Energia ukryta w kopalniach

Zdaniem prof. Przemysława Bukowskiego w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym elektrownie szczytowo-pompowe można byłoby utworzyć w wytypowanych zlikwidowanych kopalniach, ale również możliwe jest wdrożenie takiego rozwiązania w zakładach czynnych

Prezes Katowickiego Holdingu Węglowego Zygmunt Łukaszczyk kilka tygodni temu wskazał, że zlikwidowane kopalnie można wykorzystać do budowy elektrowni szczytowo-pompowych. W Polsce elektrownie tego typu już działają. Najlepszymi przykładami są tutaj Żarnowiec i Porąbka-Żar. Nigdy jednak w naszym kraju nie stworzono takiej elektrowni na podstawie kopalnianej infrastruktury.

Czy jest to zatem możliwe i co na tym możemy zyskać?

Główną zasadą działania elektrowni szczytowo-pompowych jest pompowanie wody do wyżej usytuowanego zbiornika w okresie występowania nadwyżki podaży energii i wykorzystanie energii grawitacyjnej wody do produkcji prądu w fazie zwiększonego zapotrzebowania. W przypadku kopalń rozwiązanie to opierałoby się na wielkości dopływu do kopalń lub/i możliwości gromadzenia wód w wyrobiskach górniczych, z wykorzystaniem infrastruktury i różnic pomiędzy poziomami kopalni.

Temat powrócił
- Ten pomysł nie jest niczym nowym. Jest to rozwiązanie, które już wcześniej było rozpatrywane zarówno w Głównym Instytucie Górnictwa, jak i w innych instytucjach. Od końca lat 90. XX wieku znane są rozwiązania patentowe i publikacje naukowe na ten temat. Wówczas rozpatrywano elektrownię szczytowo-pompową, w której górny zbiornik miał być zlokalizowany na powierzchni, np. mogło być nim zalewisko poeksploatacyjne - wyjaśnia prof. Przemysław Bukowski, kierownik Pracowni Hydrogeologii Górniczej i Środowiskowej w Zakładzie Geologii i Geofizyki Głównego Instytutu Górnictwa.

Profesor przypomina także, że od 2008 r. niemal co rok GIG, także we współpracy ze Spółką Restrukturyzacji Kopalń, składał aplikacje albo do Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, albo do Funduszu Węgla i Stali o projekt dotyczący hydrogeologicznej i górniczej oceny kopalni jako elektrowni szczytowo-pompowej, w której zbiornik dolny i górny lub tylko dolny znajdowałby się pod ziemią.

- Jak dotąd aplikacje te niestety nie zostały docenione. Temat powrócił i pojawia się w różnych wypowiedziach, więc być może jest szansa, by współcześnie dokładnie przeanalizować to zagadnienie i oszacować rzeczywiste ryzyko inwestycyjne - wyjaśnia Bukowski.

Wstępne założenia mówią o tym, że w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym elektrownie szczytowo-pompowe można byłoby utworzyć w wytypowanych zlikwidowanych kopalniach, a wytworzoną przez nie energię spożytkować np. na cele obniżenia kosztów odwadniania finansowanych z budżetu państwa. Zdaniem prof. Bukowskiego możliwe jest także wdrożenie takiego rozwiązania do zakładu czynnego.

- Do takich działań była przymierzana jeszcze przed likwidacją kopalnia Pstrowski w Zabrzu. Z tego, co wiem, myśli się też o tym w jednej z kopalń Katowickiego Holdingu Węglowego i w kopalniach Taurona Wydobycie. Ważnymi czynnikami oceny takiego przedsięwzięcia są warunki geologiczno-górnicze, hydrogeologiczne i techniczne. Moim zdaniem największy potencjał w tym względzie, z uwagi już tylko na wielkość dopływu wody, mają kopalnie należące do Taurona Wydobycie. W nich występuje duża szansa na odzyskanie energii mechanicznej z wody - stwierdza ekspert.

Wskazuje, że obecnie można rozpatrywać także różne modyfikacje tego rozwiązania, włącznie z wykorzystaniem infrastruktury kopalni na powierzchni.

- Oprócz rozważań na temat odzysku energii w podziemiach tych kopalń, ze względu na natężenie dopływów wody nawet przy niewielkim spadku, wynoszącym kilkanaście metrów, można by było spróbować odzyskiwać energię np. w systemie zrzutu wód na powierzchni. Powiedzmy, że byłyby to mikroelektrownie wodne.

Szansa na obniżenie kosztów
Przekształcanie kopalń w elektrownie szczytowo-pompowe nie może się jednak odbyć bez określenia niebezpieczeństw, które niesie ze sobą realizacja takiego przedsięwzięcia.

- Na pierwszy plan wysuwają się problemy techniczne i górnicze, w tym problemy bezpieczeństwa. To m.in. z takich powodów przed kilkunastu laty nie powstała elektrownia w byłej kopalni Pstrowski. Musimy mieć na uwadze, że pod wpływem wody zmieniają się właściwości skał otaczających wyrobiska górnicze i ujawniają się procesy, które mogą wpłynąć na sposób realizacji i bezpieczeństwo projektowanej inwestycji. Dlatego do wykonania rachunku ekonomicznego inwestycji konieczne jest dobre rozpoznanie, bo w zależności od układu magazynowania i odzysku energii mogą się pojawić zagrożenia, np. wodne i gazowe, które należy zneutralizować. Oczywiście musimy też brać pod uwagę czynniki techniczne. Na szczęście dysponujemy coraz lepszym zapleczem technicznym, więc dobrze to nam wróży na przyszłość - ocenia profesor, który dodaje, że kopalniane elektrownie szczytowo-pompowe na świecie są znane, lecz jak dotąd na małą skalę.

- Przykładowo w Niemczech funkcjonuje tego typu odzysk energii, oparty na energii sprężonego powietrza gromadzonego w wyrobiskach solnych, a dalsze projekty z wykorzystaniem wody są od 2010 r. rozważane wobec kopalń węgla w Zagłębiu Ruhry. W Polsce odbiór energii, wprawdzie cieplnej i do celów własnych, stosuje jeden z zakładów SRK. Funkcjonowanie tych instalacji w warunkach kopalń podziemnych pokazuje, że to inwestycja, nad którą warto się zastanowić w kontekście współczesnych uwarunkowań ekonomicznych i środowiskowych - wyjaśnia naukowiec.

Zdaniem profesora kopalniane elektrownie szczytowo-pompowe mogą odciążyć budżet państwa, jeśli chodzi o odwadnianie zlikwidowanych kopalń, oraz pomóc w obniżeniu kosztów funkcjonowania czynnych zakładów.

- Oczywiście zanim podejmie się konkretne kroki, trzeba przeprowadzić kompleksową analizę. Nie możemy jednak wykluczyć, że w najbliższej przyszłości takie rozwiązania staną się czymś oczywistym - stwierdza prof. Bukowski.