Затопленные шахты могут давать людям тепло

В одном небольшом голландском городке более 30 лет пребывала в забвении "выпотрошенная" угольная шахта. Но вот инженеры и учёные посмотрели на это сокровище новым взглядом. И теперь бывшая шахта обогревает зимой свыше 200 домов, десятки магазинов, один супермаркет, культурный центр, библиотеку, подземную парковку и офисное здание. При этом не сжигается ни грамма угля.

Уголь был одним из главных источников энергии в Нидерландах на протяжении столетий, но с открытием в 1950-1960-х годах богатых месторождений газа доля угля в энергетическом балансе значительно упала, а старые шахты стали закрывать.

Одна из таких шахт в городе Херлен (Heerlen) три десятилетия простояла затопленная и никому не нужная, пока группа энтузиастов не решила превратить её в экологически чистый, экономически выгодный и к тому же неиссякаемый источник тепловой энергии.

Главной движущей силой затеи выступили две женщины: Рит де Вит (Riet de Wit), заместитель мэра Херлена и член муниципалитета, курирующий в нём сферу экономики и занятости населения, а также Элианне Демоллин-Схнейдерс (Elianne Demollin-Schneiders). Рит взяла на себя организационные вопросы, а Элианне – научную составляющую. Именно Демоллин-Схнейдерс, специалиста по энергетике, участники предприятия называют "мамой" всего проекта и её лидером. С развёртыванием проекта Minewater шахтёрский городок словно получил второй шанс.

Конечно, на одном энтузиазме далеко не уедешь, потому для реализации плана двум энергичным дамам потребовалось создать кооперацию ряда компаний и организаций не только из Нидерландов, но также из Великобритании, Германии и Франции.

Это предприятие получило имя Minewater Project. Оно явно указывает на главное богатство, которым решили распорядиться партнёры, — воду в старой шахте. Госпожа Демоллин-Схнейдерс подала идею, способную помочь нам увидеть будущее Земли во всех смыслах в более зелёном цвете...

Нет, пить её голландцы не собирались. Напротив, водичка эта вызывала беспокойство в связи с потенциальной опасностью загрязнения поверхностных вод и, в конечном счёте, питьевых источников.

А вот на положительный потенциал этой воды долгое время никто внимания не обращал. Впервые о нём заговорила Элианне. И вот что из этого вышло. В рамках Minewater Project к сети штолен, лежащих глубоко под поверхностью, пробурили пять новых скважин (в пяти разных местах района), причём довели их аж до уровня 700 метров.

Вода, наполняющая старую шахту, на такой глубине, как оказалось, имела постоянную температуру в 32 °C. А это отличный источник энергии в нежаркой стране. Только нужно было умело им распорядиться.

Как же работает теплоцентраль на основе шахты (minewater power station)? Насосы выкачивают воду с глубины 700 метров наверх. Объём перекачки может достигать 80 кубометров в час для каждой скважины. Не так уж много, если сравнить с достигнутым эффектом.

По пути, правда, эта вода успевает чуть-чуть остыть — до 28 градусов. Но не беда. Далее она попадает в тепловой насос, который забирает у неё энергию и передаёт другой воде, курсирующей в сети теплоснабжения Херлена. Точнее, эта вода обогревает здесь один район, пестуемый данным "зелёным" проектом: всего порядка 350 зданий, из которых более 200 составляют жилые дома.

Конечно, на работу теплового насоса, как и насосов, откачивающих воду из шахты, нужна электрическая энергия, но её расход — намного меньше калорий, направляемых в батареи центрального отопления. Никакого нарушения закона сохранения — "лишняя энергия" забирается фактически из земных недр.

Отдавшую же своё тепло "шахтную" воду возвращают обратно, чтобы она успела попутешествовать по чреву старой шахты и вновь нагреться. С учётом колоссального объёма воды в шахте — круговорот этот проходит медленно.

Общий принцип работы Minewater прост: как и другие тепловые насосы, применяемые для обогрева зданий, эта станция пользуется источником низкопотенциального тепла (нагретым не очень сильно, но зато обладающим огромной массой), а в данном случае – водой, заполняющий "бесконечные" лабиринты бывшей шахты, чтобы довести до высокой температуры воду в трубах теплоцентрали.

Интересно, что летом та же система потенциально способна превращаться в комплекс охлаждения зданий. Только для этого забор воды из шахты нужно будет переключить на значительно меньшую глубину (порядка 250 метров). Там вода постоянно остаётся прохладной — 17 °C. Но эта часть проекта ещё не реализована.

В своём пресс-релизе Minewater Project называет теплостанцию в Херлене — первой в мире в своём роде, то есть энергетической системой на основе затопленной шахты. Она была официально открыта 2,5 месяца назад, примерно через три года после старта работ.

Голландцы уточняют — они не первые догадались использовать тепло воды из затопленных шахт, но раньше такого рода проекты были очень небольшими по масштабу и обогревали лишь по одному зданию. Создать аналогичный комплекс, обслуживающий большой район, — это совсем иной уровень сложности. И это пример, показывающий, какими нетрадиционными способами можно добиться сокращения сжигания ископаемого топлива.

Даже если считать, что всё электричество, необходимое для работы комплекса Minewater, получено на тепловых электростанциях, эффект заметен: проект сообщает, что в результате запуска геотермальной теплоцентрали выброс CO2 (в расчёте на эти 350 зданий) в сравнении с классическими системами отопления сократился на 55%.

Практически все дома, подключённые к необычной теплоцентрали, – новые и были специально разработаны с учётом работы с этим геотермальным комплексом (кстати, они оснащены традиционными системами обогрева – как запасными). Геотермальную станцию, как и эти здания, спроектировала и построила местная компания Weller.

Minewater — проект не только голландский. Упомянутое ранее сотрудничество со специалистами из других стран Европы родилось неспроста: там полным-полно небольших шахтёрских городков, испытывающих те же проблемы после закрытия шахт, какие выпали десятилетия назад на долю Херлена. Причём в некоторых местах такие закрытия произошли сравнительно недавно — в 1990-х годах и даже уже в нынешнем веке. А ведь энергетическая самодостаточность, экологический и выгодный источник тепла — хорошая основа для подъёма экономики города, привлечения в него людей, компаний, новых проектов.

Потому Minewater Project намерен распространить опыт Херлена на другие сообщества. В частности, на германский Ахен (Aachen) и шахтёрские посёлки во французской Лотарингии. В последней, кстати, отдельные заброшенные шахты уходят на два километра под землю — легко представить, какой это геотермальный потенциал.

Единственное ограничение – такого рода система хороша, только если геотермальный источник тепла и обогреваемые здания находятся рядом. Тянуть трубы далеко – потерять практически всю выгоду от даровой энергии, "поднимаемой" наверх.

Почему же тогда просто не начать бурить повсеместно скважины на большие глубины да прокачивать через них воду? Тут главное отличие – объём воды, находящейся в каждый момент времени на глубине. В пустой шахте этот объём – просто колоссален, и он многократно превышает объём той воды, что курсирует по трубам отопления. Именно в этом случае обеспечивается хорошая эффективность теплового насоса. А простое бурение в толще грунта и скал такого эффекта не даст.

Но что с выгодой для конечного потребителя? Оказывается, для него стоимость геотермального тепла получается примерно той же, что была с традиционными системами отопления, использующими в качестве источника энергии ископаемое топливо. Зачем же, спрашивается, огород городить?

Инициаторы проекта отмечают, что цены на ископаемое топливо подвержены колебаниям и могут взлететь очень заметно, а соответственно, повысятся затраты на обогрев. С геотермальным же теплом — всё предсказуемо и надёжно.

Городок, обогревающий себя таким способом (пусть пока речь идёт только об одном районе), получает своего рода независимость от ситуации на мировых рынках нефти и газа. Стабильность необычного источника энергии — качество не менее ценное, чем его относительно невысокая цена.