gscienceMining Science and Technology (Russia)Горные науки и технологии2500-0632The National University of Science and Technology MISiIS (NUST MISIS)10.17073/2500-0632-2023-03-100gscience-556Research ArticlePOWER ENGINEERING, AUTOMATION, AND ENERGY PERFORMANCEЭНЕРГЕТИКА, АВТОМАТИЗАЦИЯ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬInternal and cross sectional benchmarking of electrical energy use in opencast coal mineВнутренний и перекрестный сопоставительный анализ потребления электроэнергии на угольных разрезахhttps://orcid.org/0000-0003-2941-3047ТопноС. А.TopnoS. A.

Сима Ашишан Топно – главный исследователь

Нагпур

Scopus ID 57202512585

Seema Ashishan Topno – Principal Investigator

Nagpur

Scopus ID 57202512585

seematopno@rediffmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9879-2928УмреБ. С.UmreB. S.

Бхимрао Ситарам Умре – доктор наук (электротехника), профессор кафедры электротехники

Нагпур

Scopus ID 24483922300

Bhimrao Sitaram Umre – Ph. D. (Electrical Engineering), Professor, Department of Electrical Engineering

Nagpur

Scopus ID 24483922300

bsumre@rediffmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3806-7908АварМ. В.AwareM. V.

Мохан Виталрао Авар – доктор наук (электротехника), профессор кафедры электротехники

Нагпур

Scopus ID 6602631834

Mohan Vithalrao Aware – Ph. D. (Electrical Engineering), Professor, Department of Electrical Engineering

Nagpur

Scopus ID 6602631834

mvaware@eee.vnit.ac.inhttps://orcid.org/0000-0001-8924-6741СахуЛ. К.SahooL. K.

Лалит Кумар Саху – главный исследователь

Нагпур

Scopus ID 55901599900

Lalit Kumar Sahoo – Principal Investigator

Nagpur

Scopus ID 55901599900

lalitsahoo@yahoo.co.inCSIR – Центральный институт горного дела и научно-исследовательских работ по изучению и использованию топлива, Исследовательский центр Нагпура ; Национальный институт технологии им. М. ВисвесараяИндияCSIR-Central Institute of Mining & Fuel Research, Nagpur Research Centre ; Visvesvaraya National Institute of TechnologyIndiaНациональный институт технологии им. М. ВисвесараяИндияVisvesvaraya National Institute of TechnologyIndiaCSIR – Центральный институт горного дела и научно-исследовательских работ по изучению и использованию топлива, Исследовательский центр НагпураИндияCSIR-Central Institute of Mining & Fuel Research, Nagpur Research CentreIndia20230810202383232244Copyright © Topno S., Umre B., Aware M., Sahoo L., 20232023Топно С., Умре Б., Авар М., Саху Л.Topno S., Umre B., Aware M., Sahoo L.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mst.misis.ru/jour/article/view/556

Electrical energy consumption in the opencast coal mine is very high. Electric shovels, pumps and coal handling plants consume 75% of the total electricity consumption of an opencast coal mine. In this paper, a modelling framework has been developed for electrical energy use benchmarking (internal as well as cross-sectional) of the mine. To develop a mine specific model for benchmarking electrical energy use statistical approach (linear regression method) has been applied. Specific power consumption (SPC) is used as a benchmarking index to assess the operating energy performance of a specific mine and multiple coal mines of India based on the field studies. Seasonal analysis of the electrical energy usage has also been analysed. Our results show the benchmark SPC as 0.50 kWh/t and the energy-saving potential as 10.7% for a single mine and the benchmark SPC of multiple coal mines as 0.52 kWh/t. The result concludes that SPC widely depends on its capacity and mining method and the developed model are useful for benchmarking and targeting for efficient electrical energy use in opencast mine.

На угольных разрезах потребляется большое количество электроэнергии. Электрические экскаваторы, насосы и установки для перегрузки угля потребляют 75 % от общего объема электроэнергии. В данной работе представлена схема моделирования для проведения сопоставительного анализа (как внутреннего, так и перекрестного) потребления электроэнергии на предприятии. Для разработки модели сопоставительного анализа потребления электроэнергии на конкретном предприятии был применен статистический подход (метод линейной регрессии). Удельное потребление электроэнергии (УПЭ) используется в качестве контрольного показателя оценки энергоэффективности конкретного предприятия и нескольких угольных предприятий в Индии на основе полевых исследований. Также проведен сезонный анализ потребления электроэнергии. Согласно полученным результатам контрольный показатель УПЭ составляет 0,50 кВт-ч/т, а потенциал энергосбережения для одного предприятия – 10,7 %. Для нескольких угольных предприятий контрольный показатель УПЭ составляет 0,52 кВт-ч/т. Сделан вывод о том, что УПЭ в значительной степени зависит от производственной мощности, а разработанные метод и модель горных работ позволяют выполнить сопоставительный анализ и достичь эффективного энергопотребления на разрезах.

электрическийсопоставительный анализвнутренний анализперекрестный анализудельное энергопотреблениепотребление энергииразрезelectricalbenchmarkinginternalcross sectionalspecific power consumptionenergy useopencast mineАвторы выражают благодарность директору Центрального института горного дела и научно-исследовательских работ по изучению и использованию топлива за разрешение опубликовать данную работу. Авторы также выражают благодарность руководителю исследовательской группы и научным сотрудникам Исследовательского центра Нагпур Центрального института горного дела и научно-исследовательских работ по изучению и использованию топлива (группа топливоведения) за оказанную поддержку. Мы искренне благодарны д-ру A. K. Сони, главному научному сотруднику Исследовательского центра Нагпур Центрального института горного дела и научно-исследовательских работ по изучению и использованию топлива (группа геотехнологий), за ценные замечания и предложения по редактированию текста данной статьи. Мы также благодарим факультет электроники и информационных технологий и заведующего кафедрой электротехники Национального института технологии им. М. Висвесарая, все руководство предприятий SECL, BCCL и WCL, у которых были получены соответствующие данные в ходе исследований энергоэффективности и сопоставительного анализа.The authors duly acknowledge to the Director, CIMFR for permitting to publish this paper. The authors also extend their thanks to Head of the research group and other scientific staff of CSIR-CIMFR, Nagpur Research Centre (Fuel science group) for their support. We are extremely and sincerely thankful to Dr A.K. Soni, Chief Scientist, CSIR-CIMFR, Nagpur Research Centre (Mining technology group) for his valuable inputs and suggestions to improve the text and language content of this paper. Our thanks and acknowledgement are also due to the Department of Electronics and Information Technology and HOD, Electrical Department of VNIT; All mine authorities of SECL, BCCL and WCL mines from where relevant data have been collected during energy efficiency and benchmarking studies.ReferencesSahoo L. K., Bandyopadhyay S., Banerjee R. Benchmarking energy efficiency of opencast mining in India. In: Proceedings of the 4th International Conference on Advances in Energy Research (ICAER-2013). 10–12 December 2013, Mumbai, India. Pp. 1684–1692.Sahoo L. K., Bandyopadhyay S., Banerjee R. Benchmarking energy efficiency of opencast mining in India. In: Proceedings of the 4th International Conference on Advances in Energy Research (ICAER-2013). 10–12 December 2013, Mumbai, India. Pp. 1684–1692.Shuzhao C., Qingxian C., Cangyan X., Wang H. Energy consumption comparison and energy-saving measures of open pit development. In: Proceedings of International Conference on Computer Distributed Control and Intelligent Environmental Monitoring (CDCIEM). 19–20 February 2011, Changsha, China. Pp. 712–715, https://doi.org/10.1109/CDCIEM.2011.64Shuzhao C., Qingxian C., Cangyan X., Wang H. Energy consumption comparison and energy-saving measures of open pit development. In: Proceedings of International Conference on Computer Distributed Control and Intelligent Environmental Monitoring (CDCIEM). 19–20 February 2011, Changsha, China. Pp. 712–715, https://doi.org/10.1109/CDCIEM.2011.64Boyd G., Dutrow E., Tunnessen W. The evolution of the ENERGY STAR® energy performance indicator for benchmarking industrial plant manufacturing energy use. Journal of Cleaner Production. 2008;16(6):709–715. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2007.02.024Boyd G., Dutrow E., Tunnessen W. The evolution of the ENERGY STAR® energy performance indicator for benchmarking industrial plant manufacturing energy use. Journal of Cleaner Production. 2008;16(6):709–715. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2007.02.024Cooke D., Randall C. Energy use benchmarks for open cut coal mines. In: Proceedings of The AusIMM annual conference. 23–26 March 1995, Newcastle, Australia. URL: https://old.decoa.com.au/HTMLobj-480/Energy_Use_Benchmarks_Coal_Mines.pdfCooke D., Randall C. Energy use benchmarks for open cut coal mines. In: Proceedings of The AusIMM annual conference. 23–26 March 1995, Newcastle, Australia. URL: https://old.decoa.com.au/HTMLobj-480/Energy_Use_Benchmarks_Coal_Mines.pdfSardeshpande V., Gaitonde U. N., Banerjee R. Model-based energy benchmarking for glass furnace. Energy Conversion and Management. 2007;48(10):2718–2738. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2007.04.013Sardeshpande V., Gaitonde U. N., Banerjee R. Model-based energy benchmarking for glass furnace. Energy Conversion and Management. 2007;48(10):2718–2738. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2007.04.013Beerkens R. G. C., Limpt J. V. Chapter 7. Energy efficiency benchmarking of glass furnaces. In: Kieffer J. (ed.) 62nd Conference on Glass Problems: Ceramic Engineering and Science Proceedings, Vol. 23. The American Ceramics Society; 2008. Pp. 93–105. https://doi.org/10.1002/9780470294727.ch7Beerkens R. G. C., Limpt J. V. Chapter 7. Energy efficiency benchmarking of glass furnaces. In: Kieffer J. (ed.) 62nd Conference on Glass Problems: Ceramic Engineering and Science Proceedings, Vol. 23. The American Ceramics Society; 2008. Pp. 93–105. https://doi.org/10.1002/9780470294727.ch7Tan Y. S., Tjandra T. B., Song B. Energy efficiency benchmarking methodology for mass and high-mix low-volume productions. Procedia CIRP. 2015;29:120–125. https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.02.200Tan Y. S., Tjandra T. B., Song B. Energy efficiency benchmarking methodology for mass and high-mix low-volume productions. Procedia CIRP. 2015;29:120–125. https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.02.200Juaidi A., AlFaris F., Montoya F. G., Agugliaro F. M. Energy benchmarking for shopping centres in the Gulf Coast region. Energy Policy. 2016;91: 247–255. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2016.01.012Juaidi A., AlFaris F., Montoya F. G., Agugliaro F. M. Energy benchmarking for shopping centres in the Gulf Coast region. Energy Policy. 2016;91: 247–255. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2016.01.012Wang N., Wena Z., Liu M., Guo J. Constructing an energy efficiency benchmarking system for coal production. Applied Energy. 2016;169:301–308. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.02.030Wang N., Wena Z., Liu M., Guo J. Constructing an energy efficiency benchmarking system for coal production. Applied Energy. 2016;169:301–308. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.02.030Sahoo L. K., Bandyopadhyay S., Banerjee R. Benchmarking energy consumption of dump trucks in mines. Applied Energy. 2014;113:1382–1396. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.08.058Sahoo L. K., Bandyopadhyay S., Banerjee R. Benchmarking energy consumption of dump trucks in mines. Applied Energy. 2014;113:1382–1396. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.08.058Sahoo L. K., Bandyopadhyay S., Banerjee R . Benchmarking energy consumption of truck haulage. In: Awuah-Offei K. (eds.) Energy Efficiency in the Minerals Industry. Green Energy and Technology. Springer, Cham; 2018. https://doi.org/10.1007/978-3-319-54199-0_9Sahoo L. K., Bandyopadhyay S., Banerjee R . Benchmarking energy consumption of truck haulage. In: Awuah-Offei K. (eds.) Energy Efficiency in the Minerals Industry. Green Energy and Technology. Springer, Cham; 2018. https://doi.org/10.1007/978-3-319-54199-0_9Sahoo L. K., Bandyopadhyay S., Banerjee R. Water and energy assessment for dewatering in opencast mines. Journal of Cleaner Production. 2014;84:736–745. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.07.072Sahoo L. K., Bandyopadhyay S., Banerjee R. Water and energy assessment for dewatering in opencast mines. Journal of Cleaner Production. 2014;84:736–745. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.07.072Chan D. Y. L., Huang C. F., Lin W. C., Hong G. B. Energy efficiency benchmarking of energy-intensive industries in Taiwan. Energy Conversion and Management. 2014;77:216–220. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.09.027Chan D. Y. L., Huang C. F., Lin W. C., Hong G. B. Energy efficiency benchmarking of energy-intensive industries in Taiwan. Energy Conversion and Management. 2014;77:216–220. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.09.027Topno S. A., Sahoo L. K., Umre B. S., Jhungare A. S. Energy efficiency benchmarking of power consumption for an opencast coal mine. In: Efficiency, Cost, Optimisation, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems (ECOS 2017). 2–6 July 2017, San Diego, California, USA.Topno S. A., Sahoo L. K., Umre B. S., Jhungare A. S. Energy efficiency benchmarking of power consumption for an opencast coal mine. In: Efficiency, Cost, Optimisation, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems (ECOS 2017). 2–6 July 2017, San Diego, California, USA.Topno S. A., Sahoo L. K., Umre B. S. Energy efficiency assessment of electric shovel operating in opencast mine. Energy. 2021;230:120703. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.120703Topno S. A., Sahoo L. K., Umre B. S. Energy efficiency assessment of electric shovel operating in opencast mine. Energy. 2021;230:120703. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.120703

The authors declare that there are no conflicts of interest present.