Low-temperature geothermal energy in mining environments

CIM Journal, Vol. 1, No. 2, 2010

J. Raymond, R. Therrien, and L. Gosselin, Université Laval, Québec, Québec

The ground-source heat pump is a low-carbon technology that uses the earth’s renewable geothermal energy to heat and cool buildings, with an efficiency 3 to 4.5 times that of conventional systems. These high performances are achieved by exchanging heat with the earth using a fluid that is groundwater, surface water or closed loop water. Expensive installations, such as water wells or buried coils, are however necessary to transport the fluid in and out of the earth, making ground-source heat pumps more costly than conventional systems. Installation costs can be reduced in mining environments due to the abundance and the accessibility of resources to be used with heat pumps. Examples of system design calculations using data from the Mouska and Doyon mines in Abitibi show significant installation cost savings using dewatering mine water or ground heat exchangers installed below oxidizing waste rocks. Ground-source heat pump technology is reviewed and scoping calculations are presented to illustrate how such systems can be installed in mining environments. Les pompes à chaleur géothermique sont des systèmes à faibles émissions de gaz à effet de serre qui utilisent l’énergie renouvelable de la terre pour chauffer et climatiser les bâtiments avec 3 à 4,5 fois plus d’efficacité qu’un système conventionnel. Ces performances élevées sont réalisées par le biais d’un fluide caloporteur, soit l’eau souterraine, l’eau de surface ou l’eau circulant dans un réseau de tuyaux, lequel transporte l’énergie thermique entre le bâtiment et la terre. Des installations dispendieuses, comme des puits de captage d’eau souterraine ou des serpentins enfouis, augmentent toutefois les coûts d’aménagement d’un système géothermique qui s’avère plus coûteux qu’un système conventionnel. Les coûts d’un système géothermique peuvent être réduits dans l’environnement minier puisqu’on y retrouve d’abondantes ressources compatibles avec les pompes à chaleur. Les technologies reliées aux pompes à chaleur géothermique sont revues. Des calculs de conception, effectués pour les mines Mouska et Doyon en Abitibi, sont présentés afin d’illustrer comment installer avantageusement de tels systèmes dans l’environnent minier.

Keywords: Geothermal, Energy, Heat pump, Waste dump, Mouska, Doyon, Abitibi, Géothermie, Énergie, Thermopompe, Halde à stériles