W artykule zaprezentowano modelowanie numeryczne zasobów energii geotermalnej z zastosowaniem symulatora wielowymiarowego przepływu ciepła i masy w skałach porowatych i spękanych TOUGH2. Modelowanie przeprowadzono dla sztucznego zbiornika niskotemperaturowych wód geotermalnych w zatopionych wyrobiskach zlikwidowanej kopalni węgla kamiennego. Prezentowany modelowy przykład wyrobisk na głębokości 500 m zawiera wody o temperaturze 24,7°C. Symulowana jest eksploatacja energii cieplnej z wyrobisk poprzez eksploatację ciepłej i zatłaczanie schłodzonej wody w okresie 5 i 50 lat. Przy założonej w symulacji ilości uzyskiwanej mocy cieplnej 400 kW zgromadzona w zrobach energia powinna zostać wyeksploatowana w ciągu zaledwie 78 dni, co przejawiłoby się schłodzeniem warstwy do 7°C. W symulacji uzyskujemy jednak w ciągu 5 lat schłodzenie wydobywanej wody równe zeru przy eksploatacji 12600 GJ rocznie. Ilość możliwej do wydobycia energii wskazuje na odnawialność źródła ciepła w zlikwidowanych wyrobiskach górniczych.
EN
The numerical modeling of geothermal resources using simulation code of multidimensional flow of mass and heat in porous and fractured rocks with TOUGH2 is presented in the paper. The man-made, low-temperature geothermal reservoir in flooded workings of abandoned coal mine is the example used in the simulated model. The reservoir at a depth of 500 m contains mine water at a temperature of 24,7°C. The production of warm water from the reservoir and the injection of cooled water are simulated in two time-periods of five and 50 years with output thermal power of 400 kW. At the assumed rate of produced thermal energy, the static resource should be over exploited in a period of 78 days, which could cause cooling the reservoir down to 7°C. However, in the simulation of the annual production of 12,600 GJ during a five-year period, the cooling is not present. The amount of potential energy accumulated in the reservoir and surrounding rock mass shows that geothermal resources in abandoned workings of former coal mines are renewable.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zaprezentowano numeryczne modelowanie pola geotermicznego w obszarze zlikwidowanej kopalni węgla kamiennego w Nowej Rudzie z zastosowaniem programu symulacyjnego TOUGH2. Badania zostały wykonane dla pola eksploatacji "Piast". W pierwszej fazie opracowano trójwymiarowy model górotworu dla symulacji naturalnych warunków geotermicznych nie zaburzonych robotami górniczymi. Dla określenia stopnia wychłodzenia górotworu w trakcie prowadzonych robót górniczych wykonano dwuwymiarowy model wzdłuż przekroju prostopadłego do rozciągłości eksploatowanych pokładów. Przeprowadzone symulacje wskazały na wielkość zaburzonej termicznie strefy w spągu i stropie wyrobisk. Na podstawie symulacji określono czas odbudowy naturalnych warunków geotermicznych po zakończeniu eksploatacji i całkowitym zatopieniu wyrobisk. Prognozy wskazują, że w warunkach całkowitego wypełnienia wyrobisk wodą w ciągu 10 lat po ich zatopieniu temperatura w zrobach osiągnie poziom 85-95% nie zaburzonej temperatury skał otaczających. Wyniki przeprowadzonych symulacji wskazują na korzystne warunki do podjęcia planowanej w Nowej Rudzie eksploatacji ciepłych wód z wyrobisk górniczych w celu pozyskiwania energii geotermalnej. Temperatura wód w wyrobiskach po okresie stabilizacji (około 2005 roku) osiągnie wartości od 15°C w najpłytszych partiach do ponad 26°C w najgłębszych partiach zrobów.
EN
The numerical models based on the TOUGH2 program have been developed to introduce heat exchange modelling into "Piast" mining field of the flooded coal mine ot Nowa Ruda in south-western Poland. In the Piast mining field the abandoned workings in the Carboniferous Lower Zacler beds contain about 5,000,000 cubic meters of water at a temperature of 16-26°C. The exploitation of this mine water for geothermal heat pumps is planned. The 3-D model of the mining area has been developed for modelIing of natural undisturbed thermal regime. The model of temperature recovery of abandoned workings shows the time required to return to natural thermal conditions in a rock massit that has cooled down during coal mining. The expected time for temperature recovery to 85-95% of natural state formation temperature is approximately 10 years. Water temperature in abandoned workings will reach after the period of thermal stabilisation (ca. 2005 yr.) 15°C in shallow levels and 26°C in deepest levels of the mine. The model of a geothermal doublet producing water at a temperature of 23°C from abandoned workings presents the rate of cooling of the reservoir.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.