Вода закрытых шахт ― источник геотермальной энергии. Часть 1
Добыча полезных ископаемых, например, угля, имеет две характерные особенности, присущие именно этой отрасли промышленности: постоянное перемещение рабочего места по мере отработки запасов ископаемой залежи и после исчерпания этих запасов — прекращение работ и закрытие предприятия. Конечно, эти работы могут быть остановлены также по экономическим обстоятельствам, когда расходы на добычу начинают превышать доходы от ее продаж. После закрытия шахты ее выработанное пространство становится резервуаром подземных вод, подогреваемых геотермальной энергией.
В последние десятилетия добыча угля во многих регионах сократилась, вызвав закрытие шахт. Шахты во Франции, Германии, Великобритании, Нидерландах, Польше, Испании, Словакии, Украине могут стать базой и объектами детального изучения и развития геотермального использования подземного пространства.
В наши дни разработаны достаточно простые методы использования геотермальной энергии, в которых применяются теплообменники и геотермальные тепловые насосы.
Теплообменник — это система, используемая для передачи тепла между двумя средами, имеющими разные температуры. Теплообменники используются как в процессах охлаждения, так и в процессе нагрева. Они широко используются в системах отопления, охлаждения, кондиционирования воздуха на электростанциях, химических заводах, нефтехимических заводах в переработке природного газа и очистке сточных вод.
Тепловой насос — устройство для переноса тепловой энергии от источника к потребителю. В отличие от самопроизвольной передачи тепла, которая всегда происходит от горячего тела к холодному, тепловой насос переносит тепло в обратном направлении. Для работы тепловому насосу нужен внешний источник энергии. Известными примерами тепловых насосов являются холодильники и кондиционеры. Тепловые насосы могут использоваться как для нагревания, так и для охлаждения.
Эффективность извлечения термальной энергии подземной воды зависит от исходной температуры воды и стоимости внешней электроэнергии, потребляемой тепловым насосом, а также насосами водоснабжения, входящими в схему циркуляции воды.
Отработанные и затопленные шахты представляют собой большой потенциал для использования геотермальной энергии низкотемпературной воды из подземных пространств, образовавшихся в результате отработки угольных пластов.
Известно о нескольких примерах откачки теплой подземной воды и ее использования в Германии, Нидерландах, Шотландии и Канаде. Дальнейшее развитие этой технологии продолжается в связи с реструктуризацией угольной промышленности в Европе, вызывающей закрытие шахт во многих регионах. Использование тепла шахтной воды не влияет на изменения климата и поддерживает людей, которые живут в районе и раньше работали на шахте.
Продолжение статьи читайте в декабрьском номере журнала "Наука и техника" за 2020 год. Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.
В магазине на сайте также можно купить магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой.
