Diverse Testläufe sowie die Netzintegration mussten an genau definierten Tagen und zu festgelegten Uhrzeiten durchgeführt werden, an denen im Bergwerk routinemäßig Wartungsarbeiten durchgeführt wurden.

Eine weitere wichtige Hürde vor der Realisierung nahm das 40 Mio. Dollar-Projekt Mitte 2014 mit der Finanzierungszusiche-rung über 20,9 Mio. AUD seitens der ARENA. Die Clean Energy Finance Corporation (CEFC) beteiligte sich ebenfalls an der Finan-zierung und steuerte 15 Mio. AUD bei. Ebenso der französische Be-treiber des Hybrid-Projekts, NEOEN. Nachdem der Financial Close Mitte 2015 erreicht wurde, konnten wenig später die Arbeiten beginnen. Nach zehn Monaten lieferten die Module den ersten Strom. Mitte 2016 wurde das Projekt an den Betreiber NEOEN übergeben und versorgt seitdem die Mine zuverlässig mit Son-nenstrom bei deutlich reduzierten Energiekosten.

battery inverters allow a continuous output of 2 MW each. They can reach an output of 3 MW each for 30 s, providing a peak short-term output from the hatchery storage system of 6 MW (AC). A complex control system controls the energy flow through the en-tire system, optimizing interaction between the solar farm, the diesel generators and the battery storage facility.

One of the main technical challenges was to integrate the new system during operation of the mine. Non-scheduled down-times at the extraction and processing units would have resulted in enormous economic damage. In order to prevent these down-times in advance, all the work on the solar farm and the battery storage facility was subject to the stringent safety regulations that apply to work in mines. Various test runs and network inte-gration therefore had to be completed on precisely defined days and at precisely defined times when routine maintenance work was scheduled at the mine.

The 40 m AUD project took another major hurdle on its route to implementation in mid-2014 when a financing commitment with a value of more than 20.9 m AUD was given by ARENA. The Clean Energy Finance Corporation (CEFC) also participated in fi-nancing the project, contributing funds of 15 m AUD, as did the French operator of the hybrid project, NEOEN. The financial close was reached in mid-2015 and work started shortly afterwards. Ten months later, the panels generated their first kilowatt-hour of electricity. The project was handed over to the operator, NEOEN, in mid-2016, since when it has provided reliable supplies of solar power and reduced the energy expenses of the mine.

Fig. 6. Solar power plant of DeGrussa Mine.Bild 6. Solaranlage der DeGrussa Mine. Photo/Foto: juwi

Fig. 5. Power generation curve of the DeGrussa solar hybrid plant.Bild 5. Energieerzeugungskurve der DeGrussa Solar-Hybridanlage. Source/Quelle: juwi

References / Quellenverzeichnis(1) https://www.iea.org/newsroom/news/2016/october/iea-raises-its-

five-year-renewable-growth-forecast-as-2015-marks-record-year.html

(2) Pfisterer/THEnergy Study (2016): Mobile Solar- and Wind Diesel Hybrid Solutions for Mineral Exploration. http://www.th-energy.net/english/platform-renewable-energy-and-mining/reports-and-white-papers/

(3) IHS Technology, PV Demand Market Tracker Q3 2016.(4) https://www.agora-energiewende.de/fileadmin/Projekte/2014/

Kosten-Photovoltaik-2050/AgoraEnergiewende_Current_and_Fu-ture_Cost_of_PV_Feb2015_web.pdf

(5) Hillig, T.; Watson, J. (2016): Solar, storage and mining: New opportu-nities for solar power development.

(6) http://www.pv-magazine.de/meinung/blogdetails/beitrag/welt-rekord--solarstrom-fr-2-91-cent-pro-kilowattstunde_100024172/?L=1%2F%27%27

(7) http://www.pv-magazine.de/nachrichten/details/beitrag/batterie-preise-purzeln-weiter_100020916/

(8) http://arena.gov.au/files/2014/12/ARENA_RAR-report-20141201.pdf(9) Hillig, T. (2016): Storage Solutions for the Australian Mining Indust-

ry, http://ees-magazine.com/storage-solutions-fort-the-australian-mining-industry/

Author / AutorFelix Wächter, M. A., Pressesprecher der juwi AG, Wörrstadt