El autor ha investigado en los últimos nueve años el mercado de las energías limpias y la minería, asistiendo a congresos y visitando minas en Australia, Canadá, Sudáfrica, Perú, Chile, España y Kazajstán, y un extenso networking con profesionales de la minería y las energías limpias que le ayudaron a la fundación del observatorio para estas materias: Remio. Cuenta con 467 casos de estudio alrededor del mundo y este artículo trata sobre una selección de estos.
Se comienza con una propuesta de clasificación de las energías limpias y minería. Posteriormente, se trata casos escogidos y organizados en: minería aislada, conectada a la red, electromovilidad y levemente el hidrógeno. Cada una de estas partes es subdividida en casos de energía solar PV, solar térmica, eólica, mixtas y almacenamiento energético.
Introducción
La energía es fundamental para el desarrollo con éxito de la minería. Y esta es imprescindible para el desarrollo con éxito de la energía del siglo XXI. La transición global hacia sistemas de energía de cero emisiones aumenta la demanda de minerales y metales tanto para la energía como el transporte.
Este escenario impulsará una mayor demanda de electricidad por parte de la minería viajando a la automatización y la electrificación de las minas. Si hay un país del mundo que posee ventajas en este escenario es Perú, con enormes recursos mineros y de energías renovables, pero no basta con tener recursos, hay que aprovecharlos.
El objetivo de este artículo es impulsar el deseo de desarrollar energías limpias en la minería a través del conocimiento de casos de estudio de éxito en los cinco continentes.
El sector minero utiliza el 11% de la energía total del mundo y el 38% de la energía industrial. En promedio, los costos de energía representan el 15% del costo de operación y mantenimiento. En la minería de metales, este dato puede aumentar hasta el 20% y el 40%. El uso de energía por parte de las minas está aumentando a medida que las leyes del mineral continúan disminuyendo y las minas operan en ubicaciones cada vez más remotas.
El cambio climático y la licencia social para operar son áreas de enfoque cada vez más importantes para el sector minero y las energías limpias una vía de mitigación relevante.
El costo decreciente de las energías renovables, la confiabilidad comprobada de la energía híbrida y factores más allá de los límites, están impulsando el interés de las empresas mineras en este ámbito.
Con el aumento de la demanda de minerales y la disminución de las leyes de corte, se estima que el requerimiento de energía aumentará en un 36% para el 2035. La demanda de electricidad crecerá a un ritmo aún mayor, debido a las exigencias ambientales y sociales, y soportadas por la automatización y la electrificación de las operaciones mineras.
Los seis aspectos de relevancia del uso de las renovables por parte de la minería son: Costos de la energía, Volatilidad de los precios del combustible fósil, Emisiones de gases efecto invernadero, Licencia social para operar, Facilitar la venta de minerales verdes y Oportunidades en el cierre minero.
Clasificación de energías limpias y minería
El cuadrante Business Power Flow
En 2016 publiqué el cuadrante Business Power Flow en Australian Mining. Esta propuesta taxonómica presenta un cuadrante organizado sobre la base de dos variables:
ν Hacia dónde va la energía renovable producida (a la mina versus fuera de la mina).
ν Flujo del modelo de negocio: minero versus energético.
Para su desarrollo se consultó a 55 expertos internacionales del Observatorio Internacional de las Renovables y Minería (Remio) con los siguientes resultados:
Funciones de autoconsumo minero: la mayoría de las que tratamos en este artículo. Su función es el autoconsumo de la mina.
Funciones de responsabilidad social corporativa: alguna de las actividades de RSC (ahora ESG y RSV) tienen que ver con la introducción de energías limpias en las comunidades como la instalación Ollagüe de Minera el Abra (FreePort McMoRan). Pero también en el cierre minero que, parcialmente es autoconsumo, pero también entrega de electricidad a la comunidad. Asimismo, las compras de instalaciones renovables fuera de la mina para reducir la huella de carbono.
Funciones de consumo minero de eléctricas con renovables: en este apartado se incluye la gran mayoría del volumen de consumo minero de renovables. Los mejores ejemplos son las grandes instalaciones solar PV y eólica del norte de Chile y del sur del Perú, donde la mayoría de la electricidad es consumida por la minas. En el caso chileno ya alcanzan los 14 TWh de consumo de PPA 100% renovables para minas de Antofagasta Minerals o BHP, por poner algunos ejemplos.
Funciones de mineras eléctricas con renovables: en esta parte del cuadrante se incluyen las empresas mineras que se han integrado como compañías eléctricas. Como Alterra en Geotermia de Islandia que produce electricidad para el refino del aluminio de Rio Tinto, o firmas de carbón indias desarrollando renovables en Australia. Pero también deben incluirse diversos proyectos de hidrógeno dirigidos a la producción de acero o aluminio verde. Quizás los mejores ejemplos sean las empresas de petróleo y gas (minería de energía) que están invirtiendo en estas instalaciones alrededor del mundo.
El mismo año que publiqué este artículo, 2016, fue nombrado como uno de los cinco miembros del tribunal de los premios de Renovables y Minería del Congreso Mundial (Toronto) y realicé para el primer ranking mundial de instalaciones solar PV, solar térmica y eólica de las minas del mundo.
Muchos son los ejemplos de energías limpias en minería, si bien en 2015 aparecían 5 a 10 proyectos en un año, actualmente surgen iniciativas semanalmente y que informamos prácticamente a diario en el grupo de LinkedIn Remio: https://www.linkedin.com/groups/4852089/
El cuadrante aplicado al Perú
En 2015 el ingeniero y experto peruano José Estela aplicó el cuadrante al mercado peruano (ver Figura 3).
Minería verde aislada
Casos de éxito con energía solar fotovoltaica Thabazimbi (Crominet, Sudáfrica)
Una de las instalaciones más antiguas, de 2012, 1 MW que genera 1,8 GWh anuales que tuvo un costo de US$ 2.66 millones y que en la actualidad valdría menos de un millón. Sin embargo, han tenido un ahorro de medio millón de dólares anuales, es casi 5 millones actualmente o 450 mil litros de diésel y 2,000 Tn CO2e. Esta mina de cromo tiene un contrato por 30 años con reservas de más de 17 millones de toneladas y un consumo de 1.6 MW de energía 24/7. La inversión se recuperó a los 3.6 años. La financiación se externalizó a Crominet Energy y no aplicó en el balance de la mina.
Mina Essakane (Iamgold, Burkina Faso)
Esta unidad minera de oro africana llegó a ser la instalación mayor en minas del continente con 15 MW solar PV en 2015 y un costo de US$ 20 millones. Iamgold posee el 90% y 10% el gobierno de Burkina Faso, tienen una producción anual de 400 mil onzas de oro. El consumo eléctrico es de 45 MW que era de fuelóleo pesado (57 MW) a un costo eléctrico entre 300 y 190 US$/MWh. La solar PV en 10 años participará en el 8.5% del total del consumo eléctrico a un precio 185 US$/MWh con un ahorro de 90 millones de litros (6 millones anuales) de HFO en 15 años del PPA. Se mitigan 225,000 Tn de CO2e durante 15 años.
Fekola Mine (B2Gold, Malí)
Mina aislada en Malí (África) una red hibrida compuesta por 30 MW solar PV + 5.5 MWh baterías + HFO (fuelóleo) 60 MW. Presentan unos ahorros de 25 a 30 US$/MWh de las renovables y significan el 7% del costo operativo de la mina. El costo actual de la energía solar es de 160 US$/MWh. La instalación solar produce 63 GWh anuales y reducen 39,000 Tn de CO2e.
Mina Otjikoto (B2Gold, Namibia)
Con 7 MW solar PV que proporciona el 13% de la energía consumida y ahorra 2.4 millones de litros de fuel anualmente.
Casos de éxito con energía eólica
Diamantes (Rio Tinto, Canadá)
Probablemente el caso más famoso de esta categoría es la mina de diamantes de Rio Tinto y Harry Winston Diamond Corp. Cuenta con un parque eólico de 9.2 MW que suministra cerca del 11% de la electricidad anual de la mina reemplazando a 5 millones de litros de diésel con unos ahorros de 5 a 6 millones de dólares anuales y 13,000 Tn de CO2e, el 6% de la huella de alcance 1 de la mina. Los molinos Enercon pueden operar hasta los -40 ºC.
Casos de éxito redes híbridas 1: baterías (BESS) y energía solar PV
Weipa (Rio Tinto, Australia)
El contratista EDL construye y operara una planta solar de 4MW combinada con 4MW / 4MWh de almacenamiento de batería. Este complementa la instalación fotovoltaica de capa fina de 1.6 MW existente desde 2015, hibridizando con 36 MW de diésel. Actualmente en las horas pico la energía solar cubre el 20% de la demanda diurna.
Cuando se complete la ampliación, proporcionarán 11 GWh de energía al año y reducirá el consumo de diésel de la mina de bauxita en 7 millones de litros anualmente.
Mina DeGrussa (Sandfire Resources, Australia)
Esta es la mina de oro y cobre de referencia y comienzo del boom de minas asiladas con energías renovables y baterías de Australia. Desarrollada por la empresa alemana Juwi y con el inversionista Neoen y un aporte de la Agencia de Energía Renovable Australiana (subvención recuperable). El total del Capex fue de US$ 28.7 millones. Con 16.6 MWp de energía solar PV y 1.8 MWh 4 MW de baterías de litio, responde a la demanda diurna de la mina ahorrando cerca de 5 millones de litros de diésel. El resto son, en la actualidad, generadores diésel de 23 MW. La inversión de renovables se recuperará este 2021. Reduce anualmente 12,000 Tn de CO2e.
La Mina entro en operación en 2012. La instalación de energías limpias en 2016 y continúa con éxito hoy en día. Se convirtió en la red offgrid de renovables mayor del mundo hasta 2020 que otra mina africana llegó a los 20 MW y en 2021 otras dos más, una en Egipto y otra en Australia lo superarán.
Otras minas parecidas son:
ν Mina Granny Smith (Australia), oro: 27 MW de gas + 8 MWp solar PV + 2 MW 1 MWh Bess.
ν Mina Bisha (Eritrea), cobre-zinc: 7.5 MW solar PV + 22 MW diésel. Ahorros de fuel de 12.5%.
ν Mina Syama (Resolute Mining, Mali), oro: 40 MW diésel + 10 MW Bess + 20 MW solar PV.
Casos de éxito con geotermia Mina Lihir (Papua, Nueva Guinea)
La isla Lihir de oro se sitúa en el cráter de un volcán extinto pero geotérmicamente activo. Se comenzó a extraer oro en 1997 y en 2010 NewCrest adquirió las operaciones. En 2003 inició un piloto de 6 MW, en 2005 una expansión de 30 MW y en 2007 otra de 20 MW. Se complementa con una central diésel de 70 MW. La geotermia cubre el 75% de las necesidades de la mina dando servicio de 3 MW a las aldeas locales. Comercializaron créditos de carbono en 2008 con ingresos de US$ 4.5 millones.
Casos de éxito hidrógeno en redes híbridas Raglan Mine (Glencore, Canadá)
Esta mina subterránea de níquel y cobre se ubica en Cape Smith Belt, Nunavik, Quebec. Comenzó su producción en 1997 y tiene una esperanza de vida de al menos 25 años. Propiedad de Glencore.
En 2014 el EPC Tugliq instaló un sistema de energía eólica / hidrógeno de US$ 17.3 millones con un sistema de manejo preparado para condiciones árticas con la colaboración de Hatch. Una turbina Enercon de 3 MW, 600 kW 4 MWh de Bess. Funcionan en condiciones extremas a -30 ºC durante de tres meses seguidos.
Desplaza 3.6 millones de litros de diésel anuales, 10,000 Tn de CO2e. Los costos energéticos del diésel se sitúan entre los 250 y 600 US$D/MWh. La energía representa el 15% de los costos operativos de la mina y en 20 años se supone que ahorrará US$ 33 millones.
La minería verde conectada a la red
Casos de éxito con energía eólica Antofagasta Minerals (AMSA, Chile)
Esta empresa chilena desarrollo los primeros parques eólicos para el consumo de su mina Los Pelambres que en 2017 significaba el 54% del consumo de electricidad. Posteriormente, AMSA codesarrolló dos instalaciones solares. El Arrayan se vendió después.
Otros casos:
ν En el caso del Perú, Quellaveco ha anunciado un contrato con Engie por el cual alcanzará el 100% de energías renovables en unos años, contando con la hidráulica y la energía solar.
ν La instalación eólica de mayor altura del mundo (a 4,009 m) se encuentra en la mina de oro de Barrick Veladero (Argentina).
Anglo American (Brasil)
Plantas de Codemin y Barro Alto de 44,500 Tn de ferro níquel que consumen 1.9 GWh anuales. Anglo American ha desarrollado proyectos eólicos de AES Tietê (70 MW) y Cas dos Ventos (95 MW). En una fase expansiva que seguirá hasta los 167 + 195 MW y mitigarán 740,000 Tn de CO2e. Asimismo tiene el plan de 70 MW de solar PV (360 GWh/a) con la reducción de 320,000 Tn de CO2e en emisiones.
Casos de éxito con energía solar fotovoltaica
Mina Rosebel (Iamgold, Surinam)
Esta mina de oro sudamericana en 2013 fue una de las primeras en instalar energía solar PV del mundo. Con una capacidad de procesamiento de 38,000 tpd, está conectada a la red eléctrica (hidroeléctrica y HFO) con un costo de 150 US$ /MWh y un consumo promedio de 33 – 35 MW.
ν Se financió y desarrolló una planta solar PV de 5 MW. La central se puso en servicio en octubre de 2014 y fue resultado de un acuerdo entre la empresa minera (70%) y el gobierno de Surinam (30%). El costo fue de US$ 11 millones, hoy en día valdría algo menos de US$ 5 millones.
Además se desarrollaron 12 torres de radio móviles con módulos solares de 115 vatios y baterías y solar térmica en el campamento desde 2012 que se rentabilizó en tres años (ver Figura 14).
Relave Las Tórtolas – Los Bronces (Anglo American, Chile)
Esta es la primera instalación de solar fotovoltaica flotante en un relave minero. 1,200 m2, 86 KW y 256 paneles solares. Se recircula el 80% del agua del relave pero tienen pérdidas del 30% por evaporación que supuso en 2018 unos 300 l/s. Lo que hace rentable esta instalación es la combinación de producción eléctrica con el ahorro por evaporación. Soporta una variación de 15 m anuales, un cambio por año regresivo de 6 millones m3 a 0.5 millones. Y aguanta ráfagas de viento de hasta 140 km/h y olas de un metro de altura.
Por otro lado, es importante saber que la instalación solar flotante mayor del mundo (40 MW) se encuentra en el cierre de una mina de carbón de Anhui en China (ver Figura 16).
Mission (Asarco, Arizona)
El área de relaves secos de la mina Mission de la empresa cuprífera Asarco del Grupo México en Arizona, firmó un contrato a largo plazo con el IPP Clenera para alquilar un sitio de 500 acres en el arrendamiento minero. Asarco está conectada a la red, por lo que no es necesario comprar directamente a la concesión. Es apoyado por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) que busca desarrollar proyectos de energía renovable de, entre otros, el cierre de minas con 20 MW solar PV.
Casos de éxito con energía solar térmica de baja temperatura
Gabriela Mistral (Codelco, Chile)
Esta mina del norte chileno está conectada a la red. En 2021, para elevar la temperatura de los electrolitos producto de la hidrometalurgia se desarrollo una instalación de 34 MW térmicos con depósito y una producción anual de 80,000 MWh, cubriendo el 80% de la demanda eléctrica del proceso. Fue desarrollado y opera por Energía Llaima – Sunmark con un PPA de 10 años. Genera ahorros de 6.5 millones de litros de diésel anuales y de 15,000 Tn de CO2e.
Casos de éxito con almacenamiento energético
Almacenamiento hidráulico en cierre de mina (Kidston, Australia)
Genex Power ha desarrollado el proyecto Kidston en una mina de oro abandonada, después de casi 100 años de producción, de Barrick en Queensland (Australia). Constó de dos fases.
ν La primera: una planta solar PV de 50 MW, que suministra energía renovable a la red.
ν La segunda: ampliación a 270 MW solar PV y un sistema de almacenamiento por bombeo de 250 MW entre los dos tajos a diferentes alturas y que permite almacenar energía solar para la noche o para los momentos de precios Premium en la red eléctrica.
El coste del proyecto es de US$ 381 millones.
Otros casos interesantes son:
ν Instalación de Tesla de 100 MWh en la red de Adelaida (Australia) donde el 60% del consumo eléctrico es de la minería, sobre todo, de Olympic Dam de BHP.
ν Collahuassi y Sonnedix han firmado un contrato con la mina Collahuasi (Anglo American & Glencore, Chile) de 150 GWh de energía solar con respaldo de Bess de litio.
ν Minera Sierra Gorda SCM firmó con AES Gener un PPA que incluye energía solar PV y Bess de hidrógeno.
ν Torex Gold (México) desarrollo de 8.5 MW con un PPA de 10 años e instalación solar móvil.
Los grandes PPA mineros: hibridación hidráulica, solar PV, eólica y geotermia
Zaldívar (Barrick y AMSA, Chile)
Desde 2018 hasta la actualidad la minería chilena ha desarrollado una migración masiva hacia las energías renovables, consiguiendo en varias de las mayores minas de la región el 100% de consumo de electricidad verde. Todo comenzó con la mina Zaldívar, 50% propiedad de la canadiense Barrick Gold y 50% de la chilena Antofagasta Minerals. A 3,300 m de altura inició sus operaciones en 1995 como mina de oro y fue migrando a cobre y en 2017 produjo 103,000 Tn de cátodos. Firmaron un PPA con la eléctrica Colbún convirtiéndose en la primera minera de cobre del mundo de consumo 100% renovables (hidráulica, solar y eólica). Fue en 2020 cuando empezó este consumo de 550 GWh anuales que produce una reducción de 350 mil Tn de CO2e.
BHP, Collahuasi, Teck y El Abra
Tal es el compromiso por el consumo de renovables en Chile, que BHP pagó más de US$ 780 millones para cancelar el contrato con AES Gener de los PPA vigentes para las minas La Escondida y Minera Spence.
Entre enero y agosto (2021) la mina de cobre más grande del mundo, La Escondida, funciona con 100% de energías renovables mediante un PPA a un precio un 20% menor a la que lo hacían con un mix con combustibles fósiles. Un total de 6 TWh anuales: 3 TWh con Enel y 3 TWh con Colbun.
Otros grandes PPA de renovables en Chile han sido:
ν Collahuasi firmó 1 TWh anual con Enel en 2020.
ν Anglo American firmó 3 TWh anuales con Enel Green Power Chile en 2019.
ν Sin olvidar la nueva instalación ya operativa de 100 MW de CSP y 17 horas de almacenamiento de Cerro Dominador en el norte de Chile (ver Figura 21).
ν En el mix de renovables en Chile se encuentra la instalación geotérmica de Enel Green Power Cerro Pabellón (ver Figura 22) que, además, tiene una minired que incluye hidrógeno y energía solar PV a 3,800 m de altitud.
Por último cabe destacar la producción geotérmica de las centrales islandesas Svartsengi y Reykjanes de Alterra Corp (Pan American Silver Corporation) que producen energía para el refino de aluminio de Rio Tinto.
Minería verde de la electromovilidad
Minería subterránea
Las principales ventajas de electrificar una mina subterránea son: reducción costos de ventilación, transporte, vibraciones, gases del diésel, calor emitido por los equipos diésel y menos polvo, además de incrementar su licencia para operar y la reputación de la empresa.
Borden (Newmont, Canadá)
Newmont electrificó el 100% la mina Borden en Chapleau (Ontario, Canadá). Esta mina subterránea conectada a la red se ha abastecido de una flota eléctrica de Sandvik, MacLean y Medatech que ahorra anualmente:
ν 2 millones de litros de diésel y un millón de propano.
ν US$ 7.2 millones.
ν Eficiencia energética por ventilación 33 GWh.
ν Reduce 7,000 Tn de CO2e (un 70% de la reducción de la línea base).
Se han reemplazado los equipos de diésel para perforación, voladura, atornillado y transporte con alternativas de baterías. Actualmente, la exploración ya se hace con vehículos eléctricos. Con ahorros a la mitad del costo de ventilación y de diésel y mantenimiento de la flota. Los camiones eléctricos tienen alrededor de 1,000 piezas menos que los diésel.
En la actualidad un conjunto de 5 minas canadienses subterráneas está en procesos de electrificación 100% de sus instalaciones.
Mina Macassa (Kirkland Lake Gold, Canadá)
En 2019 la mina subterránea canadiense (https://www.kl.gold/home/default.aspx) se encontraba al 80% electrificada con ocho camiones Artisan (20-50 Tn) y 25 excavadoras con la misma respuesta que las de diésel. Este equipamiento eléctrico tiene una capacidad de carga mayor, son más rápidos y las baterías con mayor autonomía y rapidez de carga.
Hoy en día esta empresa tiene la menor intensidad de carbono del mundo en 48 Kg de CO2e por onza.
Transporte de mineros y electromovilidad
El electrotransporte para mineros tiene su protagonismo en Finlandia, Suecia, Chile y Perú.
ν En el caso chileno tenemos a Anglo American con 20 autobuses y a Codelco que, además, ha estado probando vehículos 4×4.
ν En el Perú, Gold Fields con Engie transporta mineros a sus instalaciones y cuentan con la electrolinera más alta del mundo a 4,000 m.
ν Boliden usa camiones electroguiados en dos minas de Suecia con una reducción del 80% de CO2e y menores costos de operación.
Conclusión
Si bien hace siete años el desarrollo de energías limpias (solar PV, solar térmica, eólica y baterías) en minería eran proyectos piloto, en la actualidad se han convertido en activos de alto valor económico, ambiental y social, y han demostrado una fiabilidad superior a activos fósiles. La disponibilidad de estas en 24/7 es cuestión de tiempo, no más de 5 años. Si usted es ingeniero de minas, accionista o ejecutivo tenga por seguro que ya no es el futuro, es el hoy de la minería moderna.
Y, además, recuerde que: “sin minería, no hay renovables ni electromovilidad. Sin minería no podemos combatir el cambio climático. Pero ¿minería fósil o minería verde y climática? Yo lo tengo claro, ¿Y usted?
