Modelowanie numeryczne zasobów energii geotermalnej w wyrobiskach zlikwidowanych kopalń węgla kamiennego z zastosowaniem symulatora TOUGH2

W artykule zaprezentowano modelowanie numeryczne zasobów energii geotermalnej z zastosowaniem symulatora wielowymiarowego przepływu ciepła i masy w skałach porowatych i spękanych TOUGH2. Modelowanie przeprowadzono dla sztucznego zbiornika niskotemperaturowych wód geotermalnych w zatopionych wyrobiskach zlikwidowanej kopalni węgla kamiennego. Prezentowany modelowy przykład wyrobisk na głębokości 500 m zawiera wody o temperaturze 24,7°C. Symulowana jest eksploatacja energii cieplnej z wyrobisk poprzez eksploatację ciepłej i zatłaczanie schłodzonej wody w okresie 5 i 50 lat. Przy założonej w symulacji ilości uzyskiwanej mocy cieplnej 400 kW zgromadzona w zrobach energia powinna zostać wyeksploatowana w ciągu zaledwie 78 dni, co przejawiłoby się schłodzeniem warstwy do 7°C. W symulacji uzyskujemy jednak w ciągu 5 lat schłodzenie wydobywanej wody równe zeru przy eksploatacji 12600 GJ rocznie. Ilość możliwej do wydobycia energii wskazuje na odnawialność źródła ciepła w zlikwidowanych wyrobiskach górniczych.

---

The numerical modeling of geothermal resources using simulation code of multidimensional flow of mass and heat in porous and fractured rocks with TOUGH2 is presented in the paper. The man-made, low-temperature geothermal reservoir in flooded workings of abandoned coal mine is the example used in the simulated model. The reservoir at a depth of 500 m contains mine water at a temperature of 24,7°C. The production of warm water from the reservoir and the injection of cooled water are simulated in two time-periods of five and 50 years with output thermal power of 400 kW. At the assumed rate of produced thermal energy, the static resource should be over exploited in a period of 78 days, which could cause cooling the reservoir down to 7°C. However, in the simulation of the annual production of 12,600 GJ during a five-year period, the cooling is not present. The amount of potential energy accumulated in the reservoir and surrounding rock mass shows that geothermal resources in abandoned workings of former coal mines are renewable.