Samarbete med LKAB för framtidens hållbara gruva

Utmaning

LKAB:s mål är att gruvprocesser och gruvprodukter ska vara koldioxidfria år 2045. Samtidigt planeras malmproduktionen att öka med 40-50 procent under övergången, som också har mål för minskad energiförbrukning.

En underjordisk gruva börjar vid ytan och arbetar sig neråt. Ju djupare den går, desto mer energiintensiv och dyrare blir den och desto större blir behovet av säkerhet, hög effektivitet och produktivitet. Bland de större energiförbrukarna finns ventilationssystem som upprätthåller en god luftkvalitet i gruvan och avlägsnar gaser från fordon och detonationer, transportsystem som för upp malm till ytan och pumpsystem som dränerar vatten från gruvan.

Efter att ha brutit malm i mer än 100 år, är LKAB på väg mot att nå en nivå 2 000 meter under jord. För att stödja en ny världsstandard för säker, lönsam och hållbar gruvdrift måste företaget tillämpa digitalisering, automatisering, elektrifiering och nya arbetsmetoder med hjälp av strategiskt utvalda partners för att på ett betydande sätt ompröva gruv- och utvinningsteknik.

Lösning

Hitachi Energys konsultexperter har hjälpt LKAB att uppfylla sin vision med strategisk analys och rådgivning. Detta kommer att hjälpa till att omvandla företagets gruvverksamhet genom att göra dess kraft- och energisystem mer tillgängligt, effektivt och flexibelt, i en av de största industriella investeringarna i Sveriges historia.

En viktig del av stödet från Power Consulting är arbetet av hållbara scenarier som gjorts i samarbete med LKAB. Att använda elfordon i en gruva kräver laddstationer och en säkrare och mer tillförlitlig elförsörjning. Hundratals digitala modeller av kraftsystem som kombineras för att beskriva olika scenarier har tagits fram och testats för att bygga de konstruktioner och konfigurationer som behövs för att möta framtida behov av LKAB:s energisystem.

Baserat på resultaten från analysen får LKAB de optimala lösningarna tidigt i beslutsprocessen. Till exempel kan man bedöma hur en framtida flotta av elfordon och laddare påverkar gruvans distributionsnät, liksom behovet av exempelvis batterilagring eller mikronät och hur de bör utformas. På så sätt har LKAB en omfattande portfölj av möjligheter att välja mellan för att uppfylla sin vision. 

LKAB:s omvandling består av två delar - skapandet av hållbar gruvdrift under jord med ökad produktivitet och lägre miljöpåverkan, och storskalig produktion av koldioxidfri järnsvamp från den magnetitmalm man bryter, i stället för traditionell järnpellets.

LKAB planerar att eliminera kolet från den energiintensiva raffineringsprocessen av järnmalm genom att använda vätgas som framställs med koldioxidfri el. Detta för att underlätta produktionen av koldioxidfri järnsvamp i stället för den traditionella raffineringsprocessen som använder energi från fossila bränslen för att göra järnpellets. Detta ger stålkunderna, som är de viktigaste kunderna för järnmalm, direkt tillgång till en energibesparande koldioxidfri produkt för sin ståltillverkningsprocess. LKAB utvecklar också nya tekniska processer för att utvinna kritiska mineraler ur sitt eget gruvavfall.

Effekt

Hållbara gruvor spelar en viktig roll i det koldioxidneutrala samhället. Globalt sett står järn- och stålindustrin för så mycket som en fjärdedel av industrins totala koldioxidutsläpp.

"På LKAB är vi engagerade i hållbarhet. Stödet från Hitachi Energy ger nya, nödvändiga insikter på vägen mot koldioxidfri produktion, vilket banar väg för en ny världsstandard för säker, lönsam och hållbar gruvdrift", säger Per Tomas Uusitalo, utvecklingschef för Automation och Power på LKAB.

Sammanfattning i korthet

Utmaning

• Målsättning att utöka produktionskapaciteten och minska CO2-avtrycket, utan att proportionellt öka energiförbrukningen.
• Fokus på minskade koldioxidutsläpp från gruvdrift, vilket leder till ökad elektrifiering (t.ex. batteridrivna gruvmaskiner).
• Behov av energioptimering i kraftsystemet.
• Mer komplexa kraftsystem driver behovet av nya analysmetoder.
• Behov av faktabaserat beslutsfattande för att optimera verksamheten.

Lösning

• Bidrag till strategiutveckling och genomförandeplan.
• Utveckling av en fullständig modell av det nuvarande kraftsystemet.
• Analys och minskning av energiförluster, genomförande av elektrifiering, energilagring och mikronät, stabilisering av elförsörjningen osv.
• Modellbaserad input som stöd för beslutsprocessen.
• Stöd för att utveckla intern kompetens inom LKAB för att använda den använda modellen.
• Ett nytt analys- och planeringsramverk för framtida utveckling av kraftsystem.

Resultat

• Framtida elinfrastruktur som utmärker sig i fråga om säkerhet och OEE (Overall Equipment Effectiveness).
• Nya insikter om vägen till koldioxidfri gruvdrift.