Energetyczne zagospodarowanie potencjału cieplnego wody z procesów odwadniania kopalń

• Autorzy: Drwięga Andrzej , Gliklich-Kostrzewa Bogna

Warianty tytułu

EN

Energetical use of water from the process of mines dewatering

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono założenia circular economy w odniesieniu do wód kopalnianych i ich właściwości predysponujące je do wykorzystania jako niskotemperaturowego źródła ciepła i chłodu. Przedstawiono również przykłady instalacji geotermalnych wykonanych w Polsce i na świecie oraz prace zrealizowane w tym zakresie przez ITG KOMAG. W oparciu o zdobyte doświadczenia oraz przegląd wykonanych instalacji sformułowano założenia wstępne do projektowania instalacji odzysku ciepła i chłodu z wód kopalnianych.

EN

The article discusses the assumptions of Circular Economy in relation to mine waters and their properties that predispose them to be used as a low temperature source of heat and cold. Examples of geothermal installations made in Poland and in the world have also been presented as well as work carried out in this area by ITG KOMAG. The results of the analysis allow to state that mine waters are a stable source of low-temperature heat. They are used in mining areas in all climatic zones, in order to meet the diverse needs of consumers in the field of heating, cooling and hot water preparation. The chemical composition of the water, the volume of water resources and the possibility of using the existing drainage infrastructure, as well as the distance of end users from the heat source – ideally 150 to 500 m, without the need to isolate pipelines – play a significant role in the design of the heat recovery system based on mine water. These factors affect technical solutions such as: system configuration, location of the heat exchanger and the type of heat pump. They also translate into the level of investment outlays. High costs of building a system are compensated by the low costs of its operation and ecological effect of the investment. At the investment planning stage, it is beneficial to conduct a risk analysis aimed at identifying factors that may have a significant impact on its implementation. Heat recovery systems based on mine water can be used for both: active and closed mines, with heat exchange in a surface heat exchanger tank, individual heat pumps located at end users and the possibility of dropping used water or re-entering the underground. Supporting the heating system with cogeneration unit can be economically viable in the case of availability of waste fuel, such as methane. An additional effect would then be the reduction of harmful to the environment methane emission. Mine waters, thanks to the use of available resources, existing infrastructure and the technology of heat pumps, can become a valuable source of energy in a circular economy.

Słowa kluczowe

PL

gospodarka o obiegu zamkniętym; wody kopalniane; źródło ciepła i chłodu; instalacja geotermalna

EN

circular economy; mine waters; source of heat and cold; geothermal installation

• Wydawca: Wyższy Urząd Górniczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 4
• Strony: 3--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Drwięga Andrzej

• Instytut Techniki Górniczej KOMAG, Gliwice

autor

Gliklich-Kostrzewa Bogna

• Instytut Techniki Górniczej KOMAG, Gliwice

Bibliografia

• 1. Bujakowski W. i in.: Opracowanie metody programowania i modelowania systemów wykorzystania odnawialnych źródeł energii na terenach nieprzemysłowych województwa śląskiego, wraz z programem wykonawczym dla wybranych obszarów województwa. Część III: Program działań pilotażowych. Zał. nr 4: Wykorzystanie energii wód kopalnianych dla zaspokojenia potrzeb cieplnych Łaźni Górniczej w KWK Piast. Studium celowości. Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków – Katowice 2005, www.slaskie.pl/images/ oze/oze_3.pdf (dostęp: 21.01.2019 r.).
• 2. Burnside N.M., Banks D., Boyce A.J., Athresh A.: Hydrochemistry and stable isotopes as tools for understanding the sustainability of minewater geothermal energy production from a “standing column” heat pump system: Markham Colliery, Bolsover, Derbyshire, UK. Intern. Journ. of Coal Geology, www.sciencedirect.com/science/ article/ pii/S0166516216304943 (dostęp: 21.01.2019 r.).
• 3. Cichy L., Siodłak Ł.: Model symulacyjny analizy ryzyka związanego z wykorzystaniem wód kopalnianych w celach energetycznych. Polityka Energetyczna 2017, t. 20, z. 1, s. 155–172.
• 4. Cichy L., Głodniok M.: Analiza ryzyka na etapie planowania inwestycji związanej z wykorzystaniem wód pochodzących z odwadniania wybranego zakładu górniczego w celu ogrzewania domów jednorodzinnych. Polityka Energetyczna 2016, t. 19, z. 1, s. 117–136.
• 5. Cukiernik T.: Ogrzewanie ciepłem wód kopalnianych. Miesięcznik Pracodawca 2010, nr 10, http://tomaszcukiernik.pl/artykuly/teksty-o-unii-europejskiej/ogrzewanie-cieplem-wod-kopalnianych/ (dostęp: 14.09.2018 r.).
• 6. Dyrektywa 2000/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 października 2000 r. ustanawiająca ramy wspólnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej – Water Framework Directive (Dz. Urz. UE L 327 z dnia 22.12.2000 r.).
• 6. ENCOHEAT. Wyd. ITG KOMAG, Gliwice 2016.
• 7. Grab T., Storch T., Kleutges J., Grotzsch S., Groß U.: Geothermieanlage zur Grubenwassernutzung für Heizung (200–670 kW) und Kuhlung (155–500 kW). Beitrag: “Der Geothermiekongress 2010”. Karlsruhe 17–19 November 2010, https://tu-freiberg.de/sites/default/files/media/professur-fuer-technische-thermodynamik-15264/ Publikationen_Grab/2010-grab_et_al-grubenwassernutzung-tu-bergakakademie-freiberg-dgk2010.pdf (dostęp: 14.09.2018 r.).
• 8. Instalacja geotermalna do odbioru ciepła z wód kopalnianych. GIG 23.07.2008 r., aktualizacja 2.12.2009 r. www.wnp.pl/drukuj/-4790_2.html (dostęp: 14.09.2018 r.).
• 9. Janson E., Gzyl G., Głodniok M., Markowska M.: Use of Geothermal Heat of Mine Waters in Upper Silesian Coal Basin, Southern Poland – Possibilities and Impediments. Proceedings of the conf.: Mine Water and Circular Economy, IMWA 2017, Lappeenranta Finland, www.imwa.info/docs/imwa_2017/IMWA2017_Janson_415.pdf (dostęp: 14.09.2018 r.).
• 10. LoCAL newsletter 2015, n. 1.
• 11. Matthes R., Schreyer J.: Remediation of the old Wismut – Shaft 302 in Marienberg and installation of a technical plant for geothermic mine water use (Ore Mountains, Germany). Proceedings of the IMWA Symposium 2007: Water in Mining Environments, R. Cidu & F. Frau (eds), 27–31 May 2007, Cagliari, Italy, http://mwen. info/docs/imwa_ 2007/IMWA2007_Matthes.pdf (dostęp: 14.09.2018 r.).
• 12. Obwieszczenie Ministra Gospodarki z dnia 21 grudnia 2009 r. w sprawie polityki energetycznej państwa do 2030 r. (M.P. z 2010 r. nr 2, poz. 11).
• 13. Peralta R. E., Breede K., Falcone G.: Geothermal heat recovery from abandoned mines: a systematic review of project implemented worldwide and a methodology for screening new projects. Environmental Earth Sciences, www.researchgate.net/ publication/274245689_Geothermal_heat_recovery_from_abandoned_mines_a_systematic_review_of_projects_implemented_worldwide_and_a_methodology_for_screening_new_projects (dostęp:14.09.2018 r.).
• 14. Polityka Energetyczna Polski do 2040 roku (PEP2040) – projekt w. 1.2-23.11.2018. Ministerstwo Energii, Warszawa 2018.
• 15. Potencjał wód kopalnianych, 10 grudnia 2015. PORT PC, www.instalator. pl/2015/12/potencjal-wod-kopalnianych/ (dostęp: 14.09.2018 r.).
• 16. Richter A.: German city starts pilot project exploring to use mine water for geothermal heating. Aachener Zeitung, styczeń 2018, www.thinkgeoenergy.com/german-city-starts-pilot-project-exploring-to-use-minewater-for-geothermal-heating/ (dostęp: 14.09. 2018 r.).
• 17. Solik-Heliasz E.: Zasoby energii geotermalnej w wodach odprowadzanych z kopalń. Przegląd Górniczy 2001, nr 6, s. 19–23.
• 18. Solik-Heliasz E.: Ocena możliwości odzysku ciepła z wód pompowanych z kopalń węgla kamiennego. Prace Nauk. GIG, Górnictwo i Środowisko 2002, nr 2, s. 17–24.
• 19. Śląskie: Energia z wód kopalnianych może być źródłem ciepła. PAP, 2.06.2017 r., www.gazetaprawna.pl/artykuly/1047878,slaskie-energia-z-wod-kopalnianych-moze-byc-zrodlem-ciepla.html (dostęp: 14.09.2018 r.).
• 20. Tokarz M., Mucha W.: Wykorzystanie energii geotermalnej pochodzącej z odwadniania zakładów górniczych na przykładzie rozwiązań zastosowanych w SRK S.A. zakładzie CZOK w Czeladzi. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geotermia, Zrównoważony Rozwój 2013, nr 1, s. 103–113.
• 21. Verhoeven R., Willems E., Harcouët-Menou V., De Boever E., Hiddes L., Op’t Veld P., Demollin E.: Minewater 2.0 project in Heerlen the Netherlands: transformation of a geothermal mine water pilot project into a full scale hybrid sustainable energy infrastructure for heating and cooling. [w:] ScienceDirect, www.mijnwater.com/wp-content/ uploads/2014/04/Energy-procedia_IRES-2013_Verhoeven-V20012013-Final-1.pdf (dostęp:14.09.2018 r.).
• 22. Verhoeven R.: Minewater 2.0 Development of a Hybrid Sustainable Energy Infrastructure in the Municipality Heerlen the Netherlands. Mijnwater BV, www. mijnwater.com/wp-content/uploads/2014/05/PresentationMinewater-2.0-BURGEAB-English-08-05-14-version-04.pdf (dostęp: 14.09.2018 r.).
• 23. VERT Energy Consulting: Praca nauk.-badawcza dla Muzeum Śląskiego w Katowicach, www.skrzypczak.pl/index.php?a=muz_sl (dostęp: 14.09.2018 r.).