Auf der Konferenz Howden Technology Day berichtete der Application Engineer von James Howden Holdings, Matthew Slabbert, über die Entwicklung von Kühlsystemen für Bergwerke, die helfen, mit extremen Bedingungen in großen Tiefen umzugehen. Mit zunehmender Teufe steigen die Gesteinstemperatur und die Wärmeabgabe der Anlagen stark an, was nicht nur Unbehagen verursacht, sondern auch eine reale Gefahr für die Sicherheit darstellt. Ohne wirksame Kühlung sinkt die Produktivität, und die Risiken für das Personal steigen um ein Vielfaches.
Im Kern jedes Konzepts steht die Aufgabe, eine sichere und arbeitsfähige Umgebung zu schaffen. Systeme können bereitstellen:
- gekühlte Luft,
- gekühltes Wasser,
- oder eine Kombination daraus.
Die Wahl der Strategie hängt ab von:
- der Teufe der Abbaue,
- der Höhe der Wärmelasten,
- den Entfernungen,
- dem verfügbaren Freiraum,
- den Stromkosten.
Die meisten Bergwerke beginnen mit einer normalen Bewetterung, indem Frischluft von der Oberfläche zugeführt wird. Die einfachste Verstärkung dieses Konzepts ist eine Massenkühlung der Luft an der Oberfläche, bevor sie in den Schacht abgelassen wird. Dieser Ansatz ist relativ einfach und wirtschaftlich, ermöglicht jedoch, die Lufttemperatur nur um etwa fünf Grad zu senken, und bereits in einer Tiefe von rund zwei Kilometern nimmt seine Wirksamkeit stark ab.
Um die Kühlung in größere Tiefen zu verlängern, geht man zu gekühlten Wassersystemen über. Wasser kann Wärme über große Entfernungen mit minimalen Verlusten transportieren, und bei einem Durchsatz von etwa hundert Kilogramm pro Sekunde kann ein solches System bis zu neun Megawatt Wärmelast abführen. Dennoch übersteigen die Kosten eines verzweigten Rohrleitungsnetzes häufig die Aufwendungen für die Kälteanlagen selbst, weshalb der wirtschaftlich sinnvolle Einsatz solcher Systeme auf Tiefen von etwa 2,5–3 Kilometern begrenzt ist.
Bei weiter zunehmender Tiefe kommen die üblichen Methoden der Bewetterung und Wasserkühlung nicht mehr zurecht:
- die Wärmelasten steigen,
- die Strecken werden länger,
- der Energieverbrauch nimmt stark zu.
Unter diesen Bedingungen sind grundlegend andere Lösungen erforderlich, und die nächste Entwicklungsstufe von Kühlsystemen für Bergwerke sind Technologien auf Eis-Basis.