Метан, що утворюється в цих інфраструктурах, може бути використаний як джерело чистої енергії

Енергія вугілля пов'язана з глобальне потепління та забруднення Світової. Насправді, за підрахунками, вугілля забезпечує 25% парникових газів.

Використання вугілля має серйозні негативні наслідки для навколишнього середовища - від етапів видобутку та переробки до транспортування та спалювання, що призводить до високого рівня забруднення. У жовтні 2017 року звіт про клімат, підготовлений агентством Об'єднані Нації спеціаліст з метеорології вказав, що рівень вуглекислого газу зростав з «безпрецедентною швидкістю» порівняно з 2016 роком.

Історично і в усьому світі видобуток вугілля сприяв промисловій революції і був визначальним у розвитку сучасного суспільства. Але з тих пір у Великобританії та Європі було закрито багато шахт.

У Великобританії закриття принесло з собою час економічних труднощів та безробіття в багатьох громадах, що видно із страйків шахтарів 1970-х та 1980-х років, наслідки яких були відображені у фільмі 'Торкання вітру»(Brassed Off, Марк Герман, 1996).

Але що відбувається всередині вугільних шахт, коли вони закриваються? Відбувається дивовижне явище: більшість занедбаних вугільних шахт починають виробляти метан, який називається шахтним метаном, який може бути чистим джерелом енергії. Він може використовуватися для виробництва електроенергії через газові двигуни або, за умови технічної обробки, живити газорозподільну мережу. Однак з часом, шахти починають наповнюватися водою а метан майже повністю зник.

Скрізь вода

Однак така ситуація створює ще одну можливість. Історичні британські вугільні шахти мають залишковий порожній простір приблизно 1 мільярд кубічних метрів. Коли вони затоплені, отримується кількість води при стабільній температурі, яка служила б для заповнення 400 000 олімпійських басейнів, величезний обсяг, який можна використовувати для створення ефективної інфраструктури опалення та охолодження та зменшення викидів вуглецю.

Але як це зробити можливим? Нещодавно опублікований аналіз команди Університету Ноттінгема Трент пояснює це. Вода на вугільних шахтах, як правило, підтримується при стабільній температурі - зазвичай від 12 ° C до 20 ° C, залежно від місця розташування - що робить її ідеальною для опалення або охолодження як будівель, так і промислових процесів.

Ми витратили кілька років на розробку та випробування нової технології. Для цього ми використали дві системи, одну в Маркхем-Вейлі та одну в Національному музеї вугільних шахт в Англії. Ми виявили, що ця технологія дозволяє використовувати воду з шахт для забезпечення зеленою та стійкою енергією будинків та підприємств у Великобританії.

Можливості застосування

Технологія, яка базується на використанні теплових насосів, що працюють на воді, проста і зрозуміла і працює подібно до холодильника або системи кондиціонування. Він не створює шуму або забруднення атмосфери, а також є втричі-чотири рази ефективніше, ніж електричний нагрівач або звичайний газовий котел.

Щоб зрозуміти, як взагалі працюють теплові насоси, подумайте, наприклад, про кухонний холодильник. Він витягує тепло з їжі та напою всередині і направляє його в навколишнє середовище за допомогою конденсатора (який є не що інше, як радіатор), розміщеного зовні. Наша технологія використовує подібну систему, тільки в цьому випадку ми витягуємо тепло з води на вугільній шахті і використовуємо його для обігріву будівель.

У Великобританії вже використовуються програми, що використовують технологію видобутку вугілля 112 мільйонів мегалітрів води для екологічних цілей. Наприклад, щоб уникнути забруднення питної води, фонтанів та річок. Ця нова технологія могла б скористатися потоком, який все одно буде перекачуватися, і генерують 63 мегавати тепла на рік.

Але існують перешкоди для його реалізації. Зокрема, відсутність інвестицій та відсутність провідних організацій, які керують процесом. Частково це пов’язано з тим, що ця технологія залишається маловідомою чи мало зрозумілою багатьом інвесторам.

Крім того, у Сполученому Королівстві бракує чіткої моделі, котра стосується впровадження нових технологій, таких як розглянута в цій статті, не тільки з комерційної точки зору, але і з договірної та юридичної точки зору. вид. Наприклад, більшість домобудівників у Великобританії та Європі воліють використовувати звичні технології, такі як газові котли або електронагрівачі, навіть у районах, де є вугільні шахти. Щоб ці нові зелені технології були успішними, на практиці слід застосовувати комплексні стратегії, які переконують будівельників та суспільство.

Труднощі для його розвитку

Цю технологію можна інтегрувати з іншими методами опалення, і, в багатьох випадках, для її реалізації можна використовувати існуючу інфраструктуру в будівлях. Це також може допомогти зменшити викиди вуглецю та споживання енергії, а отже, посилити відповідність Директиві Європейського Союзу про енергоефективність та Регламенту Великобританії про схему енергозбереження (ESOS).

Астурія, хороший приклад

В Іспанії основними північними гірськими регіонами є Астурія, Арагон та Кастилія та Леон. За даними Reuters, у 2016 році закриття 26 неконкурентоспроможних вугільних шахт. За фінансової підтримки Брюсселя метою було завершити операцію не пізніше кінця 2018 року, відповідно до норм Європейського Союзу про закриття збиткових шахт.

Для того, щоб закриті вугільні шахти стали активом, а не тягарем, а також підтримали екологічний та економічний розвиток, іспанські дослідники активно працювали над вивченням того, як використовувати переваги закритих шахт.

На думку цих експертів, затоплені галереї гірничої експлуатації Росії Барредо-Фігаредо Їх можна використовувати як резервуари, які після належного очищення можуть забезпечити водою понад 39 000 людей. Але перш за все, воду можна використовувати в системах опалення та охолодження.

Дослідники також підрахували, що передача цієї технології на інші шахти в центральній частині Астурії може представляти потужність постачання близько 260 гігават-годин на рік, що призведе до значного зменшення викидів вуглецю.

В даний час Лікарня Віталь Альварес Буйла де Мієр (також в Астурії) впроваджує системи опалення та охолодження, які використовують воду із шахтної системи Барредо-Санта-Барбара через свердловину Барредо.

Те саме джерело води також використовується для обігріву однієї з будівель університету Ов'єдо, що в університетському містечку Мієра, теплою близько 3,5 мегават. Система розроблена для безперервної роботи і еквівалентна спалюванню понад 12 000 тонн вугілля на рік, економія, яка дозволяє уникнути понад 10 000 тонн викидів вуглекислого газу.

Я мав можливість відвідати заклади під час виконання спільного європейського проекту, що проводився з партнерами з наукових кіл та промисловості. Лікарняний центр Мієр в Астурії - одна з найбільших інфраструктур геотермальної енергетики в Іспанії та один із прикладів, який найкраще ілюструє впровадження цієї технології в Європі.

секрет
План проведення від свердловини Барредо до лікарні Альварес-Буйяла-де-Мієр (Астурія) - кафедра Хуноса Університету Ов'єдо Л.М. Лара, І. Г. Колінас, М. Т. Маллада, А. Е. Ернандес-Баттез, Дж. В'єска

Вода зі свердловини Барредо перекачується через теплообмінники в системі з відкритим циклом. Тепло передається через систему замкненого контуру довжиною близько 2 кілометрів до лікарняних закладів, де технологія теплового насоса використовується в системах опалення та охолодження.

Наші дослідження показують, що ця технологія може дати занедбаним вугільним шахтам у світі новий зелений поштовх. Це було б надзвичайною спадщиною для сектору.

Амін Аль-Хабайбе - професор кафедри інтелектуальних систем в Університеті Ноттінгема Трент.

Ця стаття спочатку була опублікована в розмові.