fot: Kajetan Berezowski
Kopalnia Prosper-Haniel po zakończeniu wydobycia węgla będzie pełniła funkcję elektrowni szczytowo-pompowej, magazynującej nadmiar energii z wiatraków
fot: Kajetan Berezowski
Należąca do niemieckiego koncernu RAG AG kopalnia węgla kamiennego Prosper-Haniel w Bottrop zostanie zamieniona w elektrownię szczytowo-pompową, która zgromadzi nadmiar elektryczności produkowanej przez pobliskie turbiny wiatrowe.
Nad projektem przystosowania likwidowanych niemieckich kopalń głębinowych do potrzeb energetyki od lat pracują naukowcy uniwersytetów Duisburg-Essen i renomowanego Uniwersytetu Zagłębia Ruhry w Bochum, a także firmy federalne i z Nadrenii Północnej-Westfalii (jak m.in. RISP, DMT GmbH & Co. KG).
Nadmiar kopalń do wyboru
Jednak przed trzema laty, po sporządzeniu wstępnego studium wykonalności, zawieszono program wobec wątpliwości, czy obroni się pod względem biznesowym bez państwowych dotacji. I nagle w połowie marca tego roku zielone światło dla projektu zapaliła premier Nadrenii Północnej-Westfalii i wiceszefowa niemieckiej SPD Hannelore Kraft, goszcząc na targach Energy Storage Europe w Düsseldorfie. Ogłosiła oficjalnie, że kopalnia w Bottrop do końca 2018 r. zamieni się w wodną elektrownię szczytowo-pompową o mocy 200 MW. Elektryczność, którą będzie wytwarzać, wystarczy do zasilenia około 400 tys. mieszkań. Dla porównania: znana większości Ślązaków elektrownia szczytowo-pompowa Porąbka-Żar ma 500 MW.
Kopalnia węgla kamiennego Prosper-Haniel została wybrana z trzech analizowanych lokalizacji, wygrywając z konkurencyjnym wariantem w kopalni Auguste Victoria w miejscowości Marl. Inżynierowie zdecydowali się na tzw. zamknięty obieg wody. Oznacza to, że ciecz będzie krążyła między zbiornikiem dolnym elektrowni o pojemności ok. 720 tys. m sześc. a zbiornikiem na powierzchni niedaleko wieży szybowej (do jego budowy wykorzystane zostaną m.in. kopalniane osadniki). W systemie otwartego obiegu, który także rozpatrywano, wodę zasilającą turbiny czerpano by do kilku szybów w okolicy kanałami lub rurociągami z dopływów Renu. Natomiast po zrzuceniu na głębokość ok. 800 m wody nie gromadzono by nigdzie pod ziemią, ale grawitacyjnie ściekałaby do pomp odwadniających kopalnie w Zagłębiu Ruhry. Otwarty obieg dawałby największą moc elektryczną (355 MW z 4 turbin) przy efektywności 65 proc. przez 12 godzin. Jednak od 2012 r., kiedy zaczęto projektować elektrownię, w sąsiedztwie zlikwidowano kopalnie w Marl i Kamp-Lintfort. Istnieje jeszcze stara kopalnia antracytu w Ibbenbüren oraz zakład górniczy w Bottrop (oba mają fedrować najdalej do końca 2018 r.).
Zbiornik w kilometrach wyrobisk
Koncepcję techniczną elektrowni przygotował m.in. prof. André Niemann z Instytutu Inżynierii Hydraulicznej i Zarządzania Zasobami Wodnymi z Uniwersytetu Duisburg-Essen. Maksymalną moc zainstalowaną w 2 turbogeneratorach w kopalni Prosper-Haniel obliczył na 286 MW (zostanie zredukowana do 200 MW). Turbiny zamontowane będą na poziomie 935 m. Im głębiej, tym silniej strumień spadającej wody napędza łopatki turbin. W Nadrenii Północnej-Westfalli najgłębszy szyb w Ibbenbüren sięga nawet 1550 m w głąb ziemi, ale liczą się jeszcze dwie sprawy: pod ziemią musi być miejsce, w którym da się zgromadzić setki tysięcy kubików wody tak, żeby nie wyciekała; otwór szybowy musi pozwalać na zrzucenie nim jak największego strumienia. Dla porównania w kopalni Auguste Victoria w Marl maksymalny zrzut wody wynosiłby tylko 4,2 m sześc./s, gdy w Bottropie – aż 33 m sześć./s. Napełnianie zbiornika potrwa 6 godzin, a wydajność elektrowni wyniesie 76 proc., to znaczy, że zmarnuje się tylko 24 proc. energii (dla porównania w tradycyjnych elektrowniach szczytowo-pompowych wskaźnik ten waha się od 70 do 85 proc.).
W roli dolnego zbiornika wody wykorzystane zostaną po prostu górnicze wyrobiska, których sieć na poziomie 935 m i niżej ma długość 37 km. Do wykorzystania na magazyn wody nadaje się ok. 29 km chodników, których przekrój wynosi od 18 do 25 m kw. Mogą zmieścić od 660 do 925 m sześc. cieczy.
Magazynowana w kopalnianej elektrowni nadwyżka prądu pochodzić będzie z pobliskich turbin wiatrowych. W czasie silnych wiatrów, gdy w sieci nie potrzeba już więcej prądu, napędzać będzie on pompy wypychające wodę z dołu do górnego zbiornika. Przy bezwietrznej pogodzie, kiedy w sieci wystąpi deficyt, nastąpi zrzut wody w dół na turbiny i elektrownia, oddając zgromadzoną energię, zasili sieć elektryczną.
Niemieckie władze zapowiadają, że po uruchomieniu „akumulatora” w Bottrop, przebudują kolejne nieczynne już kopalnie węgla kamiennego w Ruhrze. Magazyny energii będą potrzebne, bo do 2025 r. Niemcy planują podwoić (do 30 proc.) w swoim miksie udział źródeł odnawialnych, których wadą jest niestabilność wytwarzania i dlatego nie mogą pracować bez wsparcia.
Będzie praca dla górników
Dobrą wiadomość premier Nadrenii Północnej-Westfalli przekazała górnikom, zapewniając, że wszyscy znajdą pracę w nowej elektrowni szczytowo-pompowej, a ich doświadczenie będzie niezbędne do obsługi i nadzoru podziemnych urządzeń: - Górnicza załoga będzie nadal odgrywać zasadniczą rolę w procesie zapewnienia nieprzerwanych dostaw energii na potrzeby naszego kraju - zapowiedziała Hannelore Kraft.
Nie ujawniła wartości projektu. Za to w dokumentacji na stronach internetowych Uniwersytetu Duisburg-Essen jednym z porównań techniczno-finansowych jest projekt podziemnej siłowni szczytowo-pompowej Riverbank Wiscasset Energy Center na północnym wschodzie USA (głębokość 670 m, moc 4 x 250 MW), której koszt szacowano na ok. 2 mld dol.
Początki kopalni w Bottrop sięgają 1856 r. W 1974 r. spółka Ruhrkohle AG (poprzednik RAG) połączyła 9 rozproszonych zakładów wydobywczych z kilkunastoma szybami oraz pobliską koksownię. W 2011 r. rozpoczęto eksploatację na poziomie 1159 m. Kopalnia w ostatnich latach wydobywała 4 mln t węgla oraz produkowała ok. 2 mln t koksu, zatrudniając 4,1 tys. pracowników.
