is Íslenska en English

Lokaverkefni (Meistara)

Háskólinn í Reykjavík > Tæknisvið / School of Technology > MPM/MSc Verkfræðideild / Department of Engineering >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/31399

Titill: 
  • Titill er á ensku Low temperature geothermal resources in abandoned mines of the Canadian Shield : a case study in the Chapais and Chibougamau area, Québec, Canada
  • Jarðhitaauðlindir með lágan hita í yfirgefin jarðsprengjum Kanadíska skjalsins : rannsóknarrannsókn á Chapais og Chibougamau svæðinu, Quebec, Kanada
  • Titill er á frönsku Ressources géothermiques à basse température dans les mines abandonnés du Bouclier canadien : une étude du district minier de Chapais et Chibougamau, Québec, Canada
Námsstig: 
  • Meistara
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    With an average geothermal gradient of 7°C per kilometre, the Canadian Shield is not a conventional geothermal resource. However, due to the abundance of inundated mines within the province of Quebec, considerable volumes of water have been geothermally heated. This fluid can be used in conjunction with heat pump systems, where high flow rates are more important that fluid temperature, in order to heat nearby infrastructure. The area near the former mining centre of Chapais and Chibougamau, in the southern reaches of Nord du Quebec, is selected as a site in which to study this possibility.
    A numerical model of the Copper Rand mine, considering both fluid flow and heat transfer, is created to simulate the extraction of water from the mine’s main vertical shaft and its reinjection into another abandoned mine at a distance of 2.5 km. The results indicate that 1.32 x 10^8 MJ of thermal energy could be extracted annually from the mine for a period of 25 years, with a thermal power output of up to 4.35 MW. The main constraint on production is the hydraulic head build-up at the reinjection site. The abundance of abandoned mines in the region offer possibilities to utilize multiple reinjection sites, increasing the volume of water that can be extracted.
    A regional assessment of the Chapais and Chibougamau area indicates that significant quantities of thermal energy is contained within the region’s 24 flooded mines. Energy balance calculations were done in order to assess the energy contained within the mines. An easily adaptable numerical model was created in order to be able to quickly assess the extractable energy. This tool allows for a preliminary assessment of the potential geothermal heat extraction to determine if pursuing more detailed studies of specific mines is needed. Requiring only information regarding the total extracted ore and depth of the mine (parameters which are available for most mines), the model simulated the extraction of water from a vertical shaft and its reinjection elsewhere, in order to calculate the maximum sustainable production rate and the temperature of the produced water. If additional parameters are known, the model can easily be updated to incorporate mine geometry.
    Keywords: Geothermal energy; Abandoned mines; Ground source heat pumps; Quebec; Numerical modelling; Preliminary assessment

  • Með jarðhitastigul uppá 7°C á hvern kílómeter, er kanadíska hásléttan ekki hefðbundin jarð-hita auðlind. Hins vegar, vegna fjölda kaffærðra náma innan Quebec svæðisins, er umtalsvert vatnsmagn sem hefur hitnað með jarðvarma. Þennan vökva er hægt að nota ásamt varmadælu, þar sem vökvastreymið er mikilvægara en hitastig vökvans, til að hita innviði í nágrenninu. Svæðið nálægt fyrrum námusvæðunum Chapais og Chibougamau, í suðurhluta Nord du Quebec, var valið til að meta þennan jarðhitavinnslu möguleika.
    Tölulegt líkan af Copper Rand námunni, sem tekur mið af bæði vökvastreymi og varma-flutningi var búið til, til þess að líkja eftir vinnslu vatns úr aðal lóðréttu göngunum og niður-dælingu í aðra yfirgefna námu í 2,5 km fjarlægð. Niðurstöðurnar benda til þess að 1,32 x 10^8 MJ af varmaorku gæti verið unnin árlega frá námunni í 25 ár, með varmaaflsgetu uppá allt að 4,35 MW. Helsta fyrirstaðan fyrir vinnslu er hækkandi vatnshæð á niðurdælingar svæðinu. Gnægð yfirgefinna náma á svæðinu býður upp á möguleika til að nýta fjölda náma til niðurdælingar, sem eykur magn vatns sem hægt er að nota til jarðvarmavinnslu.
    Svæðismat á Chapais og Chibougamau svæðunum gefur til kynna að umtalsvert magn af varmaorku sé að finna í 24 kaffærðum námum á svæðinu. Útreikningar á orkujöfnuði voru gerðir til að meta orkuna sem námurnar geyma. Einfalt aðlögunarhæft tölulegt líkan var búið til, til að geta metið vinnanlega orku. Líkanið gerir það mögulegt að gera bráðabirgðamat á mögulegri jarðvarmavinnslu til að meta hvort þörf er á ítarlegri rannsóknum á einstaka námum. Með upplýsingum um heildarmagn málmgrýtis sem grafið hefur verið upp í námunum og dýpi þeirra (gögn sem eru tiltæk fyrir flestar námur), sýnir líkanið vinnslu vatns úr lóðréttum göngum og niðurdælingu þess annars staðar, til að reikna út hámarks sjálfbæra vinnslu og hitastig vatnsins. Með því að bæta við frekari gögnum, er auðveldlega hægt að uppfæra líkanið til þess að sýna rúmfræði námanna.
    Leitarorð: Jarðhiti; Yfirgefnar námur; varmadælur; Quebec; Tölulegt líkan; Bráðabirgðamat

  • Útdráttur er á frönsku

    Avec un gradient géothermique de 7 °C/km, le Bouclier canadien constitue une ressource géothermique plutôt modeste. Cependent, plusieurs mines anciennement actives au sein de la province de Québec sont aujourd’hui fermées et donc inondée, ce qui représente des volumes considérables d’eau qui sont chauffés par la chaleur de la Terre. Couplée avec des systèmes de pompes pompes à chaleur, cette eau peut être utilisée et pompée à débits élevés dans l’optique de chauffer des infrastructures à proximité. C’est dans ce contexte que l’ancien district minier de Chibougamau-Chapais, dans le nord du Québec, a été sélectionné comme site d’étude afin d’en tester le potentiel géothermique.
    Un modèle numérique de la mine Copper Rand, prenant en compte à la fois le débit d’eau pompée et les transferts de chaleur, a été créé dans le but de simuler l’extraction de l’eau de la mine et sa réinjection souterraine dans une autre mine abandonnée, située à 2,5 km de distance. Les résultats indiquent que l’énergie thermique pouvant être extraite de la mine s’élève à 1,32 x 10^8 MJ/a pour une période de 25 ans, avec une puissance thermique pouvant atteindre 4,35 MW. La principale contrainte pouvant restreindre la production consiste à la remontée du niveau d’eau au site de réinjection. Toutefois, l’abondance des mines abandonnées dans la région offre la possibilité d’utiliser plusieurs sites de réinjection, ce qui augmente le volume d’eau pouvant être extrait.
    L’évaluation régionale de la région de Chibougamau-Chapais indique que des quantités importantes d’énergie thermique sont contenues dans les 24 mines inondées de la région. Un modèle numérique a été créé afin d’évaluer le potentiel géothermique de ces mines. Cet outil permet de réaliser une estimation préliminaire de l’extraction de chaleur géothermique contenue dans l’eau de ces mines afin de déterminer s’il est nécessaire de poursuivre des études plus détaillées sur des mines spécifiques. Ne nécessitant que des informations sur le volume total de minerai extrait et la profondeur de la mine (paramètres disponibles pour la plupart des mines), le modèle simule l’extraction de l’eau et sa réinjection dans une autre mine, afin de calculer le taux de production durable maximum et la température de l’eau produite. Le modèle peut facilement être mis à jour et incorporer de nouveaux paramètres, tels que la géométrie spécifique de chaque mine.
    Mots clés: L’énergie géothermique; Mines abandonnées; Pompes à chaleur géothermiques; Québec; Modélisation numérique; Évaluation préliminaire

Samþykkt: 
  • 21.6.2018
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/31399


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
MSC-MORGAN-2018.pdf14.99 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna