Assessing the potential to implement open loop geothermal systems in Canadian underground mines

• Main Author: Koufos, Katarina
• Other Authors: Faramarz P Hassani (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2012
• Subjects: Engineering - Mining
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=107715

Many parts of the world are introducing geothermal heat pumps as alternatives to conventional heating and cooling systems. This thesis investigates how this renewable energy resource can be exploited using underground mine water from active mines in Canada. A few cases located in Europe and North America are presented where buildings are utilizing thermal energy generated from open loop mine water systems found in nearby abandoned mines. This report involved two studies. The initial one is a preliminary survey involving twelve active mine sites in Canada. Site visits were conducted at all twelve mines to collect information about the operation, mine water temperature and water pumping rates. From this data, the thermal capacity of the underground resource was calculated and verified using heat pump catalogues. Economic and environmental assessments were conducted for each proposed geothermal heat pump design. These preliminary results were promising and a larger assessment, which included a total of 23 mines, was conducted. The results from this assessment found that the overall potential heat gain from these mines is 20,900 kW annually, which translates into heating 69,150 average Canadian homes. Canadians have the potential to realize an annual savings from $1.5 to $4.9 million, with a potential reduction in carbon dioxide emissions varying from 16,850 to 19,300 tonnes per year. === Dans plusieurs parties du monde, l'installation de pompes à chaleurs géothermiques agissant comme alternatives aux systèmes de chauffage traditionnels et devient une tendance importante. Ce document a l'intention d'examiner cette forme d'énergie renouvelable en utilisant comme source l'eau qui s'écoule des mines souterraines au Canada. Certains exemples de ces types de systèmes, retrouvés principalement en Europe et en Amérique du Nord, seront présentés. Pour les cas mentionnés, plusieurs bâtiments et immeubles utilisent l'énergie géothermique générée par des systèmes d'eau à boucle ouverte installés dans des mines abandonnées. De plus, des études préliminaires ont été acheminées pour douze sites miniers en opération au Canada. Des visites souterraines ont été menées à chaqu'un de ces sites pour recueillir des informations importantes concernant les activités minières, les températures des eaux souterraines et les capacités de pompage. Les capacités thermiques des eaux souterraines ont été calculées et ensuite comparées aux spécifications techniques des pompes à chaleur. Les résultats préliminaires ont été encourageants, incitant donc une enquête pour déterminer le potentiel de cette source d'énergie à l'échelle nationale. Cette évaluation comprend un total de vingt-trois sites miniers. Leur évaluation a constaté que le potentiel de gain de chaleur combiné est de 20,900 kW. Ce gain peut fournir un an de chauffage pour l'équivalent de 69,150 maisons. Les économies annuelles qui peuvent être réalisées en remplaçant un système de réchauffement traditionnel (soit au gaz naturel ou chauffage électrique) par un système géothermique dont la source provient des opérations minières, sera entre $1.5 et $4.9 millions. De plus, l'exploitation de cette forme d'énergie a le potentiel de réduire les émissions de dioxyde de carbone par un facteur de 16,850 à 19,300 tonnes par année.