Заброшенные угольные шахты как аккумуляторы энергии

Перспективы использования заброшенных угольных шахт

В Соединенных Штатах насчитывается около 500 000 заброшенных угольных шахт, представляющих серьезную угрозу для окружающей среды и безопасности. Эти объекты, многие из которых заброшены с 1970-х годов, создают риски для здоровья населения, инфраструктуры и экологического баланса. Однако, появляется новый подход, позволяющий превратить эти пассивы в активы, потенциально революционизируя хранение энергии и восстанавливая пострадавшие сообщества.

Ученые из Oak Ridge National Laboratory (ORNL) разработали метод перепрофилирования этих шахт в объекты для хранения энергии, в частности, посредством технологии гидроаккумулирования. Их исследования демонстрируют возможность преобразования этих объектов в решения для долгосрочного хранения энергии, используя сложные гидродинамические и химические модели.

Экономические и экологические выгоды

Преимущества этого подхода многогранны. Во-первых, он решает насущную проблему рекультивации опасных шахтных участков. Согласно Mining.com, эти заброшенные шахты подвержены таким опасностям, как «открытые шахтные стволы, нестабильные высокие стены, просадка и загрязненная вода, которые могут угрожать домам, дорогам и общественной инфраструктуре». Недавние правительственные инициативы, включая выделение $725 млн в 2025 году, подчеркивают актуальность этой проблемы. Преобразование этих объектов в продуктивные активы может принести значительные экономические, экологические преимущества и преимущества в области энергетической безопасности.

Во-вторых, эта инициатива обещает дать столь необходимый экономический стимул бывшим горнодобывающим сообществам. Поскольку добыча угля продолжает сокращаться, эти регионы сталкиваются с серьезными экономическими трудностями. National Bureau of Economic Research подчеркивает проблемы «резкого падения экономической активности, сокращения доходов, падения стоимости имущества и перемещенной рабочей силы». Перепрофилирование шахт может создать новые рабочие места и способствовать устойчивому экономическому росту.

Стабильность энергосистемы и будущее хранения энергии

Преобразование заброшенных угольных шахт в гидроаккумулирующие электростанции обеспечивает критическую стабильность энергосистем страны, поддерживая при этом усилия по декарбонизации. Растущий спрос на энергию, обусловленный такими факторами, как рост центров обработки данных, создает нагрузку на существующую инфраструктуру. Возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, необходимы, но являются прерывистыми, что требует надежных решений для долгосрочного хранения энергии.

Хотя литий-ионные аккумуляторы доминируют в современных системах хранения энергии, их ограниченная продолжительность хранения представляет собой проблему. Гидроаккумулирование предлагает жизнеспособную альтернативу для долгосрочного хранения, позиционируя ее как ключевую технологию в глобальной гонке за эффективные, доступные и устойчивые энергетические решения. Гидроаккумулирующие электростанции могут хранить энергию гораздо дольше 4 часов, что является пределом для литий-ионных аккумуляторов.

Galen Fader, научный сотрудник ORNL, отмечает, что инструменты моделирования ORNL могут «помочь отраслевым партнерам оценить эти риски и принять обоснованные решения о проектировании, строительстве и эксплуатации объектов в конкретных интересующих местах», что будет необходимо, потому что «среда внутри шахты химически активна и структурно сложна», согласно Interesting Engineering.