این معادن که اغلب در اقلیم‌های بسیار گرم یا بسیار سرد واقع شده‌اند، برای حفظ تداوم عملیات و ایمنی نیروی انسانی، نیازمند تأمین انرژی پایدار، قابل‌اعتماد و منعطف هستند. اما همین تأمین انرژی، در چنین شرایط محیطی دشوار، به یکی از چالش‌های فزاینده بدل شده است.
اهمیت این مسئله نه‌فقط در تأمین برق برای تجهیزات سنگین و عملیات‌های استخراجی، بلکه در تضمین سلامت و جان کارگران، حفظ زیرساخت‌های حیاتی، و در نهایت حفظ چرخه‌ی تولید و درآمدزایی شرکت‌های معدنی نهفته است. از سوی دیگر، نباید فراموش کرد که معادن هم در افزایش گازهای گلخانه‌ای نقش دارند و هم از نتایج آن به‌طور مستقیم آسیب می‌بینند. این چرخه‌ی متناقض، موقعیتی پیچیده و بحرانی را برای صنعت معدن در قرن بیست‌ویکم رقم زده است.

بررسی‌ها و آمارهای ارائه‌شده توسط نهادهای بین‌المللی همچون سازمان هواشناسی جهانی (WMO) و دفتر کاهش خطر بلایای سازمان ملل نشان می‌دهند که تعداد و شدت رویدادهای شدید اقلیمی از سال ۲۰۰۰ به این‌سو به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافته است. وقوع سیل‌های گسترده، آتش‌سوزی‌های جنگلی، یخبندان‌های شدید و امواج گرمای بی‌سابقه، تنها بخشی از سناریوهایی هستند که معادن سطحی باید برای آن‌ها آمادگی داشته باشند. در این میان، معادنی که در مناطق دور از شبکه‌های برق مرکزی قرار دارند، با مشکلات پیچیده‌تری مواجه‌اند؛ چراکه هم باید انرژی موردنیاز خود را در محل تأمین کنند و هم در برابر خطرات محیطی تاب‌آوری نشان دهند.

در سال‌های اخیر، بسیاری از معادن با درک این واقعیت که اتکا صرف به ژنراتورهای دیزلی سنتی پاسخگوی نیازهای امروز نیست، به‌سوی سیستم‌های ترکیبی (hybrid systems) روی آورده‌اند. ترکیب انرژی‌های تجدیدپذیر نظیر خورشیدی و هیدروژنی با ذخیره‌سازهای انرژی و ژن‌ست‌های کم‌مصرف، راهکاری است که می‌تواند در مقابل نوسانات دمایی و قطع احتمالی برق از تاب‌آوری بیشتری برخوردار باشد. البته این راهکارها نیز خود نیازمند طراحی دقیق، سرمایه‌گذاری هوشمندانه و درک عمیق از شرایط اقلیمی منطقه‌ی معدن هستند.

همچنین نمی‌توان از نقش طراحی زیرساخت‌های فنی، به‌ویژه کابل‌های برق، در موفقیت چنین سیستم‌هایی چشم‌پوشی کرد. کابل‌هایی که باید نه‌تنها در برابر سرمای منفی شصت درجه، بلکه در برابر آتش‌سوزی‌های گسترده یا حمله‌ی جوندگان در مناطق گرم مقاوم باشند، نیازمند فناوری‌ها و مواد اولیه‌ای بسیار پیشرفته‌اند. از این‌رو، شرکت‌های تأمین‌کننده‌ی تجهیزات معدنی نیز به‌طور فزاینده‌ای در حال نوآوری برای پاسخ به این نیازها هستند.

از سوی دیگر، استفاده از میکروگریدها (شبکه‌های کوچک انرژی) که با انعطاف‌پذیری بالا توانایی تطبیق با شرایط مختلف را دارند، چشم‌انداز آینده‌ی معادن به‌ویژه در مناطق دورافتاده را تغییر داده‌اند. این سیستم‌ها نه‌تنها در مصرف بهینه‌ی انرژی مؤثرند، بلکه با کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، به معادن کمک می‌کنند تا در مسیر پایداری زیست‌محیطی حرکت کنند.

در نهایت، صنعت معدن امروز در نقطه‌ای ایستاده است که باید میان بقای اقتصادی و مسئولیت‌پذیری محیط‌زیستی، توازن برقرار کند. تأمین انرژی در شرایط اقلیمی شدید، دیگر تنها یک دغدغه‌ی فنی نیست، بلکه به بخشی اساسی از استراتژی بقای این صنعت تبدیل شده است. مقاله‌ی پیش رو با بررسی چالش‌ها، راهکارها و تجربه‌های موفق جهانی، تلاشی است برای روشن‌سازی این مسیر پیچیده و یافتن راه‌هایی نو برای تاب‌آوری بیشتر در برابر طوفان‌های اقلیمی آینده.

حال سوالی که مطرح می‌‎شود این است که با تغییرات شدید اقلیمی، معادن دورافتاده چگونه نوسانات دما را مدیریت کرده و تأمین برق پایدار را تضمین می‌کنند؟

در جواب باید گفت: معادن امروزه باید تأثیر تغییرات اقلیمی را در عملیات خود در نظر بگیرند. معادن دورافتاده بیش از پیش در معرض دماها و الگوهای آب‌وهوایی شدید قرار گرفته‌اند. علت اصلی این مسئله تغییرات اقلیمی است؛ گزارش دفتر سازمان ملل برای کاهش خطر بلایا نشان می‌دهد که تعداد و شدت رویدادهای شدید آب‌وهوایی مرتبط با اقلیم از دوره ۱۹۸۰–۱۹۹۹ تا ۲۰۰۰–۲۰۱۹ حدود ۸۳٪ افزایش یافته است.

سازمان جهانی هواشناسی (WMO) پیش‌بینی می‌کند که از سال ۲۰۲۵ به بعد، وقوع سیل‌های بزرگ، خشکسالی‌ها و آتش‌سوزی‌های گسترده افزایش خواهد یافت. چه در بیابان‌های سوزان و چه در شرایط قطبی، عملیات‌های معدنی به شدت در معرض آسیب‌های ناشی از تغییرات اقلیمی و نوسانات دمایی هستند. زیرساخت‌های برق نیز به همین ترتیب آسیب‌پذیرند، که می‌تواند منجر به قطعی برق و اختلال در عملیات شود؛ امری که برای معادن هزینه‌بر و غیرقابل تحمل است. گزارش ابتکار مالی برنامه محیط زیست سازمان ملل بیان می‌کند: «افزایش عدم قطعیت در شرایط فیزیکی منجر به کاهش عملکرد و قابلیت اطمینان دارایی‌های تولید برق می‌شود و خطر خرابی و خاموشی را بیشتر می‌کند.»

معادنی که از شبکه‌های برق مرکزی دور هستند، در حال تنوع‌بخشی و ترکیب منابع انرژی در محل خود هستند تا در برابر اختلالات محیطی مقاوم‌تر شوند. در همین زمینه روزگار معدن به بررسی راهکارهای در حال توسعه و ارتباط بین معدن، انرژی و اقلیم می‌پردازد.

تأثیر اقلیم‌های شدید بر تأمین برق معادن
ذخایر باارزش مواد معدنی حیاتی معمولاً در اقلیم‌های شدید قرار دارند: از فلزات در مناطق دورافتاده استرالیا با دمای ۵۰ درجه سانتیگراد گرفته تا معادن کانادا با دماهایی که در زمستان به منفی ۶۰ درجه می‌رسد. در معرض عناصر طبیعی بودن، دماهای نامساعد و وقایع جوی ناشی از آن می‌تواند آسیب‌های شدیدی به عملیات معادن سطحی، خطوط راه‌آهن، جاده‌ها و زیرساخت‌های برقی وارد کند.

در سال ۲۰۲۳، بیش از ۴۰۰ آتش‌سوزی جنگلی در کانادا رخ داد که دسترسی به زمین‌ها را ممنوع کرد و موجب قطع خطوط برق و توقف حمل‌ونقل محصولات شد و شرکت‌هایی چون Iron Ore Company of Canada (با مالکیت عمده Rio Tinto) و Hecla Mining را تحت تأثیر قرار داد.

مصرف برق معادن بسته به نوع و اندازه معدن متفاوت است. برای عملیات روزانه معادن سطحی (که بیشتر شامل خردایش و آسیاب است)، مصرف روزانه به طور متوسط ۱.۵ مگاوات به ازای هر ۱۰۰۰ تن تخمین زده می‌شود. این نیاز با نوسانات ولتاژ، پیچیدگی سیستم‌های اتصال به زمین و استفاده مداوم از ماشین‌آلات سنگین پیچیده‌تر می‌شود. قطع برق در مناطق دورافتاده نه تنها باعث از دست رفتن تولید و سود می‌شود بلکه جان کارگران را نیز در معرض خطر دماهای مرگبار قرار می‌دهد.

همچنین معادن دورافتاده معمولاً با برنامه‌های پروازی کار می‌کنند؛ به این معنا که کارگران در کمپ‌هایی اسکان دارند که نیازمند مصرف بیشتر انرژی برای گرمایش یا سرمایش شدید هستند. با افزایش فشار تقاضای انرژی، شرکت‌های معدنی متوجه شده‌اند که دیگر نمی‌توانند تنها به منابع سنتی متکی باشند. اتصال به شبکه‌های برق مرکزی نیز راهکار قطعی نیست، چرا که این شبکه‌ها خود در برابر تنش‌های دمایی آسیب‌پذیرند.

علاوه بر این، تسلط تاریخی دیزل ژنراتورها در معادن تغییر کرده است. ژنراتورها اکنون به عنوان پشتیبان در سیستم‌های ترکیبی به کار می‌روند، هرچند خودشان نیز نسبت به دماهای شدید حساس هستند.

جردن پاکت، کارشناس ارتباطات شرکت Bergen Engines توضیح می‌دهد: «در اقلیم‌های گرم باید به خطر گرم‌شدگی بیش از حد توجه کرد، بنابراین تجهیزات باید سیستم‌های خنک‌کننده داشته باشند. سوخت دیزل نیز در گرما سریع‌تر فاسد می‌شود و نیاز به نظارت دقیق‌تر دارد.

در اقلیم‌های سرد، گرانروی سوخت مشکل‌ساز می‌شود؛ یعنی در دماهای پایین سوخت غلیظ می‌شود که باعث دشواری در استارت و کاهش کارایی احتراق می‌گردد.» با توجه به تفاوت عملکرد منابع انرژی در اقلیم‌های مختلف، معادن امروزی با استفاده از راهکارهای تأمین محلی و متنوع، خود را با دماهای شدید وفق داده‌اند.

طراحی کابل برق برای دماهای شدید
کابل‌های برق همچنان بخش جدایی‌ناپذیر از زیرساخت‌های معدنی هستند. شرکت‌هایی مانند Tratos Group که به مشتریان معدنی در دورافتاده‌ترین نقاط جهان خدمات می‌دهند، در حال نوآوری در مواد و طراحی کابل برای مقابله با دماهای شدید هستند.

پائولو براگانی، مدیر فروش Tratos می‌گوید: «یخ‌زدگی از ذوب‌شدگی شایع‌تر است، چراکه کابل‌ها معمولاً تا دمای ۷۰ درجه سانتیگراد مقاومند.»

عامل اصلی، ماده اولیه است. «بیشتر کابل‌ها از PVC (پلی‌وینیل کلراید) ساخته شده‌اند که در دماهای -۴۰ درجه سانتیگراد و کمتر شروع به سخت‌شدن و ترک خوردن می‌کند. استفاده از لاستیک طبیعی تخصصی می‌تواند برای معادن دورافتاده سرمایه‌گذاری خوبی باشد، چون تا دمای -۶۰ درجه سانتیگراد مقاوم است.» مواد دیگر با پایداری حرارتی بالا شامل فایبرگلاس، سیلیکون و PTFE هستند.

براگانی اضافه می‌کند که حفظ جریان مداوم برق در کابل، از یخ‌زدگی جلوگیری می‌کند: «جریان برق گرما تولید می‌کند، بنابراین کابل‌ها حدود ۲۵ درجه سانتیگراد گرم می‌مانند. اگر در سرما کابل را بدون برق رها کنید، مشکلات شروع می‌شوند.»

در مقابل، آتش نیز تهدید بزرگی برای کابل‌هاست. در معادن به دلیل وجود مواد قابل اشتعال یا قابل احتراق خودبخودی، خطر آتش‌سوزی بالاست و این خطر با افزایش آتش‌سوزی‌های طبیعی شدیدتر شده است.

براگانی می‌گوید: «ما کابل‌هایی می‌سازیم که تا ۵۰۰ درجه سانتیگراد مقاومت دارند، اما اگر آتش بیش از سه ساعت طول بکشد، کاری نمی‌توان کرد.»

همچنین، اقلیم‌های گرم‌تر خطرات دیگری مانند حمله حشرات را نیز به همراه دارند. به گفته‌ی براگانی، «استرالیا با مشکل شدید موریانه و جوندگان روبروست. اگر کابل‌ها خورده شوند و کابل جایگزین هم در انبار موجود نباشد، ممکن است تا ۲۰ هفته تأمین برق متوقف شود؛ چون تولید کابل‌های جدید این مدت زمان می‌برد.»

با در نظر گرفتن همه این عوامل محیطی، کابل‌های تخصصی می‌توانند دماهای شدید را تحمل کرده و تجهیزات سنگین و شبکه منابع انرژی توزیع‌شده را به طور مطمئن تغذیه کنند.

هم‌افزایی منابع انرژی در معادن
ایجاد یک شبکه کوچک (مایکروگرید) نیازمند سرمایه‌گذاری‌های متنوع برای اتصال انرژی‌های تجدیدپذیر، منابع متعارف و سیستم‌های ذخیره‌سازی متناسب با محیط‌های خاص است.

مطالعات مجله Energy Strategy Reviews نشان می‌دهد که انرژی خورشیدی محبوب‌ترین منبع تجدیدپذیر در معادن است، ولی یادآور می‌شود که «هر نوع انرژی مزایا و معایب خود را دارد و سیستم‌های ترکیبی می‌توانند مزایای چند فناوری را با هم هم‌افزا کنند.»

سرمایه‌گذاری راهبردی با توجه به موقعیت جغرافیایی معدن حیاتی است. برای نمونه، شرکت Rio Tinto در منطقه پیلبارا استرالیا که بیشترین ساعات آفتابی را دارد، ۶۰۰ میلیون دلار برای ساخت دو نیروگاه خورشیدی ۱۰۰ مگاواتی با ۲۰۰ مگاوات ساعت ذخیره‌سازی باتری (BESS) تا سال ۲۰۲۶ سرمایه‌گذاری می‌کند.

وارن اسمیت، مدیر بازار جهانی معدن شرکت مهندسی John Crane به مجله MINE می‌گوید که در کنار خورشید و BESS، به قدرت هیدروژن نیز امید زیادی دارد: «ما شاهد حرکت معادن بزرگ به سوی انرژی‌های جدید هستیم. Anglo American هم‌اکنون وسایل نقلیه خودران با سلول‌های سوختی هیدروژنی را آزمایش می‌کند.»

سلول‌های سوختی هیدروژنی در شرایط دمایی شدید نسبت به باتری‌های الکتریکی عملکرد بهتری دارند و برای معادن دورافتاده آینده امیدوارکننده هستند.

در مناطق سرد، گاز طبیعی مایع (LNG) نیز جایگزین مناسبی برای سوخت‌های فسیلی پرانتشار است. به عنوان مثال، در یک معدن نقره دورافتاده در بریتیش کلمبیا، یک «خط لوله مجازی LNG» برای تغذیه پنج ژنراتور ۱.۳ مگاواتی ساخته شده تا سرمای -۵۵ درجه سانتیگراد را تحمل کند.

فرصت‌های بسیاری برای ترکیب منابع انرژی در مایکروگریدهای معدنی وجود دارد. برای نمونه، شرکت Gold Fields در استرالیای غربی چند نمونه موفق از این سیستم‌ها را اداره می‌کند.

پاگت تأکید می‌کند که ژن‌ست‌های ترکیبی نقش حمایتی دارند: «در زمان دسترسی به انرژی تجدیدپذیر، بیشتر بار تأمین می‌شود؛ اما در صورت بروز حوادث طبیعی، ژن‌ست‌های کم‌انتشار در عرض چند دقیقه وارد مدار می‌شوند.»

آینده‌نگری در تأمین انرژی معادن
رابطه پیچیده معدن و تغییرات اقلیمی بدین معناست که معادن هم در انتشار گازهای گلخانه‌ای سهم دارند و هم از تغییرات دمایی آسیب می‌بینند.

شرکت‌های معدنی هنگام برنامه‌ریزی سیستم‌های انرژی پاک‌تر باید پیش‌بینی‌های بلندمدت اقلیمی مناطق عملیاتی و چرخه عمر معدن را در نظر بگیرند.

پاگت اذعان می‌کند که برخی اپراتورهای معدنی در مقابل گذار به انرژی‌های پایدار محتاط هستند، اما می‌افزاید: «با افزایش رویدادهای شدید آب‌وهوایی، مایکروگریدهای تجدیدپذیر ترکیبی گزینه‌های خوبی هستند چون برای تغییرات ناگهانی طراحی شده‌اند.»

اسمیت در پایان می‌گوید: «امروز در صنعت معدن درباره قابلیت اطمینان صحبت می‌شود، چیزی که قبلاً مطرح نبود. صرفه‌جویی در انرژی بسیار مهم است و این با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته محقق می‌شود.»
منبع: روزنامه روزگار معدن