Науковий вісник НГУ

Обґрунтування критеріїв ефективності експлуатації геотермальних зондів у затоплених гірничих виробках

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №5 2021

Останнє оновлення: 02 листопада 2021

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 3762

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.

повний текст / full article

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.

• < Попередня
• Наступна >