Статті
Обґрунтування критеріїв ефективності експлуатації геотермальних зондів у затоплених гірничих виробках
- Деталі
- Категорія: Зміст №5 2021
- Останнє оновлення: 02 листопада 2021
- Опубліковано: 30 листопада -0001
- Перегляди: 3663
Authors:
Д. В. Рудаков, orcid.org/0000-0001-7878-8692, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
O. В. Інкін, orcid.org/0000-0003-3401-9386, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, (5): 100 - 105
https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-5/100
Abstract:
Мета. Розробка й тестування енергетичного та вартісного критеріїв для оцінки ефективності роботи закритої геотермальної системи, що використовує коаксіальні або U-подібні зонди, які можна встановлювати в затоплених виробках шахт.
Методика. Для обґрунтування енергетичного й вартісного критеріїв застосовано співвідношення термодинаміки, гідравліки та оцінювання економічної ефективності, проведено інженерний аналіз закритих геотермальних систем, досліджено гідрогеологічні параметри й геотермальні умови шахт Селідівської групи на Донбасі. Розроблені критерії були перевірені в діапазонах таких важливих параметрів, як витрата теплоносія й довжина занурення зонда.
Результати. Кількісно оцінено вплив довжини занурення зонда й витрати теплоносія на енергетичний баланс і чисту дисконтну вартість NPV і визначено комбінації параметрів, що дозволяють досягти ефективного відбору тепла з точки зору теплового балансу та економічної ефективності. Відношення виробленої енергії до витраченої може досягати 1.5–2.2, а параметр NPV – кількох десятків тисяч євро при збільшенні глибини занурення до 500 м при витраті 20 м3/добу. Більш високі витрати можуть призвести до негативного енергетичного балансу, але NPV залишається позитивним у деяких діапазонах довжини занурення зонда, що вказує на прибутковість системи. Термін окупності може бути скорочений до кількох років.
Наукова новизна. Запропонований енергетичний критерій визначає баланс між виробленою тепловою енергією й тепловим еквівалентом електричної енергії, виробленої з використанням викопного палива та витраченої на роботу системи. Цей коефіцієнт, на відміну від зазвичай застосовуваного параметра COP, дозволяє порівнювати енергії однакової природи й робити більш адекватні висновки щодо екологічної прийнятності геотермальної системи.
Практична значимість. Запропоновані критерії можуть бути використані для пріоритезації встановлення геотермальних систем і оцінювання ефективності експлуатації серед числа потенційних ділянок у гірничопромислових районах після припинення видобутку.
Ключові слова: шахтні води, геотермальні зонди, енергетичний критерій, теплова енергія, чиста дисконтна вартість
References.
1. Phillips, S. (2015). Paris climate deal: Historic climate change agreement reached at COP21. ABC Australia. Retrieved from http://www.abc.net.au/news/2015-12-12/france-presents-ambitious,-balanced-draft-climate-agreement/7023712.
2. Michael A. Clark, Nina G. G. Domingo, Kimberly Colgan, Sumil K. Thakrar, & David Tilman (2020). Global food system emissions could preclude achieving the 1.5° and 2 °C climate change targets. Science, Vol. 370, 705-708. https://doi.org/10.1126/science.aba7357.
3. Limarenko, A. N., & Taranenko, O. O. (2015). Environmental consequences of obtaining and using geothermal energy in Ukraine. Technological audit and production reserves, 3, 4-8.
4. Sadovenko, I., Rudakov, D., & Inkin, O. (2014). Geotechnical schemes to the multi-purpose use of geothermal energy and resources of abandoned mines. Progressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining, 443-450.
5. LANUV NRW (2018). Landesamt für Natur, Umwelt, und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfahlen: Potenzialstudie warmes Grubenwasser. Fachbericht 90. Recklinghausen.
6. Bojadgieva, K., Benderev, A., Gerginov, P., & Hristov, V. (2013). The Abandoned Underground Cherno More Coal Mine (SE Bulgaria) – a Source of Low Grade Geothermal Energy. Comptes rendus de l’Académie Bulgare des Sciences: Sciences mathématiques et naturelles, 66, 565-572.
7. Sadovenko, I., Inkin, O., & Zagrytsenko, A. (2016). Theoretical and geotechnological fundamentals for the development of natural and man-made resources of coal deposits. Mining of Mineral Deposits, 10(4), 1-10. https://doi.org/10.15407/mining10.04.001.
8. Rudakov, D., Inkin, O., Dereviahina, N., & Sotskov, V. (2020). Effectiveness evaluation for geothermal heat recovery in closed mines of Donbas. E3S Web of Conferences 201, 01008. Ukrainian School of Mining Engineering, 1-10. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020101008.
9. Ramos, E.P., Breede, K., & Falcone, G. (2015). Geothermal heat recovery from abandoned mines: a systematic review of projects implemented worldwide and a methodology for screening new projects. Environ Earth Sci, 73, 6783-6795. https://doi.org/10.1007/s12665-015-4285-y.
10. Empfehlungen Oberflächennahe Geothermie – Planung, Bau, Betrieb und Überwachung (2015). Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften e.V. (DGG), Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e.V. (DGGT).
11. Thermal pumping units Viesmann. Design instruction. Vitocal 300/350 (n.d.). Retrieved from https://heatpumpjournal.com.ua/wp-content/uploads/2018/06/biblioteka_pa_5829_122_05-2004_vitocal_gus-1.pdf.
12. Zakharenko, S. O. (2017). Development and calculation of a heat pump for the needs of heat supply of an industrial facility Tyumen Industrial University. Tyumen: Publishing Center BIK.
13. Beshta, O., Kuvaiev, V., Mladetskyi, L., & Kuvaiev, M. (2020). Ulpa particle separation model in a spiral classifier. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 31-35. https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-1/031.
14. Beshta, O. S. (2012). Electric drives adjustment for improvement of energy efficiency of technological processes. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 4, 98-107.
15. Ulitsky, O. A., Ermakov, V. M., Lunova, O. V., & Boyko, K. YE. (2019). Prior to the assessment of the forecast of changes in the hydrogeological minds of the techno-ecosystem of the Selidivskoy group of mines. Ecological safety and environmental protection, (4), 32-42.
16. Fomin, V. O. (2015). Forecasting changes in the inflow of groundwater into the abandoned mine. Coal of Ukraine, (5), 20-24.
17. Sherbak, V. V. (2018). Analysis of threats and environmental risks arising from the defeat of mining enterprises in the area of local military conflict in eastern Ukraine. Collection of scientific works of DonSTU, 40-46.
18. Dolinsky, A. A. (2016). Geothermal energy: production of electric and thermal energy. Bulletin of the NAS of Ukraine, (11), 76-86.
19. Technologies of production and use of geothermal energy. Scientific and technical portal Metallurgist.pro. Retrieved from https://metallurgist.pro/tehnologii-dobychi-i-ispolzovaniya-geotermalnoj-energii/.
20. Surtaev, V. V. (2016). Development of geothermal energy industry in Ukraine. Mining Bulletin, (99), 83-88.
Наступні статті з поточного розділу:
- Біоекономічна освіта: імплементація стратегії біоекономіки ЄС у вищу освіту України - 02/11/2021 17:07
- Інституційний менеджмент в інтернаціоналізації української вищої освіти - 02/11/2021 17:07
- Оцінка впливу пандемії COVID-19 на державні доходи: дослідження про індивідуальних платників податків Бангладеш - 02/11/2021 17:07
- Оцінювання ефективності соціальних інвестицій металургійних підприємств за декаплінг-підходом - 02/11/2021 17:07
- Дослідження динаміки інвестиційних процесів з урахуванням стохастичності кризових явищ у світовій і національній економіці - 02/11/2021 17:07
- Оцінка якості тривимірної хмари точок промислових будівель на основі зображень планової та перспективної зйомки БПЛА - 02/11/2021 17:07
- Інформаційно-вимірювальна система витрати газу на основі опрацювання сигналів за оцінками ентропії - 02/11/2021 17:07
- Еколого-економічне управління інноваційною діяльністю підприємств - 02/11/2021 17:07
- Удосконалення методології обґрунтування безпечних маршрутів транспортування небезпечних речовин і вантажів - 02/11/2021 17:07
- Вибір ін’єкційного розчину для шнекової технології захисту підземного простору від забруднення - 02/11/2021 17:07
Попередні статті з поточного розділу:
- Вплив дизельних транспортних засобів на біосферу - 02/11/2021 17:07
- Поточний стан і прогноз викидів діоксиду сірки й пилу на теплоелектростанціях України - 02/11/2021 17:07
- Математичне моделювання хвильових процесів у двообвиткових трансформаторах з урахуванням основного магнітного потоку - 02/11/2021 17:07
- Моделювання промислової сонячної фотоелектричної станції з безтрансформаторною перетворювальною системою - 02/11/2021 17:07
- Визначення вертикальної динаміки типової конструкції критого вагона вітчизняного парку при використанні європейських візків Y25 - 02/11/2021 17:07
- Вимірювання пружних, пластичних і постійних часу для алюмінієвих армованих сплавів дисперсією M102 (AL–C–O) - 02/11/2021 17:07
- Застосування методів обробки сигналів до вібрацій при вибухових роботах у тунелях - 02/11/2021 17:07
- Підвищення чутливості вимірювання вмісту вологи в сирій нафті - 02/11/2021 17:07
- Закономірності формування максимальних навантажень на різцях і виконавчих органах вугледобувних машин - 02/11/2021 17:07
- Визначення стадій адгезії залізо-нікелевої руди на заводі Ferronikeli в місті Дренас - 02/11/2021 17:07