Τα εγκαταλελειμμένα ανθρακωρυχεία των ΗΠΑ, που για δεκαετίες θεωρούνταν περιβαλλοντικό και κοινωνικό βάρος, εξετάζονται πλέον ως πιθανή λύση για ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα της ενεργειακής μετάβασης: την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Ερευνητές του Oak Ridge National Laboratory (ORNL) ανέπτυξαν εργαλεία υδροδυναμικής και χημικής μοντελοποίησης για να αξιολογήσουν αν τα παλιά υπόγεια ανθρακωρυχεία μπορούν να μετατραπούν σε εγκαταστάσεις υπόγειας αντλησιοταμίευσης, δηλαδή σε τεράστιες «μπαταρίες νερού».
Η βασική ιδέα είναι γνωστή από την αντλησιοταμίευση. Όταν υπάρχει περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας, για παράδειγμα από αιολικά ή φωτοβολταϊκά, το σύστημα χρησιμοποιεί αυτή την ενέργεια για να αντλήσει νερό σε υψηλότερο επίπεδο. Όταν η ζήτηση αυξάνεται, το νερό αφήνεται να κατέβει μέσω στροβίλων, παράγοντας εκ νέου ηλεκτρική ενέργεια. Η διαφορά στην περίπτωση των εγκαταλελειμμένων ανθρακωρυχείων είναι ότι μέρος της απαιτούμενης υποδομής υπάρχει ήδη: στοές, φρέατα, υπόγειοι χώροι και υψομετρικές διαφορές που μπορούν, υπό προϋποθέσεις, να αξιοποιηθούν. Το ORNL σημειώνει ότι η αντλησιοταμίευση παρέχει ήδη πάνω από το 90% της αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας στις ΗΠΑ, κάτι που δείχνει τη σημασία της τεχνολογίας για τη σταθερότητα του δικτύου.
Το ενδιαφέρον στοιχείο της έρευνας δεν είναι ότι το ORNL «ανακάλυψε» την αντλησιοταμίευση, αλλά ότι προσπαθεί να την προσαρμόσει σε ένα δύσκολο υπόγειο περιβάλλον. Τα παλιά ανθρακωρυχεία δεν είναι απλές δεξαμενές. Έχουν ασταθή πετρώματα, μεταλλικά υπολείμματα, μολυσμένα νερά, χημικές αντιδράσεις και υποδομές που έχουν υποστεί φθορά. Για το λόγο αυτό, οι ερευνητές ανέπτυξαν μοντέλα που εξετάζουν πώς κινείται το νερό μέσα στα υπόγεια δίκτυα, πώς αλληλεπιδρά με τα υλικά του ορυχείου και πώς μπορεί να επηρεάσει αντλίες, στροβίλους, σωληνώσεις και λοιπό εξοπλισμό.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, τα μοντέλα αυτά αξιολογούν τόσο τη φυσική συμπεριφορά του νερού όσο και τις χημικές μεταβολές που προκαλούνται από τα πετρώματα και τα υλικά των ορυχείων. Αυτό είναι κρίσιμο, επειδή μια τέτοια εγκατάσταση δεν πρέπει απλώς να παράγει ενέργεια αλλά πρέπει να είναι ασφαλής, ανθεκτική, οικονομικά βιώσιμη και περιβαλλοντικά ελεγχόμενη. Ο Thien Nguyen, επικεφαλής ερευνητής του ORNL, υπογραμμίζει ότι η υπόγεια αντλησιοταμίευση είναι σημαντική ευκαιρία, αλλά συνοδεύεται από τεχνικές προκλήσεις όπως η χημική διάβρωση και η δομική σταθερότητα.
Η τεχνολογία έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για το αμερικανικό ηλεκτρικό δίκτυο. Καθώς αυξάνεται η παραγωγή από ΑΠΕ, αυξάνεται και η ανάγκη για αποθήκευση. Ο ήλιος και ο άνεμος δεν παράγουν πάντα ενέργεια όταν υπάρχει υψηλή ζήτηση. Αντίθετα, μπορεί να παράγουν όταν η κατανάλωση είναι χαμηλή και λίγο όταν η ζήτηση κορυφώνεται. Οι «μπαταρίες νερού» μπορούν να λειτουργήσουν ως ενδιάμεσος μηχανισμός: απορροφούν πλεονάζουσα ενέργεια και την αποδίδουν όταν το δίκτυο τη χρειάζεται.
Το πλεονέκτημα των παλιών ανθρακωρυχείων είναι ότι βρίσκονται συχνά σε περιοχές με ιστορική ενεργειακή υποδομή, εργατικό δυναμικό με τεχνική εμπειρία και υφιστάμενες συνδέσεις με το δίκτυο. Έτσι, η επαναχρησιμοποίηση τους μπορεί να μειώσει το κόστος και τον χρόνο ανάπτυξης σε σχέση με την κατασκευή νέων έργων από μηδενική βάση. Το ORNL αναφέρει ότι η χρήση υφιστάμενης υποδομής μπορεί να επεκτείνει γεωγραφικά την αντλησιοταμίευση και να περιορίσει το κόστος κατασκευής.
Παράλληλα, η προσέγγιση έχει κοινωνική διάσταση. Πολλές περιοχές εξόρυξης άνθρακα στις ΗΠΑ έχουν χάσει θέσεις εργασίας και βιομηχανική δραστηριότητα. Η μετατροπή παλιών ορυχείων σε ενεργειακές υποδομές θα μπορούσε να δώσει νέο ρόλο σε αυτές τις κοινότητες, συνδέοντας την παλιά οικονομία του άνθρακα με τη νέα οικονομία της καθαρής ενέργειας.
Ωστόσο, η ιδέα παραμένει στο στάδιο αξιολόγησης και μοντελοποίησης. Δεν σημαίνει ότι κάθε εγκαταλελειμμένο ανθρακωρυχείο μπορεί να γίνει «υπόγεια μπαταρία». Κάθε περιοχή πρέπει να εξεταστεί ξεχωριστά ως προς τη γεωλογία, την ποιότητα του νερού, τη σταθερότητα των στοών, την απόσταση από το δίκτυο, το κόστος μετατροπής και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
Το ORNL σχεδιάζει να συμπληρώσει την τεχνική του έρευνα με τεχνοοικονομική ανάλυση και αξιολόγηση αποδοτικότητας συστήματος. Η σημασία της έρευνας είναι ότι μετατρέπει ένα παλιό πρόβλημα σε πιθανό ενεργειακό πλεονέκτημα. Τα εγκαταλελειμμένα ανθρακωρυχεία δεν είναι απλώς κατάλοιπα μιας βιομηχανικής εποχής. Με σωστό σχεδιασμό, μπορούν να γίνουν μέρος της υποδομής που θα στηρίξει ένα πιο ευέλικτο, ανθεκτικό και καθαρό ηλεκτρικό δίκτυο.
Cover photo: Εγκαταλελειμμένη είσοδος ανθρακωρυχείου κοντά στο Richlands της Virginia, U.S. National Archives / EPA DOCUMERICA, Wikimedia Commons
