Використання насосних гідроакумулюючих установок у закритих вугільних шахтах при великомасштабному застосуванні сонячної та вітряної енергії ефективно на 82,8% у річному обчисленні. Подібні проекти вже успішно реалізуються у північно-західному та південно-західному Китаї.
На сьогоднішній день у Китаї налічується 3868 закритих вугільних шахт. Дослідники з Чунцинського університету в Китаї та китайської інвестиційної компанії Shaanxi Investment Group Co., Ltd запропонували використовувати такі шахти як наземні та підземні водосховища для гідроакумулюючих установок (PHS) у поєднанні з великомасштабними сонячними та вітряними станціями.
«У процесі видобутку корисних копалин із підземних родовищ утворюються підземні порожнечі, які заповнюються ґрунтовими водами. Тому необхідно постійно підтримувати безпечний рівень води, що спричиняє постійні витрати», - пояснили вчені.
Для проведення оцінки закритих шахт розглядалося три аспекти: обсяг, що зберігається; корисний об'єм та водообмін. Після визначення цих значень також оцінювалася продуктивність насосно-гідроакумулюючої установки з урахуванням метеорологічних даних, таких як сонячна радіація та швидкість вітру.
Насосно-гідроакумулююча установка складається з верхнього резервуара на поверхні та нижнього резервуара, розташованого в підземних гірничих виробках. Ідеальний перепад висот між верхнім та нижнім резервуаром становить близько 100 м.
У системі використовуються традиційні компоненти: реверсивні гідравлічні насоси, турбіни та напірні водоводи, у поєднанні з вітряними та сонячними електростанціями. «Коли електроенергії, що генерується вітряними та сонячними електростанціями, буде недостатньо, то накопичена вода, вивільняючись, вироблятиме електроенергію, заповнюючи дефіцит попиту», - пояснили китайські дослідники. «Затвори, розширювальний бак та сполучні тунелі/приміщення забезпечать безперебійну роботу системи».
Місткість сховища при подібній схемі залежить не тільки від площі виробітку, а й від проміжків між кам'яними блоками, які утворюються у виробленні після завершення гірничих робіт. Під час заряджання та розряджання вода та повітря обмінюватимуться, і проникність усередині вироблення визначає, чи можуть вода чи повітря безперешкодно циркулювати. При цьому швидкість потоку води та повітря в резервуарі визначається градієнтом тиску та проникністю. Щоб забезпечити достатню потужність турбіни та насосів, необхідно гарантувати максимальну витрату води.
У міру зменшення проникності лінія насичення зменшується під час закачування і підвищується при скиданні, що означає зменшення об'єму води, що закачується при заповненні та скидається під час осушення колектора, і, отже, зменшення корисної ємності колекторів. Проект також передбачає будівництво вентиляційних шахт на висоті 2 м від максимального рівня води у водосховищі для плавного повітрообміну під час накачування та нагнітання води.
Гідроакумулююча установка на закритій вугільній шахті може забезпечити середню ефективність системи у розмірі 82,8% протягом року. Регульована енергія на одиницю об'єму (REPV) оцінюється в 2,82 кВт•год/м3. Таким чином використання закинутих вугільних шахт для насосних гідроустановок можливе і комерційно виправдане. Але при розробці проектів слід уникати місць з низьким значенням pH, оскільки кисле середовище може спричинити корозію та пошкодження підземних споруд.