Optimal Allocation of Renewable Energy for the Mining Industry: From Diesel Dependency to Sustainable Autonomy

Masedo Arana, Ignacio

3. term

Energy Engineering, Master

2025

2025-12-18

59

Denne afhandling adresserer, hvordan fjernliggende mineanlæg kan gå fra dieselafhængighed til en pålidelig, overvejende vedvarende elforsyning. Projektet designer og evaluerer et ø-driftende solcelle–batterisystem (PV–BESS) til en mine med fokus på realistiske effekt- og SOC-profiler samt en driftsstrategi, der minimerer behovet for fossile brændsler. Metoden er teknisk (ikke-økonomisk) og bygger på REopt som en mixed-integer linear programming-model med årlig horisont og 15-minutters tidsopløsning, som indregner effekt- og energigrænser, virkningsgrader og SOC-bånd. Lasten struktureres i driftsklasser (kritisk og flytbar) for at afspejle driftsprioriteter og fleksibilitet. Tre scenarier analyseres: (1) fire PV-størrelser under to driftstilstande, med og uden curtailment, for at belyse kompromiset mellem curtailment og krav til BESS; (2) følsomhed for årets initiale SOC (høj/mellem/lav) med og uden curtailment, for at se hvordan optimal BESS-størrelse og styring påvirkes; og (3) indføring af en dieselgenerator med en årlig brugsramme for at begrænse BESS’ effekt/energi og analysere uger med lav indstråling. Resultaterne (som præsenteret i projektets synopsis) viser, at PV–BESS kan konfigureres til at dække efterspørgslen; at tilladt curtailment og et hensigtsmæssigt initialt SOC reducerer belastningen på BESS; og at et begrænset dieselsupplement kan nedbringe størrelseskravene, men svækker målet om vedvarende autonomi. Arbejdet bidrager med en praktisk, højopløst optimerings- og dispatchramme, som kan understøtte lokationsspecifik energiledelse i minedrift.

This thesis investigates how remote mining sites can transition from diesel dependency to a reliable, predominantly renewable power supply. It designs and evaluates an islanded photovoltaic–battery energy storage (PV–BESS) system for a mine, aiming to produce realistic power and state-of-charge (SOC) profiles and a dispatch strategy that minimizes fossil fuel reliance. The approach is technical rather than economic and uses REopt as a mixed-integer linear programming model over a full year at 15-minute resolution, capturing power and energy limits, efficiencies, and SOC bands. The site load is structured into operational classes (critical and deferrable) to reflect priorities and flexibility. Three scenarios are analyzed: (1) four PV sizes under two operating modes, with and without curtailment, to explore the trade-off between curtailment and BESS requirements; (2) sensitivity to the year’s initial SOC (high/medium/low), with and without curtailment, to assess effects on optimal BESS size and management; and (3) inclusion of a diesel generator with an annual usage quota to limit BESS power/energy and examine low-irradiance weeks. Findings reported in the synopsis indicate that PV–BESS configurations can meet demand; allowing PV curtailment and selecting an appropriate initial SOC reduce battery requirements; and adding limited diesel backup decreases asset sizes but compromises the goal of renewable autonomy. The work provides a practical, high-resolution optimization and dispatch framework to support site-specific energy management in mining.

[This abstract was generated with the help of AI]

Microgrid ; BESS ; Mining ; HES ; Optimization ; Battery sizing

Download
View record in AAU Student Projects