Peaking water power plant powered by mine water

• Autorzy: Mikuła Stanisław , Mikuła Jarosław , Nieśpiałowski Krzysztof , Kalita Marek , Turczyński Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.32056/KOMAG2024.3.5

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

PL

A water power plant in a mine is an innovative solution that can use rainwater, underground and industrial water collected in mines to produce electricity. The process involves pumping water to a higher level and then draining it down, which drives turbines that generate electricity. Another solution may be to direct the water from higher levels to lower levels to the turbine blades. This approach allows for the effective use of existing mine infrastructure, contributing to sustainable development and reducing greenhouse gas emissions. Additionally, it helps manage mine water, offering a stable source of energy for local communities and industry. Examples of operating water power plants in mines around the world confirm their effectiveness and economic benefits, indicating the potential of this solution in green energy.Legal requirements related to using the energy of a water stream in a technical device (generator) in a mining plant, an overview of existing solutions and an original concept of a water power plant with a tubular vertical shaft are presented.

Słowa kluczowe

EN

water power plant; underground mine; hydro-generator; water power plant with a tubular vertical shaft

PL

hydrogeneratory; górnictwo podziemne; elektrownia wodna

• Wydawca: Instytut Techniki Górniczej KOMAG
• Czasopismo: Mining Machines
• Rocznik: 2024
• Tom: vol. 42, iss. 3
• Strony: 219--231
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., rys., zdj.

Twórcy

autor

Mikuła Stanisław

autor

Mikuła Jarosław

• Silesian University in Gliwice, Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Nieśpiałowski Krzysztof

• KOMAG Institute of Mining Technology Pszczyńska 3,7, 44-101 Gliwice, Poland

autor

Kalita Marek

• KOMAG Institute of Mining Technology Pszczyńska 3,7, 44-101 Gliwice, Poland

autor

Turczyński Krzysztof

• KOMAG Institute of Mining Technology Pszczyńska 3,7, 44-101 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Small water power plants: https://www.tew.pl/biblioteka/opracowania/1992_Hoffmann_MEW_Poradnik.pdf (22-12-2023)
• [2] Lazar D., Szweda S.: Koncepcja układu odzyskiwania energii z rurociągu szybowego Masz. Gór. -2017, 3, 64-74.
• [3] Dorosiński M.: Pionierskie rozwiązanie w bożych darach. Wykorzystanie wód kopalnianych do produkcji energii. (A pioneering solution in Boże Dary mine. Use of mine water for energy production) Trybuna Górnicza 15 September 2023, No. 37 (1506), p. 7
• [4] Bill of 9 June 2011. Geological and mining law. Polish Journal of Laws. No 163 item. 981 with further ammendments.
• [5] Regulation of the Minister of Energy of November 23, 2016 on detailed requirements for the operation of underground mining plants. Polish Journal of Laws. 2017 item. 1118 with further ammendments.
• [6] Bill of 20 July 2017 r. Prawo wodne (Water law). Polish Journal of Laws.. 2017 item 1566 with further ammendments Tian, J., Hu, X., Dai, L., Yang, L., Yang, Y., Mallick, R., 2021. Kinematics and dynamics analysis of new rotary-percussive PDM drilling tool. Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control 40, 1695–1711. https://doi.org/10.1177/1461348421989156
• [7] PGW Wody Polskie: https://www.wody.gov.pl/nasze-dzialania/potwierdzenie-zgodnosc-z-celami-srodowiskowymi/114-nieprzypisany/487-faq (22-12-2023)
• [8] Flizikowaki J.: Przykład innowacji konstrukcji małych elektrowni wodnych (Example of small power plants innovative designs), Projekt, Nasza energia w województwie kujawsko-pomorskim, Program operacyjny województwa kujawsko-pomorskiego 2007-2013
• [9] Small waterpower plants in Poland: https://ungc.org.pl/wpcontent/uploads/2022/03/Raport_Male_elektrownie_wodne_w_Polsce.pdf (22-12-2023)
• [10] Energy, Climate change, Environment: https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/6.2_niemann_energy_storage.pdf (22-12-2023)
• [11] Germany converting a huge coal mine into giant renewable battery: https://www.independent.co.uk/news/world/europe/germany-coal-mine-convert-renewable-battery-hydroelectric-prosper-haniel-northrhine-westphalia-a7648841.html (22-12-2023)
• [12] Germany Converts Coal Mine Into Giant Battery Storage for Surplus Solar and Wind Power: https://www.ecowatch.com/coal-mine-hydroelectric-2321724350.html (22-12-2023)
• [13] Germany is Converting a Coal Mine Into a Massive Renewable Energy Battery: https://www.sciencealert.com/germany-is-converting-a-coal-mine-into-a-massive-renewable-energy-battery(22-12-2023)
• [14] Pistelok P., Rossa R.: Małe elektrownie wodne jako źródło energii odnawialnej (Small water power plant as a source of renewable Energy), Rynek Energii ,2014, Nr 2(111), s. 75
• [15] Germany. The second life of the last hard coal mine: https://www.dw.com/pl/to-by%C5%82a-ostatnia-kopalnia-w%C4%99gla-kamiennego-w-niemczech-teraz-zyskuje-swoje-drugie-%C5%BCycie/a-59598714 (22-12-2023)
• [16] Środowiskowe wyzwania małych elektrowni wodnych (MEW): https://swiatwody.blog/2022/03/18/srodowiskowe-wyzwania-malych-elektrowni-wodnych-mew/ (22-12-2023)
• [17] Difficult situation of small hydropower plants: https://www.teraz-srodowisko.pl/aktualnosci/Trudna-sytuacja-malych-elektrowni-wodnych-540.html (22-12-2023)
• [18] Praca zbiorowa: Jak zbudować małą elektrownię wodną. Przewodnik inwestora, Europen Small Hydropower Association (ESHA), Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Bruksela/Gdańsk, 2010
• [19] Praca zbiorowa: Mikroelektrownie i małe elektrownie wodne. Kompletny podręcznik odbudowy, Europen Small Hydropower Association (ESHA), 2014.
• [20] Goryca Z., Peczkis G.: Hydrogenerator do mikroelektrowni wodnej. (Hydrogenerator for water micro-power plant). Napędy i sterowanie, grudzień 2020, nr 12, s. 52
• [21] Prusek A., Tytko R.: Prądnice synchroniczne (hydrogeneratory), regulatory, budowa, zasada działania, Aura, 2017, Nr 10 s.14
• [22] Rossa R., Pistelok P.: Generator z magnesami trwałymi do pracy w agregacie prądotwórczym (Generator with permanent magnets for operation in power generator). Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej nr 66, Studia i Materiały nr 32/2012.
• [23] Hydrogenator installed in Boże Dary mine underground https://inzynieria.com/energetyka/wiadomosci/67357,w-katowicach-wody-kopalniane-sluza-do-produkcji-energii-elektrycznej (05-06-2024)
• [24] Biały W: Podstawy maszynoznawstwa (Basics of machine science. Scientific Publishing House PWN, Warszawa 2017.
• [25] Sobczyk A., Walczak P.: Hydrauliczny system sterowania turbiny wodnej (Hydraulic control system for a water turbine), 20th Polish Conference CYLINDER 2010 "Testing, design, manufacture and operation of hydraulic systems, Rytro, 2010, Poland.
• [26] Walczak P.: Badania hydraulicznego układu sterowania kierownicą turbiny wodnej małej mocy (Testing the hydraulic system to control small power water turbine), Politechnika Krakowska Wydział Mechaniczny Instytut Konstrukcji Maszyn Zakład Napędów Hydraulicznych i Transportu Bliskiego, Doctoral thessis, Kraków 2016.
• [27] Diagramof Kaplan turbinehttps://pl.wikipedia.org/wiki/Turbina_Kaplana#/media/Plik:S_vs_kaplan_schnitt_1_zoom.jpg (19-06-2024)
• [28] Diagram of Pelton turbine https://pl.wikipedia.org/wiki/Turbina_Peltona#/media/Plik:S_vs_pelton_schnitt_1_zoom.png (19-06-2024)
• [29] Diagram of Francis turbine https://pl.wikipedia.org/wiki/Turbina_Francisa#/media/Plik:M_vs_francis_schnitt_1_zoom.jpg (19-06-2024)
• [30] Diagram of Archimedes turbine https://instsani.pl/technik-urzadzen-i-systemow-energetyki-odnawialnej/vademecum-energetyki-odnawialnej/energia-wod-plynacych/budowa-i-zasada-dzialania-turbin-wodnych/turbina-slimakowa/ (19-06-2024https://srk.com.pl/media/aktualnosci/idn:432 (05-06-2024)
• [31] Hydrogenator is already producing and ...saveshttps://srk.com.pl/media/aktualnosci/idn:432 (05-06-2024)
• [32] Mine water can be turned into clean energy. The Mine Restructuring Company showed how to do it https://nettg.pl/gornictwo/200743/kopalniane-wody-mozna-zamienic-w-czysta-energie-spolka-restrukturyzacji-kopaln-pokazala-jak-to-zrobic (05-06-2024)
• [33] Minkiewicz H., Pastwa D.: Metody zabezpieczania turbin wodnych od rozbiegu, Napędy i sterowanie, grudzień 2019, nr 11, s. 72
• [34] A pioneering solution in Boże Dary mine. Use of mine water for energy production https://srk.com.pl/media/aktualnosci/PIONIERSKIE-ROZWIAZANIE-W-BOZYCH-DARACH.-WYKORZYSTANIE-WOD-KOPALNIANYCH-DO-PRODUKCJI-ENERGII.-/idn:415 (05-06-2024)
• [35] A pioneering solution in the Boże Dary pumping station -use of mine water for energy production https://nowa-energia.com.pl/2023/09/15/pionierskie-rozwiazanie-w-pompowni-boze-dary-wykorzystanie-wod-kopalnianych-do-produkcji-energii/ (05-06-2024)
• [36] Publication of IOZE hydro użytkownika https://pl.linkedin.com/posts/ioze-hydro_peltonturbine-hydropower-turbinapeltona-activity-7125070751233138688-EJGC (05-06-2024)
• [37] Use of mine water for energy production. SRK will check it https://nettg.pl/gornictwo/199405/wykorzystanie-wod-kopalnianych-do-produkcji-energii-srk-to-sprawdzi/set/page/1 (05-06-2024)
• [38] Mikuła St. et. al: A peak water power plant powered by a deep mine drainage pipeline. patent application number in the Polish Patent Office P.444397. 2023.
• [39] Szelka M. i inni: Węzeł łożyskowania siłowni wiatrowej o pionowej osi obrotu,nr zgłoszenia patentowego w UPRP P.440590. 2022

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).