JP2014513219A - 鉱山の地下水管理システム - Google Patents
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Abstract
本発明は、エネルギーの発生及び/又は貯蔵、鉱山(M)内の液体の貯蔵及び/又は浄化のための、鉱山(M)用の地下液体管理システム(1、20、30、40)であって、鉱山(M)の空洞で形成される少なくとも1つの第1の貯蔵部(2、21、22、23、31、32、41、42)と、第1の貯蔵部の底部よりも高い位置に配置された底部を有する少なくとも1つの第2の貯蔵部(3、22、23、24、32、33、42、43)と、第1及び第2の貯蔵部を接続して液体を流すための少なくとも1本の管路(4)と、管路を通して第1の貯蔵部から第2の貯蔵部に液体を搬送するための少なくとも1つのポンプ装置(P)と、少なくともポンプを動作させるための地熱装置(7)とを備える地下液体管理システムに関する。
【選択図】図1
【選択図】図1
Description
本発明は、鉱山の地下液体管理システム、液体管理システム及び出力システムを含む水道設備、並びに液体管理システムを稼働させる方法に関する。
例えば、南アフリカや中南米など、世界の様々な国や地域には、既に廃坑となった、又は現在も稼働中の鉱山や炭鉱があり、これらの中には、極めて大きな深度まで掘削されたものもある(例えば2000〜5000メートル)。これらの鉱山及び炭鉱には、様々な深さのところに空洞がある。これらの空洞の一部は、既に自然に水で満たされている可能性がある。
独国特許出願公開第10361590号明細書には、少なくとも下側盆状部用に人工的に掘削された空洞を立坑設置において使用する、揚水部が開示されている。
独国特許出願公開第19513817号明細書には、現存する、又は既に廃坑となった褐炭層の露天掘り鉱山のピット内に配置された揚水部が記載されている。上記ピットの深さ全体を利用して、揚水部に必要な複数の貯蔵盆状部に相応の高低差を与える。少なくとも下側盆状部は、周辺領域の高さより低い高さに配置される。人工的に構築されるこれらの貯蔵部は、褐炭層の採収中に生じた掘削材料により構築することができる。
DE1002841明細書から、地表面上に位置する、或いは完全又は部分的に地中に埋め込まれた基本的に円柱形の塊状構造ユニットとして水力発電所を建設して、自然の地上地形及び天然の水ポテンシャルに関わりなく人工的に水力を利用できるようにすることは既知である。上下に重なるように配置された2つの貯蔵部を、人工的に構築した閉じた構造内に設ける。貯蔵運転時には、ポンプによって下側貯蔵部から上側貯蔵部に水を吸い上げる。エネルギー発生運転時には、貯蔵部の間に配置された発電用タービンによって、上側貯蔵部から下側貯蔵部に水を誘導する。ポンプが必要とするエネルギーは、風力発電プラント又は太陽発電プラント或いは地熱ユニットによって供給することができる。
このように、従来技術では、エネルギー発生のためだけに設けられた揚水部は明らかにされているが、貯蔵盆状部は、大部分が地中に人工的に分離して設けられている。独国特許出願公開第10361590号明細書のみが、人工的に掘削した立坑設備で揚水部の下側盆状部を形成することを提案している。
したがって、本発明の目的は、エネルギーの発生及び貯蔵のためだけでなく、鉱山内の液体の貯蔵及び浄化のためにも使用される、簡単且つ費用対効果の高い方法で包括的な液体管理(例えば水管理)を実現するシステムを提供することである。
この目的は、独立請求項の主題によって実現される。従属請求項は、本発明の中心的概念を特に有利な形で発展させたものである。
第1の態様によれば、エネルギーの発生及び/又は貯蔵を行い、鉱山又はその自然周辺領域内の液体(例えば水及び/又は地表水)の貯蔵及び/又は浄化を行う、したがって自然周辺領域から来る液体から汚濁物質(特に固体の汚濁物質)を低減又は除去することも行う、鉱山用の地下液体管理システムが提供される。したがって、以下では、「液体」という用語は、自然に又は人工的に鉱山の空洞内に流れ込む、或いは鉱山の自然周辺領域内にある任意の液体、特に地下水又は地表水(例えば雨水)を意味するものとして理解されたい。このシステムは、鉱山の空洞で形成される少なくとも1つの第1の貯蔵部と、少なくとも1つの第2の貯蔵部とを有する。第2の貯蔵部の少なくとも底部は、第1の貯蔵部の底部よりも高い位置に配置される。特に好ましい方法では、第2の貯蔵部は、第1の貯蔵部の上方に配置される。この地下液体管理システムは、これらの貯蔵部を接続して液体を流すための少なくとも1本の管路と、これらの管路を通して液体を第1の貯蔵部から第2の貯蔵部に搬送するための少なくとも1つのポンプ装置と、地熱エネルギーを発生させて少なくともポンプを動作させるための地熱装置、好ましくはこのシステムのさらに別の構成要素も動作させるための、すなわちこのシステムの補助動力のための、及び必要に応じて例えば発生させたエネルギーを電気ネットワーク(電気エネルギー)又は蓄熱部(熱エネルギー)に送ることによって第三者に供給するための地熱装置とをさらに備える。地熱装置は、熱又は冷却エネルギーを発生させ、これを例えば周辺の住宅地又は工業地域のために利用する、或いは鉱山自体の中で例えば火力発電所/ヒートポンプ又はエネルギーシステムとして利用することもできる。
したがって、本発明によるシステムは、包括的な液体管理(液体及び固体の貯蔵及び/又は浄化、並びに/或いは(それと同時に行う)エネルギーの発生及び/又は貯蔵)を行うためにそれ以上の有意な再構築措置を講じることなく、簡単且つ費用対効果の高い方法で、鉱山の既存の空洞を利用することを可能にする。この液体管理は、例えば、システムをその自然の状態に戻すこと、すなわち鉱山並びに/又は液体、特に地下水及び地表水の再生を含む。この液体管理は、また、水(地下水及び地表水)中並びに鉱山すなわち地層内の汚染物質の低減も含む。さらに、鉱山内の特定の地層の天然に存在する地下水が浄化され、特にそれ以上汚濁されないので、包括的な地下水保護も行われる。環境面で信頼できるシステムとの相乗効果で、鉱山ではその深さのために特に効果的に入手できる地熱エネルギーすなわち地熱を、電気エネルギーを発生させ、必要なら熱及び/又は冷却エネルギーを発生させるために、特に液体管理システム又は鉱山自体のポンプを動作させるために利用することができる。さらに、地熱エネルギーからエネルギーを発生させることにより、外部のエネルギー供給元(例えば電気、熱、冷却エネルギーの供給元)への鉱山事業者の依存度を低下させることができ、同時に、エネルギー供給の少なくともこの部分は、持続的(再生可能)エネルギーを用いて行われる。
地下流体管理システムに使用される全ての貯蔵部、又は少なくともその大部分は、鉱山の空洞で形成されることが好ましい。こうして、外部タンクをさらに設ける必要はなくなり、液体管理システムの設置がかなり簡略化され、高い費用対効果で簡単に行われる。
貯蔵部間及び/又は貯蔵部内に、浄化段が設けられることが好ましい。このようにして、環境的に信頼できる方法で、汚染された液体をシステム自体の中で浄化することができる。これにより、鉱山内の全ての水の汚染が効果的且つ効率的に低減され、特に、システムの復元にも好影響を及ぼす顕著な地下水保護が実現する。
これらの貯蔵部内の液体は、例えば鉱山内で掘り出された物質(例えばウラン)又は採掘に使用された物質(例えば金採収のための水銀)のために汚染される可能性がある。したがって、汚染は、特定の地層内に現れる、又はシステムに流入しこの層に入る地下水若しくはその他の液体(例えば水又は地表水)の汚濁を通して進む、或いは、汚染は、少なくとも空洞内の液体(例えば地下水)中に現れる。
本発明で貯蔵部として使用する対応する空洞は、特に、鉱山内の異なる地下水貯留層に位置し、又は複数の地下水貯留層を通っている、或いは異なる地下水貯留層に位置し、且つ複数の地下水貯留層を通っている。帯水層として定義されることもある地下水貯留層は、地下水を誘導するのに適した空洞を有する、水を保持する天然の層又は岩盤である。地下水貯留層は、水を浸透させない層、いわゆる不透水層によって、互いに地質学的に分離される、又は区切られる。一般に、鉱山を建設又は開発すると、様々な帯水層が貫かれ、これらの帯水層では、例えば鉱山の閉山後に、しばしば人工的に又は自然に(地下水によって)水が溢れる。鉱山で水が溢れると、例えばウランで汚染された地層から出た液体(この場合は例えば地下水)が、汚染されていない層の液体/水と混合し、その結果、鉱山内の全ての液体が不要に汚濁されることになる。
非制御状態での水の混合を防止し、それにより地下水及び周辺の生態系へのさらに深刻なダメージを回避するために、汚染された液体の浄化工程を行うことができる前述の浄化段は、適当な位置に挿置される、又は設けられることが好ましい。非制御状態での水の混合は、適当な構造的分離措置によって回避することもできる。このようにして、例えば地下水中の不純物を、除去し、又は少なくとも大幅に低減し、生態系への長期的なダメージを防止し、地下水を再び人間及び自然のために使用できる状態にすることができる。
これを実現するために、浄化段は、好ましくは少なくとも貯蔵部内又は貯蔵部間に、特に好ましくは少なくとも汚染層内にある貯蔵部内又は貯蔵部間に、液体を浄化するための少なくとも1つのフィルタ装置を有することが好ましい。フィルタ装置を使用して汚染をさらに低減することができ、このことは、汚染が除去される、又は少なくとも大幅に低減されることで地下水の品質が大幅に向上するので、地下水及びその純度/浄化に好影響を及ぼす。
この目的のために、一方では、フィルタ装置をポンプ装置に流体接続して、ポンプ装置のポンプ圧送工程中に液体が浄化されるように、好ましくは液体が管路の中を流れるときに浄化されるようにすることができる。他方では、これに加えて、又はこれに代えて、少なくとも1つの貯蔵部を、フィルタ装置となる多孔性材料で少なくとも部分的に充填することができる。この目的のために、欧州特許出願公開第2058441号明細書による水貯蔵及び水浄化システムも参照されたい。この特許文献の主題も、同様にして、本発明の貯蔵部内のフィルタ装置として使用することができる。
フィルタ装置は、例えば、液体の浸透経路を延長するために、貯蔵部内でほぼ水平に配置された少なくとも1つのバリア層であり、液体用の少なくとも1つの通路を備え、その上下に多孔性材料が配置された少なくとも1つのバリア層と、貯蔵部の底部から垂直方向上向きに延びる、浄化済みの液体を収集するための収集導管とをさらに備える、この水収集導管は、少なくとも最も下にあるバリア層より下に、液体が流れること、又は浸透を可能にする少なくとも1つの開口を備える。
最後に挙げたフィルタ装置の発展形態では、ポンプ装置を水収集導管内に配置することができる。この場合には、ポンプ装置からの管路は、少なくとも収集導管の外部に(したがってその後対応する貯蔵部の中まで)垂直方向上向きに延びる。浄化済みの液体を再度浄化回路に供給して、液体の浄化度をさらに高めることができる。好ましい実施形態では、前述の管路は、さらに、貯蔵部自体の外部にも延びる。これにより、一方では液体が浄化回路に戻され、他方では浄化済みの液体がその他の貯蔵部又は外部環境に供給されることが保証されるので好都合である。
或いは、又はこれに加えて、最後に挙げたフィルタ装置の発展形態では、収集導管は、その下にある貯蔵部につながる接続開口より上の位置に配置することができ、接続開口を実質的に取り囲む。したがって、その下にある第2の浄化装置を、この浄化装置に接続する、又はこの浄化装置上に設けることができ、これにより、浄化段の有効性が高まる。さらに、接続開口内にタービンを設けることにより、液体を必要に応じて収集導管からその下の貯蔵部に流出させることが好ましい場合に、エネルギーを発生させることもできる。
さらに、浄化段は、液体のpH値を上昇又は低下させるための少なくとも1つの浄化装置を備えることができる。この浄化装置は、少なくとも1つのチョーク層を備えることが好ましく、液体は、pH値を変化させるために、このチョーク層を通して、及び/又はこのチョーク層に沿って誘導される。このようにして、例えば、一部の領域で特に低いpH値(約2〜3)を有する地下水を、所望のレベル、特に好ましくは中性pH値範囲まで上昇させることができる。ただし、水又はその他の液体のpH値を、現在の値から離れた所望の値まで上昇又は低下させることも可能である。したがって、液体を浄化することに加えて、又は液体を浄化するために、液体のpH値を適合させることもできる。
さらに、1つの貯蔵部が少なくとも1つの非汚染層及び1つの汚染層に跨がって延びている場合には、これらの層に跨がって延びている貯蔵部内に、汚染層を非汚染層から分離する不透水層に沿って延びることが好ましい人工バリアを設けることができる。このようにして、貯蔵部が複数の地下水貯留層に跨がって延びている場合でも、汚染された液体が、汚染されていない液体と不要に混合することを確実に防止することができる。これによっても、特に汚染されていない地下水が汚染された水(地下水又は地表水)或いはその他の汚染された液体と不要に接触しないので、地下水保護は改善される。1つの発展形態では、このバリアは、止め弁によって閉じることができる、その流路内に発電用のタービンが配置された貫通開口を備えることもできる。
管路は、一般に、それぞれの貯蔵部からほぼ垂直方向上向きに、それより上に配置された少なくとも1つの貯蔵部内まで、及び/又は鉱山の外部まで、特に好ましい方法で延びる。「鉱山の外部まで」という表現は、特に、上記の管路が地表面まで延び、さらに必要に応じて地表面を超えて周辺領域まで延び、それにより好ましくは外部からアクセス可能な状態になっているということを意味する。
さらに好ましくは、地熱装置又は地熱エネルギーは、主エネルギー源であるが、さらに、例えば風力エネルギーの風力発電プラント、太陽エネルギーの太陽発電プラント及び/又は流動エネルギーの揚水部など、特に再生可能エネルギー源も設けることができる。これにより、地下液体管理システムへの十分なエネルギー供給が常に保証され、これは再生可能エネルギーによって実現され、その結果として、環境がそれ以上汚染されなくなる。再生可能エネルギー源が発生させるエネルギー、並びに外部から供給される各エネルギーは、高い位置に位置する貯蔵部に液体を溜めることによって貯蔵することができ、必要に応じて流路(揚水部)内に配置されたタービンを駆動することによって、その液体を低い位置に位置する貯蔵部に流出させることにより、いつでもエネルギーに転換することができる。
また、貯蔵部は、例えば鉱山自体の運用に備えて液体を収集して提供する液体供給源又は液体貯留部として、或いは、液体が水である場合には、工業用水貯留部又は飲用水貯留部として、或いはシステム及びその周辺領域の復元に備えて形成することも可能である。したがって、鉱山の運用のために、又は鉱山の閉山後に、液体(特に地下水及び/又は地表水)は、任意の形態の専用供給源から得ることができる可能性がある。これにより、例えば周辺の川又は湖の水など、環境内にある天然資源を使用することが防止され、これにより、不要に環境に介入することがないために環境が保護され、鉱山、その周辺領域の復元及び浄化後の液体の再生を促進することができる。鉱山が自給自足型になることから、鉱山は、特に水源の乏しい地域では非常に重要な上水道に依存しなくなり、適用範囲が拡大され、又は少なくとも経済的な観点からはより魅力的である。
特に好ましい方法では、液体は水であり、好ましくは、地下水及び/若しくは地表水、又は鉱山に水を氾濫させるために人工的に供給される水である。上述のように、この液体は、例えば再生のためなど、様々な用途に利用又は再利用することができ、これは、汚染の低減によってさらに促進される。
特に放射性物質で汚染された液体を浄化するために、粘土又は粘土岩からなる分離壁又は分離層が、地下液体管理システム内の汚染された液体が存在する位置又は流れる位置に設けられることが好ましい。このようにして、特に放射性物質で汚染された液体のための効果的な浄化装置が設けられる。
さらに別の態様によれば、本発明は、飲用水又は工業用水を供給する水道設備であって、上記の地下液体管理システムを水管理システムとして備え、さらに水管理システムから水を供給する出力システムを備える水道設備についても記載している。
液体管理システムを運転する方法も、開示する。
以下、添付の図面に示す例示的な実施形態を参照して、本発明について説明する。
図1は、本発明による地下液体管理システム1を示す図である。地下液体管理システム1は、第1の貯蔵部2を含む。この貯蔵部2は、鉱山Mの1つ又は複数の空洞で形成される。本発明では、「鉱山」は、地下空洞を含むあらゆるタイプの鉱山及び炭鉱など、並びにあらゆるタイプの天然の洞窟又は洞窟系であるものとして理解されたい。
第1の貯蔵部2の上方には、少なくとも1つの第2の貯蔵部3が配置される。この第2の貯蔵部3は、例えば鉱山の周辺領域(表面(地表面)Oより上)に設けられた貯蔵部など、鉱山の空洞から独立して追加的に設けられた貯蔵部であってもよい。第2の貯蔵部3は、第1の貯蔵部2とともに、鉱山Mの空洞で形成されることが好ましい。このようになっていれば、鉱山Mの既存の構造を、単純に且つ高い費用対効果で、地下液体管理システムに利用することができる。ただし、本発明は、特定の数の貯蔵部に限定されるものではなく、特に鉱山M内にある貯蔵部の数に応じて、任意の数の貯蔵部を含むことができる。ただし、理論上は、例えば立坑を追加する、又は個々の立坑を複数の小立坑に人工的に分割することで、貯蔵部の数を人工的に増やすことも可能である。また、貯蔵部の数は、不要な貯蔵部をシステムに組み込まずに、鉱山M内にある貯蔵部の数より少なくしてもよい。
図1では、貯蔵部2及び3は、その全体が上下に並ぶように配置されているが、第2の貯蔵部3の少なくとも底部を、第1の貯蔵部2より高い位置に配置することも可能である。その場合には、貯蔵部2及び3は、互いに水平方向にずらして配置される。唯一決定している点は、これらの貯蔵部が、より高い位置にある貯蔵部3からより低い位置にあるもう1つの貯蔵部2に流れる液体流を重力によって発生させることができるように配置されるということである。
本発明によれば、「液体」という用語は、任意の液体を指すものとして理解することができる。液体は水であることが好ましいが、その場合、その水は、地下水及び/又は地表水、及び/又は人工的に鉱山に誘導された水とすることができる。このようにして、液体管理システム1又は水管理システムが形成され、このシステムによって、地下水、地表水、工業用水又は飲用水を貯蔵することができ、また特に、浄化することもできる。これが、特に効果的な地下水保護、並びにシステム全体、その周辺領域及び液体(例えば地表水又は地下水)の再生を実現する可能性を向上するための重要な基礎となる。また、液体は、鉱山の閉鎖後に貯蔵、洗浄、エネルギー発生及び/又はエネルギー貯蔵のために鉱山に貯蔵される(どのような)液体であってもよい。エネルギー貯蔵を目的とする場合には、鉱山Mを費用対効果が高く且つ単純な方法で液体の貯蔵及び供給用に「転用」する、すなわち別の新たな用途を持たせる一方で、液体管理システム1はそこに貯蔵された液体を用いてエネルギーを発生させることに使用することができるので、鉱山Mの閉鎖後も、運転の経済的な実現可能性を維持することができる。多数の貯蔵部が形成されている場合には、液体管理システム1は、同時に様々な液体に対して使用することもでき、これらの液体を、後述するように、それぞれ独立して、貯蔵、洗浄、エネルギー発生及び/又はエネルギー貯蔵の目的に使用することができる。
地下液体管理システム1は、鉱山M内の液体を流すための、貯蔵部2及び3を接続する管路4も含む。この液体管理システムは、特定の数の管路4、26に限定されない。例えば、個々の貯蔵部は、1本又は複数本の管路4に接続することができる。さらに、個々の貯蔵部どうしのみを相互接続してもよいし、複数の貯蔵部を相互接続してもよいし、或いは全ての貯蔵部を相互接続してもよい(例えば図2〜図4)。同様に、個々の貯蔵部をただ1つの貯留部4に接続してもよいし、複数の貯蔵部をただ1つの貯留部4に接続してもよいし、或いは全ての貯蔵部をただ1つの貯留部4に接続してもよい(例えば図4)。或いは、又はこれに加えて、管路26は、鉱山Mの外部まで、すなわち表面(地表面)Oまで、又は表面(地表面)Oを超えて、鉱山Mの外部環境に延びていてもよい(例えば図2)。
管路4、26は、上昇管として形成されることが好ましく、例えば鉱山Mの運用中に既に設けられていた個別の上昇管4、26で形成されてもよいし、或いは鉱山M内に既に存在している、又は後に導入される接続立坑5、27で形成されてもよい。管路4、26は、貯蔵部2の上方に配置された、及び/又は外部すなわち表面(地表面)Oより上方に配置されたた複数の貯蔵部3のうちの少なくとも1つ、そのうちの複数、又はその全てまで、それぞれの貯蔵部2から上方に延びる。これについては、別の例示的な実施形態に関連してさらに詳細に説明する。なお、本発明は、管路4、26が、低い位置から高い位置に向かって液体を搬送することを可能にするものである限り、図面に示すような管路4、26がほぼ垂直に整列された構成に制限されるものではない。
高い位置すなわち図1の第2の貯蔵部3から低い位置すなわち図1の第1の貯蔵部2に管路4、26を介して液体が不要に逆流するのを防止するために、管路4、26の上端部に(又は管路として立坑5を使用している場合には立坑5内に)真空弁6を設けることが好ましい。
管路4を通して液体を誘導するために、流れの方向に対応するより深い位置にある貯蔵部2内にポンプ装置Pが設けられ、このポンプ装置Pにより、液体は、第1の貯蔵部2から吸引され、管路4を介して第2の貯蔵部3に搬送される。この目的のために、全ての液体を第1の貯蔵部2から可能な限り効果的に搬送できるようにするために、ポンプPは、より深い位置にある第1の貯蔵部2の底部に配置されることが好ましい。
本発明によれば、ポンプPを動作させるために、図面には概略的にしか示していないが、地熱装置7が設けられている。地熱装置は周知であるので、ここではこれ以上説明しない。鉱山Mは一般に相当な深さまで延びており、地表面Oを起点にして地熱エネルギーを発生させなければならない場合に比べれば、追加的に小さい深さだけ掘削すればよいことから、地熱エネルギー(地熱)を容易に発生させることができるので、地熱装置を設けることは、特に有利である。したがって、簡単な方法で、再生エネルギーによって、ポンプPが確実に、常に、環境親和的に、且つ外部の影響を受けずに動作しているようにすることもできる。さらに、発生させたエネルギー(電気的エネルギー、熱、冷却エネルギー)は、システムの内外のその他の構成要素に供給する、及び/又は、電気的ネットワーク又は加熱用若しくは冷却用の回路若しくはネットワークなどに供給することができる。
地熱エネルギーは、さらに、図示はしていないが周知である火力発電所/ヒートポンプにも利用することができ、火力発電所/ヒートポンプは、熱エネルギーをシステム自体のために使用してもよいし、外部で使用するためにシステムから送出してもよい。したがって、発生させた熱エネルギーを既知の方法で送出することによってそのまま直接使用することも、電気エネルギーに変換して間接的に使用することもできる。
ヒートポンプの他にも、地熱装置7は、熱及び冷却エネルギーの両方を生成するエネルギーシステムとして設けることもできる。例えば、直接熱交換器/地熱システムの場合には、冷却エネルギーは、発熱の廃棄物として生成される。地熱装置7にアクセスできるようにして使用するために、地熱装置7を設置する際に、それぞれプローブを循環させる2回の大深度掘削手順を行うこともある。地熱のために、液体の冷却媒体は蒸発し、エネルギーを吸収し、それが本来有する圧力によってコンプレッサまで移動する。その結果、熱が取り出されるにつれて、プローブは冷却されていく。発生させた冷却エネルギーは、次いで、プローブ内の第2の回路によって使用することができる。プローブ内で使用される冷却媒体は、例えばアンモニア混合物である。
ヒートポンプ又はエネルギーシステムとして地熱装置7が発生させた、又は生成した熱及び冷却エネルギーは、発生させた電気エネルギーと同様に、(周辺の)産業や住宅地などで、又は鉱山M自体で利用することができる。同様に、(鉱山の転用後の)地熱装置7又は発生させた地熱は、例えば第三者への販売用の、又は(例えば運用中の鉱山の)補助動力用の、電気、熱及び冷却エネルギーのエネルギー供給に利用することができる。
1次エネルギー源としての地熱装置7に加えて、システム1は、別のエネルギー源を含んでいてもよい。特に、現在存在する全ての再生エネルギー源及び将来開発されるであろう全ての再生エネルギー源を使用することができる。特に、これらの中には、風力エネルギーを発生させる風力発電プラント(図示せず)、太陽エネルギーを発生させる太陽発電プラント(図示せず)、流動エネルギーを発生させる揚水発電所、又はその他の既知のエネルギー源が含まれる。
特に、揚水発電所は、省スペース且つ低コストな方法で地下液体管理システム1に一体化することができるので有利である。この目的のためには、一方が他方の上に位置する位置関係で配置されることが好ましい貯蔵部2と3の間で、既存の垂直接続立坑5又はその他の通路を使用することが好ましい。この目的のために、例えばタービン8又はそれに相当するその他の発電装置を発電のために設ける。重力によって高い位置にある第2の貯蔵部3から深い位置にある第1の貯蔵部2に液体が流れることにより、タービン8が駆動され、電気を生成する。この目的のために、例えば発電機9も設けられる。電気は、例えば鉱山Mに供給されてもよいし、電気ネットワークに供給されてもよい。
第2の貯蔵部3から第1の貯蔵部2に流れる液体の流量を調整するために、第2の貯蔵部3と水車8の間の流路に、例えば止め弁10などの閉鎖装置を設けることが好ましい。この止め弁10は、液体の流量を連続可変的に調整するように使用することができることが好ましい。閉鎖状態では、貯蔵運転状態の第2の貯蔵部3を、(少なくとも地熱エネルギーによって駆動される)ポンプ装置Pによって低い位置から上側貯蔵部3に搬送された液体を提供する貯蔵部として使用することができる。第2の貯蔵部3に貯蔵された液体は、例えば他の使用のために、第2の貯蔵部3から移動することができる。或いは、必要なら、液体が第2の貯蔵部3から第1の貯蔵部2に流れるときにタービン8が駆動されることから、必要に応じて止め弁10を開放することにより、貯蔵された液体を、エネルギー(電気)を生成するために使用することもできる。
上記貯蔵部と同様に鉱山Mの空洞で形成される、又は例えば表面(地表面)Oより高い位置に配置される、図示していない追加の貯蔵部を設けることも可能である。このように配置された貯蔵部は、液体を収集して提供する液体供給源又は液体貯留部として形成することができる。この液体供給源は、鉱山M自体の運用のために供してもよいし、例えば周辺住民又は農業用の液体貯留部又は水貯留部として鉱山の液体を取り出すため、或いは再生のためなど、その他の任意の目的に供されてもよい。液体貯留部は、上述の貯蔵部のうちの1つによって形成することもでき、その貯蔵部は、特に好ましい方法では別の貯蔵部2への流出が(例えば止め弁10によって)阻止される、又は遅くなることから、表面(地表面)Oに最も近い貯蔵部3であることが好ましい。
上述のように、貯蔵部を形成する鉱山Mの空洞は、様々な地下水貯留層に跨がって延びていてよい。一部の貯蔵部は非汚染層N内に延び、一部の貯蔵部は汚染層K内に延びているということも考えられる。汚染層Kは、大抵は大深度に位置し、鉱山Mで採収が行われる層である。採収された/採収される物質又は鉱山Mで採収のために使用される物質は、例えば地下水を汚濁させる可能性があり、これにより、地下水が汚染され、したがってそれに対応する地層が汚染される。これを、例示を目的として、図2に示す。図2は、第2の例示的な実施形態による地下液体管理システム20を示す図である。第1の例示的な実施形態との関係で、同じ特徴を同じ参照番号で示してある。全ての対応する特徴に関しては、全て第1の例示的な実施形態に関する上記の説明を参照されたい。また、本発明の範囲内で、これらの例示的な実施形態の様々な特徴は、任意に組み合わせることができ、また、これらの例示的な実施形態のうちの複数の実施形態も、任意に組み合わせることができることに留意されたい。
図2は、それぞれ垂直方向に並ぶように配置された4つの貯蔵部21、22、23及び24を有する鉱山Mを示す図である。ただし、本発明は、特定の数の貯蔵部、又は図示の貯蔵部の構造に限定されるわけではない。貯蔵部の数は任意の数であってよいが、少なくとも1つの貯蔵部(又はその底部)が、少なくとも1つのその他の貯蔵部(又はその底部)より高い位置に配置されていなければならない。
第2の例示的な実施形態によれば、2つの下側貯蔵部21及び22は、汚染層Kに配置される。
2つの上側貯蔵部は、非汚染層Nに配置される。しかし、例えば非汚染層N及び汚染層Kが異なる配置であってもよいし、或いは、1つ又は複数の立坑又は貯蔵部が少なくとも1つ又は複数の地層に跨がって延びていてもよく、その場合、それらの層の少なくとも1つを汚染層とし、少なくとも1つの他の層を非汚染層とすることができる。後者の場合について、図3を参照してさらに詳細に説明する。
大部分が水を含む天然層(地下水貯留層又は帯水層)内に延びている非汚染層Nと汚染層Kの分離は、一般に、いわゆる不透水層、すなわち水を浸透させない層、例えば粘土層などによって、自然を利用して実現される。図2では、例示を目的として、不透水層Aを破線で概略的に示してある。
第2の例示的な実施形態によれば、2つの下側貯蔵部21及び22は、1本の管路4に接続されている。同様に、2つの上側貯蔵部23と24、並びに最も下の貯蔵部21と最も上の貯蔵部24も、それぞれ管路4によって接続されている。最も上の貯蔵部24は、別の管路26によって、表面O又は外部環境にも接続されている。ただし、本発明は、このタイプの管路4及び26の構成に限定されるわけではない。むしろ、各貯蔵部は、好ましくは鉱山の稼働により既に設けられている、又は過去に設けられていた、1本又は複数本の管路4、26により、任意の方法で、他の各貯蔵部又は表面Oに接続することができる。
第1の例示的な実施形態でも述べたように、管路4、26は、それぞれが液体を送るポンプ装置Pを備えることが好ましいが、場合によっては、複数の管路4に対して1つのポンプPが設けられるような構成でもよい。ポンプ装置Pは、少なくとも地熱装置7の地熱エネルギーによって駆動され、必要なら、これに加えて、その他のエネルギー源、好ましくは再生エネルギー源によって駆動される。
貯蔵部21、22、23及び24の間には、それぞれの接続立坑5が設けられる。これらの接続立坑5は、鉱山Mが開設されたときに既に設けられていたものであることが好ましい。これらの立坑5のうちの少なくとも1つ、これらの立坑5のうちの複数、又はこれらの立坑5の全て(図2参照)において、止め弁10及びタービン8(下流側に流体接続される)に、エネルギーを発生させることができる発電機9を備え付けることができる。
非汚染層Nにある貯蔵部23及び24内の液体が汚染層Kにある貯蔵部21及び22内の液体と非制御状態で混合することを防止し、それにより地下水、ひいては周辺の生態系にそれ以上大きなダメージを与えることを回避するために、浄化段として、フィルタ装置25を設けることも好ましい。図2に示すように、フィルタ装置25は、ポンプ装置Pに流体接続される。フィルタ装置25は、貯蔵部21、22、23及び24を接続する管路4及び26のうちの少なくとも1つ、それらのうちの複数、又はそれらの全てにおいて、ポンプ装置Pより好ましくは下流側に配置され、液体が管路4及び26を通して送られるときに、フィルタ装置25を通ることによって浄化されるようになっていることが好ましい。揚水部(すなわち止め弁10、タービン8、発電機9)の代替として、又はこれに加えて、フィルタ装置25を立坑(通路)5内に配置して、例えばエネルギー発生運転時に液体が上側貯蔵部から下側貯蔵部に流出するとき、又は送出されるときに、液体の浄化が行われるようにしてもよい。
したがって、非汚染層Nから汚染層Kへの移行部に位置する特定の貯蔵部22と23の間の止め弁10を閉じることにより、下側貯蔵部21及び22を上側貯蔵部23及び24から、システム工学の点で選択的に分離することができる。このようにして、非汚染層Nの地下水は不要に汚染されることから保護され、同時に、汚染層の汚染を低減して、鉱山周辺領域を元の自然な状態に回復する、すなわち復元することができる。
この場合、下側貯蔵部21及び22では、その汚染液体を浄化するために、閉じた浄化回路を設けることができる。上述のように、この目的のために、液体は、ポンプP及び管路4を介して最も下の貯蔵部21からその上に位置する貯蔵部22に誘導される。このポンプ圧送工程又は貯蔵工程の過程で、液体は、管路4内に配置されたフィルタ装置によって浄化される。貯蔵部22に誘導され、必要に応じて貯蔵された液体は、エネルギー生成運転時には、2つの下側貯蔵部21と22の間に配置された止め弁10を開くことによって、下側貯蔵部21に流出させることができる。液体の流路中に配置されたタービン8は、流出する上側貯蔵部22の液体の影響を受ける。したがって、複数回の浄化サイクルの過程で、例えば汚染層Kの地下水に含まれる汚濁物質を必要に応じて低減又は除去することができ、同時に、エネルギーを発生させ、浄化された液体を提供することができる。したがって、これらの貯蔵部に流入する、又はこれらの貯蔵部内にある地下水の汚染を(例えば複数回の浄化サイクルによって)低減することにより、対応する帯水層の地下水を浄化し、それによりその層を実質的に汚染されていない層に転換することができる。
基本的に、全ての例示的な実施形態に共通する特徴は、貯蔵部が、流出する液体又は流入する液体によって貯蔵部内の空気の体積を等しくするために、換気装置を有することができることである。この換気装置は、表面(地表面)O上の周辺領域に接続された、それぞれの貯蔵部の通気及び脱気を行うために使用される換気管路(図示せず)とすることができる。
下側貯蔵部21及び22内の液体又は汚染層Kの地下水が浄化されるまで、エネルギーを発生させ、液体を貯蔵するために、上述の方法で、2つの上側貯蔵部23及び24内で同様に閉じた回路を形成することができる。必要なら、フィルタ装置25を用いて、上側貯蔵部23及び24内で液体を浄化することもできる。
下側浄化回路内の液体が十分に浄化されたら、この液体を、ポンプPを備えた別の管路4を介して、それより上に位置する貯蔵部22、23及び24のうちの1つ又は複数に搬送することができ、そこで、液体は、エネルギーを発生させるためのポンプ貯蔵用として用意されるか、或いはそれより上にある貯蔵部のうちの1つ又は別の貯蔵部(図示せず)で利用できる状態に維持される。
本発明による液体管理システムが使用される一部の領域では、鉱山Mの周囲にあって、場合によってはこの鉱山Mに流入してくる地下水は、2〜3程度の非常に低いpH値を有する。したがって、好ましくは貯蔵部21、22、23、24内又はそれらの間の対応する場所では、浄化段も、液体のpH値を変化させることができる浄化装置(図示せず)を有する。液体が0〜14までのどのpH値を有するか、また液体の所望のpH値がいくつであるかに応じて、液体のpH値を必要に応じて上昇させたり、低下させたりすることができる。浄化装置は、天然の、又は人工的に設けられたチョーク層又はチョーク被覆装置を通して、又はこれらに沿って、液体が意図的に誘導されるように構築することができる。液体が送られる、又は誘導されるにつれて、チョーク(又は浄化装置内に設けられた別の物質)が液体にゆっくりと溶け込み、pH値を上昇/低下させ、好ましくは送られる液体(例えば地下水)を中和する。浄化装置は、例えば、前述のフィルタ装置25内に、又はこのフィルタ装置25を備えるように形成することができる。例えば、浄化装置は、チョークを含有する貯蔵部(例えば図2の貯蔵部21、22、23及び24のうちの1つ)内に設けることができ、例えばこの貯蔵部の壁は、天然の、又は人工的なチョーク層を備える。浄化装置は、任意の貯蔵部内又は任意の貯蔵部間に設けることができ、各層(汚染層、非汚染層)に設けることができる。
前述の浄化装置をさらに発展させた装置では、さらに、貯蔵部のうちの1つ又は全てにおいてpH値を測定するpH値センサを備えることができる。得られた測定結果及び調節対象のpH値に基づいて、必要に応じて、pH値を個々の要件に従って調節することができるように、液体を浄化装置に通すことができる。浄化装置は、pH値を上昇させる第1の部分と、pH値を低下させる第2の部分とを有することもできる。pH値を変化させる液体は、必要なら、その液体のpH値を維持するのか、上昇させるのか、低下させるのかに応じて、浄化装置に全く通さない、或いは浄化装置の第1の部分又は第2の部分に通さないこともできる。
最も上の貯蔵部24内には、周辺領域に向かって延び、且つ好ましくは表面(地表面)Oの上に延びる管路26が設けられる。管路26は、必要に応じて貯蔵部24内、又は例えば表面(地表面)O上など鉱山Mの外部に配置されるポンプ装置Pを有する。例えば、管路26は、最も上の貯蔵部24を周辺領域に接続する立坑27を通して設ける、又は必要に応じてこの立坑27を通して導入することもできる。管路26は、必要ならポンプ装置P及びさらに別の接続部とともに、出力システムSとして、貯留層として機能する貯蔵部24から液体を流す機能を果たす。この液体管理システム20と出力システムSの組合せが、水道設備Wを形成する。この場合、液体は、好ましくは、例えば地下水又は地表水或いは人工的に鉱山Mに誘導された水などの水である。この場合、液体管理システム20は、水管理システムとして定義することができる。このタイプの水道設備Wは、液体管理システム20からの必要に応じて流すことができる飲用水又は工業用水を提供する働きをする。同様に、水道設備Wは、鉱山の周辺領域及び液体の再生を行い、改善された地下水保護を実現する。
最も上の貯蔵部24に加えて、又はこれの代わりに、任意の各貯蔵部21、22、23が、表面(地表面)Oの上の外部環境に延びる管路26を有することもできることに留意されたい。さらに、管路26も、フィルタ装置25を備えることができる。同様に、管路26の鉱山Mから突出する端部は、出力された液体を確実に捕捉するために、吸引装置又は収集装置などを接続する真空弁6又は接続部を備えることができる。管路26は、液体貯留層(図示せず)で終端してもよい。
図3は、地下液体管理システム30の第3の実施形態を示す図である。前述の例示的な実施形態との関係で、同じ特徴を同じ参照番号で示してある。全ての対応する特徴に関しては、全て上記の説明を参照されたい。また、本発明の範囲内で、これらの例示的な実施形態の様々な特徴は、任意に組み合わせることができ、また、これらの例示的な実施形態のうちの複数の実施形態も、任意に組み合わせることができることに留意されたい。
図3によれば、地下液体管理システム30は、鉱山Mの空洞から形成された3つの貯蔵部31、32及び33を含む。この例示的な実施形態では、(少なくとも)1つの貯蔵部32が、非汚染層Nから汚染層K中に突出するように延びている場合、すなわち、少なくとも1つの貯蔵部が複数の地層を通って延びており、これらの地層のうちの少なくとも1つが汚染層である場合について説明する。
このような場合には、例えば立坑5内の最も上にある止め弁10を閉じることにより、汚染層K内に位置する貯蔵部31及び32を全て、非汚染層N内の貯蔵部33から流体分離することができる。これにより、上述のように、これらの貯蔵部31及び32内の液体を浄化する、閉じた浄化回路が得られる。液体が浄化された場合には、エネルギー生成、貯蔵、及び必要なら液体の将来の浄化に備えて、任意の上述の方法で、この液体を非汚染層にある貯蔵部33に接続することができる。その後、最も上にある閉じられた止め弁10を、必要に応じて開くことができる。
ただし、この場合、非汚染層Nからの液体は、不必要に汚染液体と混合され、したがって汚濁される。第3の例示的な実施形態によれば、適当な構造的分離措置によって液体の非制御状態の混合を回避し、それにより効果的な地下水保護を実現することが可能である。これは、非汚染層Nと汚染層Kに跨がって延びる貯蔵部32内に、この貯蔵部を下側領域321と上側領域322とに分離する人工バリア35を設けることによって実現することが好ましい。バリア35は、汚染層Kを非汚染層Nから分離する不透水層Aに沿って延びるように配置されることが好ましい。バリア35は、少なくとも液体を浸透させない物質で構成されることが好ましい。バリア35は、非汚染層N内に配置される貯蔵部32の上側領域322から汚染層K内に配置される貯蔵部32の下側領域321へ(またその逆方向に)、液体が通り抜けることができないように、貯蔵部32内に(密封)配置される。したがって、このバリア35と不透水層Aの組合せによって、非汚染液体と汚染液体のどのような混合も、より効果的に防止される。
さらに、必要に応じて貯蔵部32の2つの領域321及び322を接続する通路36を、バリア35内に設けることもできる。この通路は、必要に応じて、好ましくは例えば止め弁10などの閉止装置によって閉じることができる。さらに、止め弁10の下流側に流体接続される、発電機9を備えるタービン8を通路36内に設けることもできる。
上側貯蔵部又は貯蔵領域33、322内の液体が不要に汚染されることを回避するために、下側の2つの貯蔵部又は貯蔵領域31、321で浄化工程が行われている間は、液体中の汚濁物質が十分に除去されるまで、バリア35内の止め弁10を閉じる。
図3から分かるように、それぞれ上下に重なるように位置する貯蔵部は、管路4と、それに接続されたポンプ装置Pとによって接続される。同様に、中央貯蔵部32の2つの貯蔵領域321及び322も互いに接続され、両者を流体接続する管路37は、密封状態でバリア35内に延びていることが好ましい。さらに、管路4、37内、又はその他の経路内(例えば立坑5又は通路36内)にフィルタ装置25を設けることもできる。同様に、浄化装置(図示せず)も、液体のpH値を変化させるために所望の位置に設けることができる。
ポンプ装置Pは、上述の方法で地熱装置7に結合される。
図3から分かるように、最も下にある貯蔵部31は、管路4によってその上にある貯蔵部32(具体的にはその下側領域321)に接続される。また、少なくとも最も下にある貯蔵部31は、最も上にある貯蔵部33に直接接続することも、或いはその上にある複数の貯蔵部又は貯蔵領域に接続することもできる。不要なコスト(例えば追加のポンプ装置のコスト)が生じるのを回避するために、個々の管路4を、接続管路部分4’によって互いに接続することもできる。図3では、例示を目的として、この目的のために、最も下にある貯蔵部31を中央貯蔵部32の下側領域321に接続する管路が、接続管路部分4’によって、中央貯蔵部の上側領域322を最も上にある貯蔵部33に接続する管路4に接続されている状態を示している。各場合に、管路4と4’の接続点に弁38が設けられることが好ましい。これらの弁38は、必要なら液体流を調整し、必要なら汚染液体と非汚染液体の混合を回避するように流れの方向を決定するために使用することができる。このような接続管路部分4’は、全ての管路4、26及び37の間に任意に設けることができる。
図4は、地下液体管理システム40の第4の実施形態を示す図である。前述の例示的な実施形態との関係で、同じ特徴を同じ参照番号で示してある。全ての対応する特徴に関しては、全て上記の説明を参照されたい。また、本発明の範囲内で、これらの例示的な実施形態の様々な特徴は、任意に組み合わせることができ、また、これらの例示的な実施形態のうちの複数の実施形態も、任意に組み合わせることができることに留意されたい。
図4による地下液体管理システム40は、図2の地下液体管理システムにほぼ対応している。図4では、貯蔵部41が汚染層に配置され、その上に位置する2つの貯蔵部42及び43が非汚染層に設けられる。
第4の実施形態の地下液体管理システム40の基本的な違いは、浄化段の構成にある。簡潔にするために図4には図示していない上述のフィルタ装置25及び浄化装置に加えて、又はこれらの代わりに、貯蔵部を、少なくとも部分的に多孔性材料で充填することができ、この多孔性材料が、液体(例えば地表水又は地下水)の汚染物質を低減させる、或いは(例えば液体を介して)汚染層自体の汚染物質を低減するフィルタ装置44となる。このタイプのフィルタ装置は、欧州特許出願公開第2058441号明細書にも記載されているので、比較されたい。以下、例示を目的として、これについて説明する。
図4では、汚染層K内に位置する貯蔵部41は、少なくとも部分的に多孔性材料45で充填されている。本発明の範囲内では、「少なくとも部分的に」という表現は、貯蔵部41が、少なくとも十分効果的に液体を貯蔵及び浄化するのに必要なだけの多孔性材料45で充填されていることを意味するものとして理解されたい。
多孔性材料45は、石、礫、砂(例えばケイ砂)又はそれらの混合物であることが好ましい。ただし、ローム、シルト及び/又は粘土も使用することができる。地盤用シートも使用することができる。例えば合成材料など、その他の材料も、その多孔度、すなわち外側体積に対する全空洞の容積の比率により、水を貯留して移動させることができるものであれば、使用することができる。
フィルタ装置44は、貯蔵部41の内部に配置された少なくとも1つのバリア層46又は複数のバリア層46(図4)を含む。バリア層46も、液体のための少なくとも1つの通路47を備える。
水を浸透する通路47を除けば、バリア層46は、実質的に水を浸透させない材料で構成される。本発明の範囲内では、「実質的に水を浸透させない」という表現は、バリア層46が、貯蔵部41に浸透する水の大部分がバリア層46を通り抜けバリア層46の上又は下にある領域まで到達することを防止するように形成されていることを意味するものとして理解されたい。
バリア層46は、貯蔵部41の多孔性材料45を通して浄化する液体の浸透経路(図4の矢印を参照)を延長する働きをする。浸透経路を延長することにより、より長い期間、貯蔵部41の内部に液体を貯蔵することができる。さらに、液体が、より長い時間をかけてフィルタリングされるので、汚染の低減が改善され、その結果、浄化後の液体の品質が改善される。
液体は、バリア層46に到達すると、その後のバリア層を通じた液体浸透のために蓄積し始める。この蓄積した状態で、液体は、多孔性材料46の細管に入っていく。その結果、バリア層46のすぐ上流側の領域では、特に効果的に、細孔内及び細孔上に黒泥及びダートの粒子が堆積又は沈殿する。
バリア層46は、水平に配置されることが好ましい。これは、バリア層が水平に配置されると、フィルタ装置44内の液体の浸透経路が最も長くなり、これが、フィルタリング後の水の品質に特に良い影響を与えるからである。ただし、バリア層46の特性、すなわち液体の浸透経路を長くするという特性が失われないのであれば、バリア層46をその他の角度でどのように傾斜させてもよい。システム内の個々のバリア層46の傾斜度は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
通路47は、バリア層46全体に対してわずかな表面積しか占めていない。これは、バリア層46の全表面に対して5〜20%の表面積を構成することが好ましい。
通路47は、バリア層46の外側領域に配置され、バリア層46に沿って液体が移動する経路が可能な限り長くなり、それにより特に良好なフィルタリング結果が得られるようになっていることが好ましい。
図4に示すように、少なくとも2つのバリア層46がある場合には、各場合の2つの隣接するバリア層46の通路47は、互いにずらして配置されることが好ましく、特に、液体の浸透経路が最大限長くなるように、互いに反対の位置に配置されることが好ましい。
さらに、フィルタ装置は、貯蔵部41の底部からほぼ垂直方向上向きに、好ましくは貯蔵部41の頂部又は頂部のすぐ手前まで延びる収集導管48を含む。また、収集導管は、井戸の形状で、表面(地表面)Oまで延びていてもよい。
収集導管48は、少なくとも最も下にあるバリア層46よりも下に、少なくとも1つの開口49を有し、浄化済みの液体は、この開口を通って流れる、又は浸透することができる。浄化済みの液体は、移動させる、さらに浄化する、及び/又はエネルギーを発生させるために、収集導管48に貯蔵して提供することができる。
収集導管48から液体を移動させる方法としては、様々な方法が可能であるが、以下、好ましい2つの方法について述べる。
第1の可能な方法によれば、フィルタ装置44は、収集導管の内部にポンプ装置Pを有することが好ましい。ポンプ装置は、貯蔵部41の底部に配置されることが好ましい。このポンプ装置Pから、管路4が収集導管48を通って上方に延び出口50で終端しており、上方に搬送された液体を貯蔵部41又はフィルタ装置44に導入して、最も上のバリア層46の上方で新たな浄化を行うことができるようになっている。
図4に示すように、収集導管48から延びる管路4は、液体(好ましくは浄化が行われた後の液体)をそれより上又は周辺領域に配置された貯蔵部42及び43に提供するために、全ての貯蔵部41、42及び43を通って延び、必要なら表面(地表面)Oより上まで延びていてもよい。この目的のために必要な貯蔵部41、42及び43内の位置で、管路4は弁38を含み、これらの弁において出力管路部分4’’が分岐している。これらの弁38によって、液体流を必要なら調整することができ、流れの方向を、必要なら、汚染液体と非汚染液体の混合を回避するように決定することができる。浄化が完了している場合には、対応する出力管路部分4’’に対する貯蔵部41内の弁38を閉じて、液体が、必要に応じて、頂部に開いている管路4によって、この管路4によって接続されている貯蔵部42、43、又は周辺領域に誘導されるようにすることができる。
なお、上述の複数の管路4は全て、図4に図示されている管路4に倣って形成することができ、全ての貯蔵部に跨がって延び、必要なら表面(地表面)Oまで延び、対応する弁38及び出力管路部分4’’を備える。この簡単な方法では、複数の貯蔵部を接続するために少数の管路4しか設けなくてよいので、管路4、26及び37の数を削減することができる。また、図4に示す例示的な実施形態の範囲を超えて、貯蔵部41、42及び43の全てに跨がって延びる管路4に、貯蔵部41、42、43ごとにポンプを設け、1本の管路4のみで液体管理システム1、20、30、40を運転できるようにすることも可能である。
収集導管48から液体を移動させる第2の可能な方法によれば、収集導管48は、例えばその下にある貯蔵部(図示せず)につながっている立坑5などの接続部より上に位置するように配置することができ、収集導管48は、(ほぼ完全に)立坑5を取り囲んでいることが好ましい。前述のように、止め弁10により、立坑5を閉じることができ、また例えば収集導管48が一杯になったときなどには、必要に応じて開くことができる。液体は、止め弁10及び立坑5を介して、それより下に配置された貯蔵部に誘導することができる。したがって、同様に、上述した発電機9を備えたタービン8を立坑5内に配置することが好ましい。
貯蔵部41より下に配置された貯蔵部も、同様に、図4の最も下にある貯蔵部41に示すようにフィルタ装置44を備え、浄化性能が改善されるようにすることができる。
本発明の範囲内で、放射性物質で汚濁された液体の場合には、例えばジュラ地域のオパリナス粘土岩層に見られるように、貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)又は鉱山(M)が、粘土岩内に設けられると、特に有利である。これは、ウランで汚染された鉱山の場合には、特に有利である。粘土に含まれる粘土鉱物(例えばカオリナイト)は、放射性物質を結合させる働きをするので、それにより、放射性物質を液体から除去することができる。粘土岩に含まれ、放射性物質を減少させることによって粘土岩内に放射性物質を解放する働きをする鉄鉱物と組み合わせると、地下液体管理システム(1、20、30、40)における液体の浄化をさらに改善することができる
それに加えて、又はその代わりに、貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)又は鉱山(M)の壁が、液体を浄化するために、天然の粘土(特に粘土鉱物を含む粘土)を備えるようにすることもできる。この目的のために、特に鉱山(M)が粘土岩内に設けられていない場合には、貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)の内壁に粘土層を形成してもよい。粘土層が放射性物質と十分に結合したら、或いは粘土層が放射性物質で飽和したら、その粘土層を除去して環境面で信頼できる方法で処分するか、或いは貯蔵又は処理することができる。鉱山(M)が粘土岩内に設けられている場合には、例えば貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)の内壁の最も外側の粘土層を一定間隔で除去し、またそれに応じて処分又は処理して、重度に汚染された粘土層を除去し、「新鮮な」粘土層で浄化を継続することができる。
また、粘土を使用して、地下液体管理システム(1、20、30、40)内に吸収分離壁又は分離層(粘土又は粘土岩からなる)を形成することも可能である。この目的のためには、粘土(粘土岩)で構成される分離壁又は分離層は、天然の又は人工的な方法で、鉱山(M)内の貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)の中又はそれらの間の位置、或いは例えば(汚染された)液体が存在するか又は流れている鉱山(M)の外部など鉱山から分離した位置に設けられることが好ましい。
これらの例示的な実施形態に関しては、このことは、粘土からなる分離壁又は分離層が、例えば接続立坑5、27、フィルタ装置25、管路4、26、37、バリア35、通路36又はその他の鉱山(M)内の適当な位置に設けることができるということを意味する。例えば、バリア35又はフィルタ装置25自体を、相当する粘土で構成することもできる。同様に、特に放射性物質で汚濁された液体に対しては、粘土からなる追加のバリア層を分離壁及び浄化装置として設けることもできる。
また、フィルタ要素として機能する粘土を、例えば緩い粘土粒子として設け、粘土が汚染液体に接触し、その液体に含まれる放射性物質と結合できるようにすることもできる。換言すれば、粘土は、層又は壁として存在しなければならないわけではなく、例えば「固定された状態」(粘土スラブ又は粘土チャンク)、「固定して配置された状態」(分離層又は分離壁)、「緩く配置された状態」((画定された)フィルタハウジング内のフィルタ粒子)、又は「任意の緩い状態」(例えば汚染液体中に水簸した状態)など、どのような形態で設けられてもよい。粘土又は粘土岩は、所定量の汚染(放射性)物質が結合したときに必要に応じて交換又は除去することができるように設けられることが好ましい。このようにして、特に放射性物質で汚染された液体のための、効果的な浄化装置が設けられる。
以下、液体管理システム1、20、30、40を運転する方法について述べる。
本発明は、鉱山Mの液体管理システム1、20、30、40を運転する方法であって、鉱山Mの空洞で形成される少なくとも1つの第1の貯蔵部2、21、22、23、31、32、41、42から、第1の貯蔵部2、21、22、23、31、32、41、42の底部よりも高い位置に配置された底部を有する少なくとも1つの第2の貯蔵部3、22、23、24、32、33、42、43に、これらの貯蔵部2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43を接続して液体を流すための少なくとも1本の管路4を介して液体をポンプ圧送するステップを含み、少なくとも1つのポンプ装置Pによって、管路4を通して第1の貯蔵部2、21、22、23、31、32、41、42から第2の貯蔵部3、22、23、24、31、32、33、42、43に液体が搬送され、ポンプ装置Pが、この液体管理システム1、20、30、40の地熱装置7によって駆動される方法も含む。
この方法は、浄化段のフィルタ装置25、44によって液体を浄化するステップをさらに含み、フィルタ装置25は、ポンプ装置Pに流体接続される、又は貯蔵部2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43を接続する通路5内に流体的に配置されて、液体が、ポンプ圧送工程中に、又は通路5を流れるときに浄化されるようになっている、或いはフィルタ装置44は、貯蔵部41を少なくとも部分的に充填する多孔性材料45で形成され、液体は、多孔性材料45の中を流れるときに浄化される。
さらに、通路5は、第1の貯蔵部2、21、22、23、31、32、41、42と第2の貯蔵部3、22、23、24、31、32、33、42、43の間に設けられ、本発明によるこの方法は、通路5に設けられた止め弁10を必要に応じて開くことによって、液体を第2の貯蔵部3、22、23、24、31、32、33、42、43から第1の貯蔵部2、21、22、23、31、32、41、42に流出させるステップと、通路5を介して流出する液体によってエネルギー発生装置8を駆動することによってエネルギーを発生させるステップとをさらに含み、エネルギー発生装置8は、通路5の止め弁10より下流側に配置される。
本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されない。むしろ、そこで述べた様々な特徴は、どのように組み合わせることもできる。
また、本発明は、ある数の貯蔵部に限定されず、また上述の貯蔵部間の接続部の構成の数及びタイプにも限定されない。例えば、2つ又は複数の貯蔵部を、立坑及び/又は管路並びに対応するポンプ装置、タービン及び止め弁によって互いに接続することができる。これらの貯蔵部は、互いに真っ直ぐに上下に重なるように配置しなければならないわけではなく、上述した少なくとも一部の貯蔵部間の流体接続が可能である限り、水平方向にずらし、又は垂直方向に部分的に重なるように、或いは水平方向にずらし、且つ垂直方向に部分的に重なるようにしてもよい。さらに、任意の各貯蔵部内に任意のタイプ及び任意の数の浄化段(フィルタ装置、浄化装置)を設けることができる。同様に、地熱エネルギーに加えて、システムの運転のために任意のエネルギー源を設けることができる。さらに、地熱エネルギーは、常に、間接的(発電、冷却エネルギー発生)及び直接的(発熱)に使用することができる。
Claims (23)
- エネルギーの発生及び/又は貯蔵、鉱山(M)内の液体の貯蔵及び/又は浄化のための、鉱山(M)用の地下液体管理システム(1、20、30、40)であって、
前記鉱山(M)の空洞で形成される少なくとも1つの第1の貯蔵部(2、21、22、23、31、32、41、42)と、
前記第1の貯蔵部(2、21、22、23、31、32、41、42)の底部よりも高い位置に配置された底部を有する少なくとも1つの第2の貯蔵部(3、22、23、24、32、33、42、43)と、
前記第1及び第2の貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)を接続して前記液体を流すための少なくとも1本の管路(4)と、
前記管路(4)を通して前記第1の貯蔵部(2、21、22、23、31、32、41、42)から前記第2の貯蔵部(3、22、23、24、32、33、42、43)に前記液体を搬送するための少なくとも1つのポンプ装置(P)と、
少なくとも前記ポンプ装置(P)を動作させるための地熱装置(7)とを備える、地下液体管理システム(1、20、30、40)。 - 前記第1及び第2の貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)が全て、前記鉱山(M)の空洞で形成される、請求項1に記載の地下液体管理システム(1、20、30、40)。
- 前記第1及び第2の貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)の間及び/又は前記第1及び第2の貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)の中に浄化段が設けられる、請求項1又は2に記載の地下液体管理システム(20、30、40)。
- 前記浄化段が、前記液体を浄化するための少なくとも1つのフィルタ装置(25、44)を備える、請求項3に記載の地下液体管理システム(20、30、40)。
- 前記フィルタ装置(25)が、前記ポンプ装置(P)のポンプ圧送工程中に前記液体が浄化されるように、前記ポンプ装置(P)に流体接続される、請求項4に記載の地下液体管理システム(20、30、40)。
- 前記第1の貯蔵部(41)が、前記フィルタ装置(44)を形成する多孔性材料(45)により少なくとも部分的に充填される、請求項4又は5に記載の地下液体管理システム(40)。
- 前記フィルタ装置(44)が、
前記液体の浸透経路を延長するためにほぼ水平に配置された少なくとも1つのバリア層(46)であり、前記液体用の少なくとも1つの通路(47)を備え、前記バリア層の上下に多孔性材料(45)が配置されたバリア層(46)と、
前記第1の貯蔵部(41)の底部から垂直方向上向きに延びる、浄化済みの液体を収集するための収集導管(48)とをさらに備え、
前記収集導管(48)が、最も下にあるバリア層(45)より下に、前記液体が流れること、又は浸透を可能にする少なくとも1つの開口(49)を備える、請求項6に記載の地下液体管理システム(40)。 - 前記ポンプ装置が、前記収集導管(48)内に配置され、前記収集導管(48)から垂直方向上向きに前記第1の貯蔵部(41)内に管路(4)が延び、好ましくは前記第1の貯蔵部(41)からさらに外部に延びる、請求項7に記載の地下液体管理システム(40)。
- 前記収集導管(48)が、下にある貯蔵部につながる接続開口より上の位置に配置され、前記接続開口を取り囲んでいる、請求項7又は8に記載の地下液体管理システム(40)。
- 前記浄化段が、前記液体のpH値を上昇又は低下させるための少なくとも1つの浄化装置を備える、請求項3〜9のいずれか一項に記載の地下液体管理システム(1、20、30、40)。
- 前記浄化装置が、少なくとも1つのチョーク層を備え、前記液体が、pH値を変化させるために、前記チョーク層を通して、及び/又は前記チョーク層に沿って誘導される、請求項10に記載の地下液体管理システム(1、20、30、40)。
- 前記第2の貯蔵部(32)が少なくとも1つの非汚染層(N)及び1つの汚染層(K)に跨がって延びるときに、人工バリア(35)が、前記非汚染層及び前記汚染層に跨がって延びる前記第2の貯蔵部(32)内に設けられ、好ましくは前記汚染層(K)を前記非汚染層(N)から分離する不透水層に沿って延びる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の地下液体管理システム(30)。
- 前記管路(4、26)が、前記第1及び第2の貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)から、ほぼ垂直方向上向きに、それより上に配置された前記第2の貯蔵部(3、22、23、24、32、33、42、43)内まで、又は前記鉱山(M)の外部まで延びる、請求項1〜12のいずれか一項に記載の地下液体管理システム(1、20、30、40)。
- 前記地熱装置(7)が、主エネルギー源であり、当該地下液体管理システムが、少なくとも1つの別のエネルギー源をさらに備える、請求項1〜13のいずれか一項に記載の地下液体管理システム(1、20、30、40)。
- 前記別のエネルギー源が、風力発電プラント、太陽発電プラント及び/又は揚水部を備える、請求項14に記載の地下液体管理システム(1、20、30、40)。
- 前記第1及び第2の貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)が、液体を収集して提供する液体供給源として形成される、請求項1〜15のいずれか一項に記載の地下液体管理システム(1、20、30、40)。
- 前記液体が、水であり、好ましくは地下水及び/若しくは地表水、又は人工的に前記鉱山(M)内に誘導された水である、請求項1〜16のいずれか一項に記載の地下液体管理システム(1、20、30、40)。
- 特に放射性物質で汚染された液体を浄化するために、粘土又は粘土岩からなる分離壁又は分離層が、汚染された液体が存在する位置又は流れる位置に設けられる、請求項1〜17のいずれか一項に記載の地下液体管理システム(1、20、30、40)。
- 飲用水又は工業用水を提供する水道設備(W)であって、請求項15に記載の地下液体管理システム(1、20、30、40)を水管理システムとして備え、前記水管理システムから水を供給する出力システム(S)をさらに備える、水道設備(W)。
- 鉱山(M)用の液体管理システム(1、20、30、40)を運転する方法であって、
前記鉱山(M)の空洞で形成される少なくとも1つの第1の貯蔵部(2、21、22、23、31、32、41、42)から、前記第1の貯蔵部(2、21、22、23、31、32、41、42)の底部よりも高い位置に配置された底部を有する少なくとも1つの第2の貯蔵部(3、22、23、24、32、33、42、43)に、前記第1及び第2の貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)を接続して液体を流す少なくとも1本の管路(4)を介して前記液体をポンプ圧送するステップを含み、
前記液体が、少なくとも1つのポンプ装置(P)によって、前記管路(4)を通して前記第1の貯蔵部(2、21、22、23、31、32、41、42)から前記第2の貯蔵部(3、22、23、24、32、33、42、43)に搬送され、
前記ポンプ装置(P)が、前記液体管理システム(1、20、30、40)の地熱装置(7)によって駆動される、方法。 - 前記液体を浄化段のフィルタ装置(25、44)によって浄化するステップをさらに含み、前記フィルタ装置(25)が、前記液体がポンプ圧送工程中に浄化されるように、前記ポンプ装置(P)に流体接続される、若しくは前記液体が前記通路(5)を流れるときに浄化されるように、前記第1及び第2の貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)を接続する通路(5)内に流体的に配置される、又は前記フィルタ装置(44)が、前記第1の貯蔵部(41)を少なくとも部分的に充填する多孔性材料(45)で形成され、前記液体が前記多孔性材料(45)の中を流れるときに浄化される、請求項20に記載の方法。
- 前記第1の貯蔵部(2、21、22、23、31、32、41、42)と前記第2の貯蔵部(3、22、23、24、32、33、42、43)の間に通路(5)が設けられ、当該方法が、
前記通路(5)内に設けられた止め弁(10)を必要に応じて開くことによって、前記液体を前記第2の貯蔵部(3、22、23、24、32、33、42、43)から前記第1の貯蔵部(2、21、22、23、31、32、41、42)に流出させるステップと、
前記通路(5)を介して流出する前記液体によってエネルギー発生装置(8)を駆動することによってエネルギーを発生させるステップとをさらに含み、前記エネルギー発生装置(8)が、前記通路(5)内の前記止め弁(10)より下流側に配置される、請求項20又は21に記載の方法。 - 前記液体のpH値を上昇又は低下させるステップをさらに含み、
前記液体が、前記第1及び第2の貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)の中又は前記第1及び第2の貯蔵部(2、3、21、22、23、24、31、32、33、41、42、43)の間に配置された、好ましくは少なくとも1つのチョーク層を備える、浄化装置の中を流される、請求項20〜22のいずれか一項に記載の方法。
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CN107975388A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-05-01 | 葛帅帅 | 一种废弃井巷抽水储能的系统及方法 |
CN108716447B (zh) * | 2018-05-04 | 2021-06-08 | 中国神华能源股份有限公司 | 发电蓄能调峰系统及方法 |
CN108862693B (zh) * | 2018-05-25 | 2021-03-30 | 中国矿业大学 | 一种基于生态脆弱矿区矿井水井下原位净化池的构筑方法 |
NO345563B1 (en) * | 2019-07-19 | 2021-04-19 | Hans Gude Gudesen | Multi-mode subterranean energy system and method |
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51119302A (en) * | 1975-04-12 | 1976-10-19 | Ito Nagamasa | Method of utilizing dead pit |
JPS6038176U (ja) * | 1983-08-24 | 1985-03-16 | 株式会社日立製作所 | 地下式揚水発電所 |
JPS61226571A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-08 | シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー | エネルギーの蓄積及び回収システム及び方法 |
WO2001096736A1 (de) * | 2000-06-13 | 2001-12-20 | Nicolas Chatzigrigoriou | Wasserkraftwerk |
DE102008007169A1 (de) * | 2008-02-01 | 2009-08-06 | Höricht, Rolf | Bergwerk zur Wasserspeicherung und Energiegewinnung |
US20110017648A1 (en) * | 2007-11-09 | 2011-01-27 | Luxin (Green Planet) Ag | Water-storage and water-purification system |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH336109A (de) | 1955-11-24 | 1959-02-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Hochleistungsschalter mit magnetischer und Druckluftbeblasung |
US3140986A (en) * | 1958-01-17 | 1964-07-14 | Walter A Hubbard | Method and apparatus for producing electrical power and distilling water by use of geothermal energy |
NL6503027A (ja) * | 1965-03-10 | 1966-09-12 | ||
US4182128A (en) * | 1977-12-01 | 1980-01-08 | Oros Company | Underground pumped liquid energy storage system and method |
US4282444A (en) * | 1979-03-21 | 1981-08-04 | Ramer James L | Method for deep shaft pumpback energy generation |
US4443707A (en) * | 1982-11-19 | 1984-04-17 | Frank Scieri | Hydro electric generating system |
DE4037059A1 (de) * | 1990-11-22 | 1992-05-27 | Ieg Ind Engineering Gmbh | Anordnung zum reinigen von verschmutztem grundwasser |
DE4112802C1 (en) * | 1991-04-19 | 1992-11-26 | Heinz 3250 Hameln De Dembach | Biological clarification device for waste water - has three-layer structure for aerobic, degassing and aeration treatment |
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FR2698412B1 (fr) * | 1992-11-20 | 1995-01-06 | Gtm Batimen Travaux Publ | Installation pour la production d'énergie électrique et la régulation d'un écoulement hydraulique. |
DE19513817B4 (de) | 1995-04-12 | 2004-12-09 | Etc Energietechnik Und Chemie Gmbh & Co. Kg | Pumpspeicherwerk |
NO303968B1 (no) * | 1996-06-07 | 1998-10-05 | Rc Enwa As | Fremgangsmåte og væskerense- og behandlingsanlegg for rensing av væsker |
US6280625B1 (en) * | 1999-10-22 | 2001-08-28 | Westinghouse Savannah River Company | In-situ remediation system for volatile organic compounds with deep recharge mechanism |
DE10361590A1 (de) | 2003-12-30 | 2005-07-28 | Meyer, Ullrich, Dr.-Ing. | Pumpspeicherwerk in Schachtanlagen |
CN100445481C (zh) * | 2006-10-25 | 2008-12-24 | 山东大学 | 煤矿井下测压、地面控制的线性调节供水系统 |
US7656050B2 (en) * | 2007-09-27 | 2010-02-02 | William Riley | Hydroelectric pumped-storage |
CN201099879Y (zh) * | 2007-10-19 | 2008-08-13 | 永城煤电集团有限责任公司 | 煤矿井下取水过滤器 |
US7984613B2 (en) * | 2007-11-08 | 2011-07-26 | Mine-Rg, Inc. | Geothermal power generation system and method for adapting to mine shafts |
US8677752B2 (en) * | 2007-11-08 | 2014-03-25 | Mine-Nrg, Inc. | Power generation system |
RU2371638C1 (ru) * | 2008-03-27 | 2009-10-27 | Александр Дмитриевич Елисеев | Скважинная система теплоснабжения с подземным теплогидроаккумулированием |
US20110293492A1 (en) * | 2008-04-14 | 2011-12-01 | Gustafson Douglas C | In situ process and method for ground water remediation and recovery of minerals and hydrocarbons |
US8337121B2 (en) * | 2009-04-16 | 2012-12-25 | Wayne Poerio | Process for in-ground water collection |
US20110169264A1 (en) * | 2010-01-08 | 2011-07-14 | John Irvan Moritzky Choate | Remediation of mines using pumped storage electrical generation |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51119302A (en) * | 1975-04-12 | 1976-10-19 | Ito Nagamasa | Method of utilizing dead pit |
JPS6038176U (ja) * | 1983-08-24 | 1985-03-16 | 株式会社日立製作所 | 地下式揚水発電所 |
JPS61226571A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-08 | シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー | エネルギーの蓄積及び回収システム及び方法 |
WO2001096736A1 (de) * | 2000-06-13 | 2001-12-20 | Nicolas Chatzigrigoriou | Wasserkraftwerk |
US20110017648A1 (en) * | 2007-11-09 | 2011-01-27 | Luxin (Green Planet) Ag | Water-storage and water-purification system |
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