Данило Череватський

Віталій Баш, генеральний директор ПрАТ «Суха балка»

Антоніна Баш, аспірантка Інституту економіки промисловості НАН України

Те, що шахтні підйомні установки в процесі експлуатації здатні генерувати електроенергію, факт відомий, як, втім, і те, що уряд Великої Британії сподівається за їх допомогою підняти з небуття старопромислові вугільні регіони. Так, у англійському регіоні Мідлендс, де у давнину працювали сотні глибоких вугільних шахт, завдяки чому він і отримав історичну назву «Чорна країна (Black Country)», було пройдено тисячі стволів, які потім вийшли з ужитку. Велика глибина розробок і розвиненість підземного простору, що для видобувних підприємств є пасивом, для гравітаційної енергетики перетворюються на визначальний актив – у світі все більшої уваги привертають енергетичні сховища, технологія яких заснована на перетворенні потенційної енергії твердого тіла на електричну в процесі руху масивного вантажу шахтним стволом: униз – двигуни підйомних машин працюють у режимі генератора з рекуперацією електроенергії в мережу, наверх – споживають енергоресурси, щоб виконати перезарядку сховища.

Але стаття, що вийшла у 2023 р. в міжнародному журналі Energies, дещо знижує градус оптимізму. Польській автор Т. Siostrzonek дійшов висновку, що у випадку підйомних машин думка про залежність ефективності зберігання енергії лише від ефективності двигуна є хибною. Якби це було так, зауважує він, ефективність отримання енергії була б близько 90%, проте, як свідчать вимірювання, доходить лише 40-50%. Для України, яка, як і Польща, шукає нові рішення щодо використання застарілих гірничих активів для нових цілей, – тема гравітаційних сховищ електроенергії є вельми актуальною.

Суперечність ставлення теоретиків та практиків до ефективності генерації електроенергії шахтними підйомними установками спонукала авторів провести власне вивчення проблеми у промислових умовах. Так, було узагальнено експериментальні дані щодо генерації електроенергії шахтними підйомними установками руднику «Суха балка», що знаходиться в місті Кривий Ріг, Україна.

Рудник «Суха Балка» вже понад сторіччя здійснює видобуток залізної руди шахтним способом. У складі ПрАТ «Суха Балка» знаходяться дві шахти: «Ювілейна» з виробничою потужністю 2250 тис. т на рік та імені Фрунзе – 1050 тис. т аглоруди на рік. Очисні роботи ведуться на великих глибинах – горизонт 1420 м по шахті «Ювілейна» і 1135-1210 м по шахті ім. Фрунзе.

Вимір електричної енергії, яку фактично споживає і яку фактично генерує підйомна установка, виконано інструментально за допомогою встановлених на підстанціях шахти ім. Фрунзе і шахти «Ювілейна» функціонуючих в автоматичному режимі електричних лічильників. Аналізу піддано дані щодобових вимірів електроенергії при експлуатації підйомних установок протягом чотирьох останніх місяців передвоєнного 2021 р. (див. таблицю). Регламент спостережень обумовило суттєве зниження з початком у 2022 р. воєнних дій навантаження на шахтні підйоми.

Таблиця ‒ Математичне очікування та довірчий інтервал (з вірогідністю 0,95) споживання та генерації електроенергії підйомними установками ПрАТ «Суха балка» на підставі спостережень з 01.09.2021 р. по 31.12.2021 р., кВт·год./добу

Отже, клітьові підйоми мають більші генеруючі можливості, ніж скіпові; клітьова підйомна установка шахти ім. Фрунзе статистично є більш продуктивним генератором електрики, ніж шахти «Ювілейна».

Оптимізація режимів роботи клітьових підйомів здатна збільшити обсяги електроенергії, що виробляється. До того ж у стволі виведеної з експлуатації старої шахти «Центральна» у справному стані знаходиться клітьовий підйом, який нерегулярно використовується шахтою «Ювілейна» для спуску-підйому людей та матеріалів. Зараз він технологічно не може видавати електроенергію до мережі, бо оснащений асинхронним двигуном із фазним ротором, але за умов встановлення додаткової апаратури здатен виступити енергетичним сховищем – накопичувати на поверхні навантажені вагонетки, щоб за часів дефіциту електроенергії спускати їх униз, а в періоди профіциту енергії в системі повертати на-гора.

Підйомні установки руднику фактично є установками розподіленої генерації середньої (до 1 МВт) потужності. За законом такі об’єкти відповідають статусу «активний споживач», тобто можуть не тільки забезпечувати виробленою електричною енергією інші установки шахти, а й без ліцензії продавати надлишки електропостачальнику.

Хоча на підприємстві підйоми сприймають лише як транспортні засоби, вони щодобово дають в середньому приблизно 400 кВт·год «зеленої» енергії. На тлі енергоспоживання це не більше 10%, але екологічно чистих, до того ж безкоштовних (оскільки вироблених побічно) електричних ресурсів. Вважається, що середнє споживання електроенергії українським домогосподарством складає 6,9 кВт⋅год на добу. Виробленої установками розподіленої генерації руднику «Суха балка» електроенергії достатньо, щоб протягом доби живити 58 домогосподарств, але, якщо масштабувати результати на підйомні установки по країні в цілому, ефект буде суттєво більшим.

Детальну інформацію за цією проблематикою можна знайти у статті 1 та статті 2.