XXVI. Seminář energetiků 19. až Luhačovice Vývoj v oblasti energetických surovin v ČR. Energetické možnosti využití hlubinných dolů po

1

XXVI. Seminář energetiků 19. až 21. 1. 2016 Luhačovice

Vývoj v oblasti energetických surovin v ČR. Energetické možnosti využití hlubinných dolů po ukončení těžební činnosti Ing. Pavel Bartoš, FITE a.s. předseda představenstva FITE a.s. prezident Sdružení pro rozvoj MSk člen Rady vlády pro energetickou a surovinou strategii

Doceňujeme význam surovin? 2

 Hospodářský význam  Ekonomický význam  Konkurenceschopnost  Zaměstnanost  Vnitřní bezpečnost ČR  Vnější bezpečnost ČR

3

Jaké tuzemské suroviny máme k dispozici?

 Hnědé uhlí – střednědobá perspektiva – s moha otazníky a odpůrci  Černé uhlí – stát prakticky nemá vliv na ukončení těžby – může nastat velmi brzy  Uranová ruda – ukončení těžby v roce 2016  Zemní plyn a ropa – marginální zásoby  Břidlicový plyn – není vůle ani ověřit zda máme jeho zásoby  Směsný komunální odpad – odpor k jeho využívání  Rudy – ukončená veškerá těžba  Obnovitelné energetické zdroje  Zbývají stavební suroviny

4

Vicepremiér Babiš: „Česká republika musí být připravena na válku“ „My musíme intenzivně zbrojit“ „Určitě bychom měli podporovat domácí zbrojní průmysl“

5

Co to je zbrojní průmysl a kde začíná?  Dostupné surovinové zdroje (černé uhlí, suroviny pro výrobu oceli  Koksárenský a ocelářský průmysl  Potravinová soběstačnost  Strategická infrastruktura  Vlastní zbrojní průmysl

6

Stát chce podporovat zbrojní průmysl

Jaká je skutečnost:  Připravujeme se na uzavření černouhelných hlubinných dolů v ČR i v EU“  Je ohroženo evropské ocelářství  Celá EU je prakticky závislá na dovozu surovin včetně energetických

7

Energetické možnosti využití hlubinných dolů po ukončení těžební činnosti

Orientační členění dolů 8

Podle způsobu těžby:  Povrchové lomy  Hlubinné doly Podle fáze životnosti dolu:  Důl ve výstavbě  Činný důl – provádí se těžba  Důl po ukončení těžební činnosti:  Důl v likvidaci  Důl v konzervaci (předpokládá se další těžba)  Důl v „aktivní konzervaci“ (jiné využití a předpoklad další těžby) Podle těženého nerostu:  Uhelné doly  Rudné a nerudné doly  Těžba stavebních surovin

Využití hlubinných dolů po ukončení těžební činnosti 9

Příležitosti:  Důlní vody a jejich vlastnosti  Teplota důlních vod – vytápění, tepelná čerpadla  Složení důlních vod – volnočasové aktivity, balneoterapie  Po úpravě zdroj pitné vody – prakticky ověřeno

 Svislá výška důlních jam  Důlní vodní přečerpávací elektrárny – akumulace energie, špičková energie

 Důlní prostředí      

Využití tepla horninového prostředí – geotermální teplo Zásobníky zemního plynu (dle podmínek) Ukládání odpadů (dle podmínek) Nedotěžené uhelné zásoby – zplyňování uhlí v dole Obnovení těžební činnosti původního nerostu Pěstební činnost – žampiony, hlíva ústřičná

 Důlní plyn - metan  Odsávání důlního plynu za účelem energetického využití – kogenerační výroba elektrické energie a tepla

Komplexní využití dolů po ukončení těžební činnosti 10

 Maximální a efektivní využití daných příležitostí – rozmělnění fixních nákladů na provoz dolu (čerpání důlních vod, větrání dolu, údržba a provoz těžních zařízení)  Aktivní dlouhodobá konzervace dolu  Doly se zpravidla nezavírají z důvodu dotěžení všech zásob nerostu, ale z ekonomických důvodů (náklady na těžbu jsou vyšší než tržní hodnota nerostu)

Vlastnosti a potenciál důlních vod v Ostravské dílčí pánvi 11

 Vysoká salinita a příměs stopových prvků  Potvrzené léčebné účinky  Ověřena možnost vyčištění na úroveň pitné vody  Stávající zásoby důlních vod v Ostravské dílčí pánvi se odhadují na 1,2 až 2,7 mil. m3

Teplota důlních vod cca 28 ºC Současná hladina důlních vod v Ostravské dílčí pánvi cca 600 m pod povrchem

Schéma částečně zatopené ostravské dílčí pánve 12

Důlní vodní přečerpávací elektrárna 13

Akumulace elektrické energie Výroba špičkové elektrické energie Čerpání důlních vod na povrch v době nízké, nebo záporné ceny elektrické energie Environmentálně příznivé – nezatěžuje krajinu Multiplikační efekt s jinými příležitostmi

Podmínky realizace 14

 Poptávka po špičkové energii a akumulaci energie  Ekonomická výhodnost  Částečná likvidace dolu musí být prováděná v souvislosti s budoucím využitím  Provozuschopné větrání, jámy a těžní zařízení  Možnost vybudování dostatečně kapacitní povrchové retenční nádrže  Schopnost udržovat hladinu důlní vody na konstantní úrovni  Komplexní využití maxima příležitostí  Zvážit, zda budoucí těžba je reálná  Vlastnosti důlních vod – podklad pro konstrukční řešení a volbu materiálů

Lokalita pro realizaci prototypového zařízení důlní přečerpávací elektrárny 15

DIAMO, S.P. – VODNÍ JÁMA JEREMENKO

Sklad hořlavin Provozní budova dřeviště

Rozvodna

Hlavní části přečerpávací elektrárny „generátorová část“ 16

      

  

Horní retenční nádrž Spodní retenční nádrž – zatopený důl Spádové potrubí – sklolaminát – Ø 300mm Peltonova turbína – vlastní vývoj Synchronní generátor s příslušenstvím Spojovací potrubí, jímka od turbínou a odpadní gravitační potrubí pro odvod vody Hydraulické ovládací prvky (dýza, deflektor, kulový ventil, šoupátka, příruby aj.) Hydraulické agregáty pro ovládání (dýzy, deflektoru, kulového ventilu, šoupátek Elektrická část silová – kabely, spínací a jistící technika Ovládání, měření, diagnostika, regulace, čidla a bezpečnostní okruhy

17

Hlavní parametry přečerpávací elektrárny Svislá spádová výška

580 m

Průměr spádového potrubí

DN 300

Materiál spádového potrubí

sklolaminát

Max. průtok

Qmax = 0,12 m3/s

Opt. výkon

Ptopt = 607 kW

Opt. průtok

Qopt = 0,1 m3/s

Horní retenční nádrž

150 m3

Doba provozu

pouze z retenční nádrže cca 10min, při průběžném doplňování čerpanou důlní vodou prakticky neomezeně

Dolní retenční nádrž

zatopená důlní díla, odhad 1,5 až 2,0 mil. m3

Hlavní části přečerpávací elektrárny „čerpadlová část“ 18

 Velkokapacitní vysokotlaká ponorná čerpadla s asynchronními motory (jedno v provozu, jedno záložní)  Výtlačné potrubí (sklolaminát 2 x Ø 300mm, dvě provozní a jedno záložní)  Vypouštění čerpané důlní vody do vodoteče (Ostravice), odbočkou pak do horní retenční nádrže) Poznámka: Čerpací systém byl instalován na dvou tzv. vodních jámách (Jeremenko a Žofie) před zahájením zatápění Ostravské dílčí pánve OKR, tak aby důlní vody nemohly zatopit činnou část OKR – Karvinskou dílčí pánev.

Hlavní parametry přečerpávací elektrárny „čerpadlová část“ 19 Čerpadlo typ

UPZ 180-440/10a

Počet čerpadel instalovaných v dole

2, z toho jedno záložní

Qprům

166,6

l/s,(600 m3/hod)

Qmax

222,2

l/s,(800 m3/hod)

Hmin

570 m

Hmax

740 m

Otáčky

1 471 l/min

Výkon motoru Pn

1600

Napětí

6000 V (50 Hz),třífázové

Jmenovitý proud

209,1 A

Výtlačné potrubí

3 x DN300, dvě provozní a jedno záložní

Materiál potrubí

sklolaminát

Vypouštění důlních vod

Do blízké vodoteče – řeka Ostravice

kW

Dispoziční řešení systému důlní přečerpávací elektrárny 20

Přívodní potrubí Důlní stvol

Rozvaděče Retenční nádrž Důlní budova

Turbínové soustrojí

Důlní retenční prostor Důlní chodba

Dispoziční řešení přečerpávací elektrárny v důlní chodbě 21

FINÁLNÍ VARIANTA PROTOTYPOVÉHO ŘEŠENÍ – DŮLNÍ ČÁST Hydraulický agregát pohonu kul. kohoutu

Turbínové soustrojí s rámem

Hydraulický agregát pohonu dýzy a deflektoru

Propojovací potrubí Gravitační odpadní potrubí

Spádové potrubí

Finální realizovaný prototyp turbínového soustrojí 22

Finální provedení pilotního zařízení 23

Realizace přečerpávací elektrárny v důlní chodbě 24

Realizace přečerpávací elektrárny v důlní chodbě turbínové soustrojí 25

Realizace přečerpávací elektrárny v důlní chodbě – pohled ze zadní části chodby 26

Řešení úkolu VaV 27

Projekt : „Výzkum a vývoj přečerpávací vodní elektrárny v hlubinném dole“ Program: TIP - Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR Doba řešení projektu: 2011 a květen 2015 Příjemce účelové podpory: hlavní řešitel - FITE a.s., Ostrava Spolupříjemce: REACONT, a.s., Ostrava Spolupříjemce: SIGMA Výzkumný a vývojový ústav, s.r.o., Lutín Spolupříjemce: Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Hornicko-geologická fakulta

Poděkování za spolupráci 28

Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR – za poskytnutí dotace v rámci programu TIP Státní podnik DIAMO s.p., Odštěpný závod ODRA v Ostravě za aktivní a vstřícnou spolupráci při výzkumných a vývojových pracích, při vlastní realizaci a provozu Český báňský úřad a Obvodní báňský úřad v Ostravě konzultační a poradenská činnost při řešení technických a legislativních problémů Ostatním spolupracujícím osobám a institucím

29

DĚKUJI ZA POZORNOST