Autokompresja jako sposób akumulacji energii odpadowej podczas wynurzania się autonomicznego modułu transportowego wykorzystującego zmianę wyporności

• Autorzy: Filipek Wiktor , Broda Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2024-01-107

Warianty tytułu

EN

Autocompression as a Method of Accumulating Waste Energy during the Emergence of an Autonomous Transport Module using a Change in Buoyancy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Mimo trwającej od kilku lat pandemii Covid-19 nie słabnie zainteresowanie eksploatacją złóż zalegających na dnie mórz i oceanów na dużych głębokościach. Zostało opracowanych wiele nowych koncepcji eksploatacji złóż morskich. Powstało wiele konsorcjów zainteresowanych działalnością górniczą na morzach i oceanach. I chociaż najbardziej zaawansowane przedsięwzięcie Firmy Nautilus-Minerals nie zakończyło się jak dotąd sukcesem ale od strony badawczej i technologicznej poczyniło ogromny krok do przodu. Prawdopodobnie eksploatacja na skalę przemysłową rozpocznie się w najbliższych latach zwłaszcza na wodach EEZ (Exclusiw Economic Zone). W ostatnim czasie władze Wysp Cooka udzieliły trzy licencje na tego typu działalność. Na wodach międzynarodowych musimy niestety jeszcze poczekać na rozwiązania prawne satysfakcjonujące wszystkie zainteresowane strony. Eksploatacja złóż szelfowych prowadzona jest z powodzeniem różnymi metodami w wielu regionach na świecie (Karlic, 1984; Depowski et al., 1998; Abramowski, Kotliński, 2011; Niedoba 2015, SPC 2013; Sharma, 2017) jednak sięgnięcie po złoża masywnych siarczków polimetalicznych czy konkrecji polimetalicznych zalegających na dużych głębokościach stawia przed naukowcami i inżynierami bardzo duże wymagania. Jednym z największych jest opracowanie metody transportu urobku z dna na powierzchnię morza. Autorzy od kilku lat prowadzą badania teoretyczne i eksperymentalne nowych koncepcji transportu z dna morskiego, wyniki których przedstawili w publikacjach (Filipek, Broda: 2016, 2017, 2018, 2019, Broda, Filipek, Tora 2023). W trakcie rozważań różnych koncepcji transportu z dna morskiego z wykorzystaniem modułu autonomicznego, zwróciliśmy uwagę na straty energii podczas wymiany medium roboczego między autonomicznym modułem transportowym a otoczeniem (wodą morską). W artykułach (Filipek, Broda 2018, 2019) skupiliśmy się nad pozytywnym aspektem tej wymiany, ale niemniej są to jednak straty energii . W niniejszej publikacji autorzy analizują jaką część tej energii można wykorzystać (w autokompresji) i jaki ma to wpływ na bilans energetyczny modułu transportowego.

EN

Despite the Covid-19 pandemic lasting for few years, the interest in the exploitation of deposits lying at the bottom of seas and oceans at great depths has not been waning. Many new concepts for the exploitation of sea deposits have been developed. Many consortia were established, interested in mining activities in seas and oceans. And although the most advanced venture of Nautilus-Minerals has not been successful so far, it has made a huge leap forward in terms of research and technology. The exploitation on an industrial scale is most likely to start in the coming years, especially in the waters of the EEZ (Exclusive Economic Zone). Recently, for example, the Cook Islands authorities have granted three licenses for this type of activity. In international waters though, we must, unfortunately, still wait for legal solutions satisfying all interested parties. The exploitation of shelf deposits is successfully being carried out with various methods in many regions around the world (Karlic, 1984; Depowski et al., 1998; Abramowski, Kotliński, 2011; Niedoba 2015, SPC 2013; Sharma, 2017); however, reaching for deposits of massive polymetallic sulphides or polymetallic nodules lying at great depths places considerable demands on scientists and engineers. Among the heaviest ones is the development of a method of transporting spoil from the bottom to the sea surface. For several years, the authors have been conducting theoretical and experimental research on new concepts of transport from the seabed, the results of which were presented in numerous publications (Filipek W., Broda K .: 2016, 2017, 2018, 2019, Broda, Filipek, Tora 2023). While considering various concepts of transport from the seabed using an autonomous module, we paid attention to energy losses during the exchange of the working medium between the autonomous transport module and the surroundings (sea water). In the articles (Filipek W., Broda K. 2018, 2019) we focused on the positive aspect of this exchange, but nevertheless these are energy losses. In this publication, the authors analyze what part of this energy can be used (in autocompression) and what impact it has on the energy balance of the transport module.

Słowa kluczowe

PL

górnictwo morskie; transport z dużych głębokości; autonomiczny moduł transportowy

EN

marine mining; transport from great depths; autonomous transport module

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 2, no. 1
• Strony: 181--188
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Filipek Wiktor

• Akademia Gorniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami;

• https://orcid.org/0000-0001-5472-8214%3B

autor

Broda Krzysztof

• Akademia Gorniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami;

• https://orcid.org/0000-0001-8218-9350

Bibliografia

• 1. Abramowski T, Kotliński R (2011) Współczesne wyzwania eksploatacji oceanicznych kopalin polimetalicznych. Górnictwo i geoinżynieria 35(5):41-61
• 2. Broda K., Filipek W., Tora B. (2023) Polish Experience in Offshore Mining: The New Concept of Transport Deep-Sea Concretions and Processing; 4GEO, Springer, Springer Nature.
• 3. Depowski S, Kotliński R, Rühle E, Szamałek K (1998) Surowce mineralne mórz i oceanów, Wydawnictwo Naukowe Scholar, Warszawa
• 4. Filipek W., Broda K. Theoretical foundation of the implementation of controlled pyrotechnical reactions as an energy source for transportation from the sea bed. Scientific Journals of the Maritime University of Szczecin 48 (120) 2016, pg. 117-124
• 5. Filipek W., Broda K. Experimental verification of the concept of the use of controlled pyrotechnic reaction as a source of energy as a part of the transport system from the seabed, Scientific Journals of the Maritime University of Szczecin, 49 (121) 2017, 77-83.
• 6. Filipek W., Broda K. (2017),The Theoretical Basis of the Concept of Using the Controlled Pyrotechnical Reaction Method as an Energy Source in Transportation from the Sea Bed, TransNav the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, Vol.11, No. 4, 653-659.
• 7. Filipek W., Broda K. (2017),Research on the Application of Controlled Pyrotechnic Reaction with the Use of Ammonium Ni-trate for Transport from Seabed, TransNav the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, Vol.11, No. 4, 647-652.
• 8. Filipek W., Broda K. (2018) Theoretical research on the gas phase density change in processes occurring during work of the transport module intended for transport from the seabed / W: Proceedings of the international conference on Human safety in work environment : operating machinery and equipment : integrated management systems: quality - environment - safety - technology : October 23–27, 2018, Gdańsk-Nynashamn-Stockholm-Tallinn-Stockholm-Nynashamn-Gdańsk. — Warszawa : STE Group Sp. z o. o., 2018. — (New Trends in Production Engineering ; ISSN 2545-2843 ; vol. 1 iss. 1). — ISBN: 978-83-952420-0-7. — S. 597–604. — Bibliogr. s. 603–604, Abstr.
• 9. Filipek W., Broda K. (2018) Theoretical research on the stability of the transport module intended for transport from the seabed / W: Proceedings of the international conference on Human safety in work environment : operating machinery and equipment : integrated management systems: quality - environment - safety - technology : October 23–27, 2018, Gdańsk-Nynashamn-Stockholm-Tallinn-Stockholm-Nynashamn-Gdańsk. — Warszawa : STE Group Sp. z o. o., 2018. — (New Trends in Production Engineering ; ISSN 2545-2843 ; vol. 1 iss. 1). — ISBN: 978-83-952420-0-7. — S. 605–612. — Bibliogr. s. 611–612, Abstr.
• 10. Filipek W., Broda K. (2018) Experimental research on the concept of using an autonomous transport module for transport from the seabed / // W: Proceedings of the international conference on Human safety in work environment : operating machinery and equipment : integrated management systems: quality - environment - safety - technology : October 23–27, 2018, Gdańsk-Nynashamn-Stockholm-Tallinn-Stockholm-Nynashamn-Gdańsk. — Warszawa : STE Group Sp. z o. o., 2018. — (New Trends in Production Engineering ; ISSN 2545-2843 ; vol. 1 iss. 1). — ISBN: 978-83-952420-0-7. — S. 267–275. — Bibliogr. s. 274–275, Abstr.
• 11. Filipek W., Broda K. (2018) Research on the concept of using calcium carbide as a source of energy for transport from the seabed / W: Proceedings of the international conference on Human safety in work environment : operating machinery and equipment : integrated management systems: quality - environment - safety - technology : October 23–27, 2018, Gdańsk-Nynashamn-Stockholm-Tallinn-Stockholm-Nynashamn-Gdańsk. — Warszawa : STE Group Sp. z o. o., 2018. — (New Trends in Production Engineering ; ISSN 2545-2843 ; vol. 1 iss. 1). — ISBN: 978-83-952420-0-7. — S. 277–284. — Bibliogr. s. 284, Abstr.
• 12. Filipek W., Broda K. (2019) Theoretical research on mass exchange between an autonomous transport module and the environment in the process of transport from the seabed / W: Advances in marine navigation and safety of sea transportation / eds. Adam Weintrit, Tomasz Neumann. — Boca Raton [etc.] : CRC Press/Balkema : Taylor & Francis Group, cop. 2019. — Publikacja zawiera materiały z: TransNav 2019 : 13th international conference on Marine navigation and safety of sea transportation : 12–14 June 2019, Gdynia, Poland. — ISBN: 978-0-367-35760-3 ; e-ISBN: 978-0-429-34193-9. — S. 143–149. — Bibliogr. s. 148–149, Abstr.. — Abstrakt w: TransNav 2019 : abstracts of papers presented during the 13\textsuperscript{th} international conference on Marine navigation and safety of sea transportation : Gdynia, 12–14 June 2019 / eds. Adam Wein-trit, Tomasz Neumann. — [Gdynia : s. n.], [2019]. — S. 71
• 13. Jones DO, Durden JM, Murphy K, Gjerde K, Gebicka A, Colaço A, Morato T, Cuvelier D, (2019) Existing environmental management approaches relevant to deep-sea mining. Mar Polic 103:172-181
• 14. Niedoba T (2015) Polymetallic concretions: long-range source of mineral raw materials. Inzynieria Mineralna 1(35):61–74
• 15. Roberson J.A., Crowe C.T., (1995) Engineering Fluid Mechanics, John Wiley & Sons, Inc.
• 16. Roberson J.A., Cassidy J.J, Chaudhry M.H., (1995) Hydraulic Engineering John Wiley & Sons, Inc.
• 17. Sharma R., (2017) Deep-sea mining: resource potential, technical and environmental considerations. Springer International Publishing AG,
• 18. SPC (2013) Deep sea minerals: sea-floor massive sulphides. A physical, biological, environmental, and technical review. In: Baker E, Beaudoin Y (Eds.), Vol. 1A, Secretariat of the Pacific Community, Sydney
• 19. The Royal Society (2017) Future ocean resources [https://royalsociety.org/~/media/policy/ projects/future-oceans-resources/future-of-oceans-evidence-pack.pdf ]
• 20. Walden H., Stasiak J., (1971) Mechanika cieczy i gazów w inżynierii sanitarnej. Wydawnictwo Arkady. Warszawa.

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).