Bergbau im Zeitalter der Elektrifizierung: Wie Gleichstrom-technologie den Wandel zur Offroad-E-Mobilität antreibt
E-Autos, Elektrobusse und -lastwagen sind in den letzten Jahren immer häufiger auf der Straße zu sehen. Geht es jedoch um Offroad- und schwere Nutzfahrzeuge für den Bau und den Bergbau, ist Diesel nach wie vor die vorherrschende Antriebstechnologie. Interessanterweise begannen Bergbauunternehmen zwar bereits Ende des 19. Jahrhunderts, Elektrizität als sicherere und effizientere Alternative zu kohlebetriebenen Dampfmaschinen zu nutzen. Doch die Einführung des Dieselmotors brachte entscheidendere Vorteile in Bezug auf Mobilität, Flexibilität und Effizienz. Im Jahr 2021 entfielen noch immer beeindruckende 46% des gesamten Energieverbrauchs einer Mine auf dieselbetriebene Fahrzeuge.[1]
Mit einem geschätzten Anteil von zwei bis drei Prozent an den weltweiten CO₂-Emissionen spielt der Bergbau eine Schlüsselrolle beim Übergang zu einer klimaneutralen Wirtschaft, die auf die Vorteile der Elektrifizierung durch erneuerbare Energien setzt. Als eine der energieintensivsten Branchen muss der Sektor laut McKinsey seine Emissionen bis 2050 um mindestens 85 % senken – eine Herausforderung, gilt der Bergbau doch als schwer zu dekarbonisieren. [2] Gleichzeitig steigt der Druck von Kunden, Investoren und Regierungen, die von der Branche konkrete Fortschritte in Richtung Nachhaltigkeit (und Elektrifizierung) fordern.
Schlüsselrolle in der Energiewende
Gleichzeitig ist eine produktive Bergbauindustrie, die ihre Produktionsleistung nicht nur aufrechterhält, sondern erheblich steigert, entscheidend für eine klimaneutrale Zukunft. Handys, Batterien, Ladeinfrastruktur, Windkraftanlagen und viele weitere Technologien sind auf geförderte Erze angewiesen. Erze und Metalle sind essenziell für Mobiltelefone, Batteriespeicher, Ladeinfrastruktur, Windkraftanlagen und vieles mehr. Die Produktion von Lithium – zentraler Bestandteil moderner Batterietechnologie – wird laut der Rohstoffprognose von GlobalData bis 2030 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von fast 14 % steigen und könnte dennoch nicht ausreichen, um die wachsende Nachfrage zu decken.[3]
Bergbauunternehmen stehen daher vor der doppelten Herausforderung ihre Emissionen zu reduzieren und gleichzeitig ihre Produktivität aufrechtzuerhalten bzw. zu steigern. Gleichstromtechnologie und innovative elektromechanische Komponenten sind zentrale Bausteine für diese Transformation – unabhängig davon, ob Unternehmen primär ihre Scope-1-Emissionen aus dem laufenden Betrieb oder ihre Scope-2-Emissionen aus zugekaufter oder selbst erzeugter Energie minimieren wollen. Viele Bergbauunternehmen setzen aktuell auf Maßnahmen zur Senkung von Scope-2-Emissionen, da diese in der Regel schneller und kostengünstiger umsetzbar sind. Viele schließen Stromabnahmeverträge (Power Purchase Agreements, PPA) mit erneuerbaren Energielieferanten ab oder beginnen, Wind- und Solarparks sowie die dazugehörige Gleichstrominfrastruktur direkt vor Ort zu installieren.
Um ihre langfristigen Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, müssen Bergbauunternehmen jedoch sowohl ihre Scope-1- als auch ihre Scope-2-Emissionen erheblich senken, oft durch aufeinander abgestimmte Strategien. Infolgedessen werden immer mehr Elektrifizierungstechnologien für Schwerlastmaschinen technisch umsetzbar und wirtschaftlich tragfähig. Diese erfordern jedoch fortschrittliche elektromechanische Komponenten, die den extremen Bedingungen im Tage- und Untertagebau standhalten können.
Mehr Effizienz, weniger Emissionen: Vorteile des elektrifizierten Bergbaus
Durch die Fortschritte in der Batterietechnologie – höhere Energiedichte, schnellere Ladezeiten und längere Lebensdauer – integrieren Bergbau-Erstausrüster zunehmend elektrische Antriebstechnologien in ihre Maschinenpalette, darunter elektrische Muldenkipper, elektrische Untertagefahrzeuge (die den Bedarf an aufwendigen Belüftungssystemen reduzieren), Transportsysteme und Hilfsmaschinen. Da auch die Ladeinfrastruktur für elektrische oder hybride Muldenkipper stetig verbessert wird, setzen Bergbauunternehmen verstärkt auf elektrifizierte Maschinen, die neben geringeren Wartungskosten auch betriebliche Vorteile wie steilere Rampen, niedrigere Abraumverhältnisse und weniger Stillstandzeiten bieten. Laut McKinsey könnte eine vollständig elektrifizierte Mine mit erneuerbaren Energiequellen zudem ihren CO₂-Fußabdruck um 60 bis 80 % senken, was nicht nur Emissionen reduziert, sondern auch wirtschaftliche Vorteile durch vermiedene CO₂-Abgaben oder mögliche Preisaufschläge für nachhaltigere Produktion bietet.[4]
Zusätzlich verspricht die Elektrifizierung auch aus betriebswirtschaftlicher Sicht enorme Vorteile: Die Energiekosten können um bis zu 40 bis 70 %, die Wartungskosten um etwa 30 % reduziert werden.[5] Laut einer aktuellen IDTechEx-Analyse verursacht ein einzelner 150-Tonnen-Diesel-Muldenkipper jährlich Treibstoffkosten von über 850.000 USD – durch Elektrifizierung könnten über die gesamte Nutzungsdauer mehr als 5,5 Millionen USD eingespart werden. Infolgedessen boomt der Markt für elektrische Bergbautechnik: Bis 2044 wird ein Marktvolumen von über 23 Milliarden USD erwartet, mit einer jährlichen Wachstumsrate von 32 %.[6]
„Wer die Hitze nicht verträgt, hat in der Küche nichts verloren“
In elektrischen Bergbaufahrzeugen müssen elektromechanische Komponenten auch unter härtesten Bedingungen leistungsfähig, zuverlässig und sicher arbeiten. Der Tagebau und der Untertagebau erfordern Systeme, die mit hohen Spannungen und Strömen umgehen und gleichzeitig extremen Umweltbedingungen standhalten – von staub- und schmutzbelasteten Umgebungen über hohe Stoß- und Vibrationsbelastungen bis hin zu Temperaturen zwischen -50 und +50 Grad Celsius. Sicherheit spielt dabei eine zentrale Rolle: Durch ihre Fähigkeit zur Lichtbogenlöschung minimieren Schütze das Risiko von Kurzschlüssen und verhindern damit Brände sowie Schäden an den Nutzfahrzeugen.
Die Eddicy-CP-Schütze für elektrische Muldenkipper sowie die C320-Schütze für weitere Maschinen im Tage- und Untertagebau bieten maximale Zuverlässigkeit und Sicherheit – selbst im Fehlerfall. Sie schalten und schützen die im Bergbau erforderlichen Hochspannungsstromkreise und gewährleisten so einen unterbrechungsfreien Betrieb. Die Lichtbogenlöschung im Gleichstromkreis erfolgt ausschließlich permanent-magnetisch. Diese patentierte Technologie gewährleistet volle Bidirektionalität, sodass Lasten unabhängig vom Lade- oder Entladezustand sicher geschaltet werden können.
Neben der Sicherheit zählt die Betriebsverfügbarkeit zu den wichtigsten Kennzahlen im Bergbau: Da Stillstandzeiten enorme finanzielle Auswirkungen haben, streben Betreiber eine Verfügbarkeit von mindestens 90 Prozent an. Die CP-Baureihe trägt dazu bei, indem sie längere Betriebszeiten bei minimalem Wartungsaufwand ermöglicht: So lassen sich die Hauptkontaktstücke werkzeuglos inspizieren und die Löschkammern ohne Werkzeug austauschen. Zudem ist die Serie bereits für das zukünftige Megawatt-Ladesystem (MCS) für große batterieelektrische Fahrzeuge gerüstet und unterstützt Spannungen bis 1.250 Volt sowie Ströme bis 3.000 Ampere. Nicht zuletzt bieten die kompakten und modular aufgebauten Hochleistungs-Schütze flexible Konfigurationsmöglichkeiten für unterschiedlichste Anwendungen im Bergbau.
Intelligentes Energiemanagement als Schlüssel zu nachhaltigem Bergbau
Die Elektrifizierung des Bergbausektors ist herausfordernd. Neben technologischen Einschränkungen und hohe Anfangsinvestitionen sind es vor allem logistische Hürden, die insbesondere in entlegenen Abbaugebieten den Übergang erschweren. Der Wechsel von Diesel auf (erneuerbare) elektrische Energie setzt ein intelligentes Energiemanagement voraus, um den stark steigenden Strombedarf und die Anforderungen schneller Ladeinfrastrukturen zu bewältigen: Berechnungen zeigen, dass eine beispielhafte Eisenerz-Tagebaumine, die ihre 27 dieselbetriebenen Muldenkipper sowie die zugehörigen Lade- und Hilfssysteme auf elektrische Antriebe umstellt, ihren Strombedarf verdoppeln könnte.[7]
Bergbauunternehmen, die auf Gleichstromtechnologie setzen – etwa durch den Ausbau von Netzanschlüssen, den Einsatz von Gleichstrom-Mikronetzen mit erneuerbaren Energien und Batteriespeichern für eine autarke Stromversorgung bis hin zu leistungsfähigen (Megawatt-)Ladestationen –, können ihre Kosten besser kontrollieren und ihren CO₂-Fußabdruck reduzieren. Durch den Einsatz elektrischer Schwerlastfahrzeuge und anderem elektrischem Bergbauequipment können sie ihre Betriebskosten und ihren CO₂-Ausstoß senken und gleichzeitig die für die weltweite Energiewende notwendige Produktivität sicherstellen.
Referenzen
[1] CEEC International: Coalition for Minerals Efficiency, Mining Energy Consumption 2021, MINING ENERGY CONSUMPTION 2021 - CEEC (Coalition for Eco Efficient Comminution)
[2] McKinsey, Climate risk and decarbonization: What every mining CEO needs to know, 2020.
[3] Mine, “2024 in data: the trends that shaped the mining industry”, Issue 148, 2025.
[4] McKinsey, Mining electrification could double their electricity demand, 2023.
[5] Ibid.
[6] State of Play, Powering the Future: The Electrification Evolution in Mining, 2024.
[7] McKinsey, Mining electrification could double their electricity demand, 2023.