BE1025635B1

BE1025635B1 - Efficient geothermische-warmte-energie-extractiesysteem

Info

Publication number: BE1025635B1
Application number: BE2018/5307A
Authority: BE
Inventors: Simon Maurice Gheysens
Original assignee: Sidlabz
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2019-05-14
Also published as: US20200072506A1; EP3622228A1; WO2018206712A1; US11085671B2; BE1025635A1

Abstract

Systeem voor het onttrekken van geothermische warmte-energie dat omvat: een geothermische boorput in omgevend aardkorstmateriaal, die zich uitstrekt vanuit een bovenste boorputgedeelte tot aan een lager gelegen onderste boorputgedeelte op een diepte waar het omgevende aardkorstmateriaal verhoogde geothermische temperaturen vertoont, waarbij het warmtemedium opgewarmd wordt bij het onderste boorputgedeelte door warmte die wordt onttrokken aan het omgevende aardkostmateriaal, verdampt en opstijgt, en daarbij warmte-energie meevoert naar het bovenste boorputgedeelte; en een warmte -extractie-inrichting , die aan het bovenste boorputgedeelte de beschikbare warmte-energie onttrekt die wordt meegedragen door het warmtemedium; waarbij ten minste één warmtegeleidend traject voorzien is in het omgevende aardkorstmateriaal, waarbij het warmtegeleidende traject zich naar buiten toe uitstrekt vanaf de geothermische boorput tot in het aardkorstmateriaal om geothermische warmte te geleiden van het aardkorstmateriaal dat het traject omgeeft naar het onderste boorputgedeelte.

Description

Efficiënt qeothermische-warmte-energie-extractiesvsteem

Achtergrond van de uitvinding

De onderhavige uitvinding betreft de extractie van geothermische energie uit aardmateriaal zoals aardkorstmateriaal, meer in het bijzonder de efficiënte winning van geothermische energie uit aardmateriaal.

De snel slinkende bronnen van fossiele brandstoffen, gecombineerd met de vervuilende effecten van die energiebron en ook van alternatieven zoals nucleaire energiebron, heeft geleid tot een aantal pogingen in de stand van de techniek om de warmte die beschikbaar is in het aardmateriaal om te zetten naar alternatieve energie, zoals elektrische energie. Sommige benaderingen in de stand van de techniek vereisen dat meerdere boorgaten worden geboord in het aardmateriaal, bijvoorbeeld verbeterde geothermische systemen (enhanced geothermal systems, EGS), waarbij een injectieboorput wordt voorzien, die geconfigureerd wordt om een fluïdum zoals water in het aardmateriaal te pompen, waar het opwarmt en waaruit het vervolgens wordt teruggehaald via een productieboorput die voorzien is op enige afstand van de injectieboorput. Dergelijke benaderingen brachten tal van verschillende problemen met zich mee, zoals een verhoogde geothermische vervuiling door de vorming van bijtend water bij de doortocht door het hete aardmateriaal van de injectieboorput naar de productieboorput, waarbij het water mineralen, zout en aciditeit in zich opneemt; en zoals een verhoogde bodemverzakking, bijvoorbeeld als gevolg van het breken van aardmateriaal zoals steen om een doorgang van de injectieboorput naar de productieboorput te vormen. Daarom is de algemene trend vandaag om geothermische-warmte-extractiesystemen met één gedeeltelijk geïsoleerde boorput te gebruiken, die niet lijden aan de problemen van bijvoorbeeld EGSsystemen.

Vele warmte-extractiesystemen met een enkelvoudige boorput omvatten een lussysteem binnen de gedeeltelijk geïsoleerde enkelvoudige boorput, zoals een lussysteem dat een invoerbuis omvat voor het transporteren van verwarmingsfluïdum zoals water naar de niet-geïsoleerde bodem van de boorput, waar het verwarmingsfluïdum opwarmt, en een uitvoerbuis voor het terughalen van het opgewarmde werkingsfluïdum. In dergelijke van een lus voorziene

BE2018/5307 geothermische-energie-extractiesystemen met een enkelvoudige boorput is een pompmechanisme nodig, waarbij dit pompmechanisme geconfigureerd is voor het sturen van de stroomsnelheid van het verwarmingsfluïdum door het lussysteem en tevens geconfigureerd is om te zorgen voor een geregelde circulatie van het verwarmingsfluïdum door het lussysteem, d.w.z. in één richting van de invoerbuis naar de uitvoerbuis. Deze van een lus voorziene geothermische-energie-extractiesystemen met een enkelvoudige boorput, die berusten op actief transport van het verwarmingsfluïdum door het pompen van het verwarmingsfluïdum, zijn hoogst inefficiënt.

Daarom zijn in de stand van de techniek passieve geothermischewarmte-extractiesystemen met een enkelvoudige boorput volgens de aanhef van de eerste conclusie van de onderhavige uitvinding ontwikkeld, zoals bekendgemaakt in de Amerikaanse octrooipublicatie US3911683. Hoewel deze passieve geothermische-warmte-extractiesystemen met een enkelvoudige boorput in bepaalde situaties een verhoogde efficiëntie kunnen vertonen in vergelijking met de van een lus voorziene geothermische-warmteextractiesystemen met een enkelvoudige boorput op het vlak van energieopbrengst ten opzichte van energie-invoer, krijgen deze systemen, zoals andere warmte-extractiesystemen met een enkelvoudige boorput en in tegenstelling tot bijvoorbeeld EGS-systemen, af te rekenen met een tekort aan beschikbare warmte in het aardmateriaal, aangezien de warmte die beschikbaar is in de relatief kleine zone rond de enkelvoudige boorput vrij snel wordt uitgeput, waardoor bijvoorbeeld de efficiëntie op lange termijn van het geothermischewarmte-extractiesysteem wordt beperkt. Aangezien de efficiëntie van warmteoverdracht afhankelijk is van het contactoppervlak tussen het warmtefluïdum en de warmtebron, bijvoorbeeld het omgevende aardmateriaal, is de efficiëntie van de toepassingen met een enkelvoudige boorput bovendien vrij beperkt in vergelijking met andere systemen zoals EGS-systemen, waarbij het warmtefluïdum verspreid wordt in het omgevende aardmateriaal wanneer het zich van de injectieboorput naar de productieboorput verplaatst.

Uit de stand van de techniek, bijvoorbeeld uit het Amerikaanse octrooischrift US20150013981, is echter bekend hoe op efficiënte wijze meerdere laterale gaten met korte lengte en middellange straal kunnen worden geboord vanuit een verticale boorputschacht, zoals één enkelvoudige boorput, uit een

BE2018/5307 geothermische-warmte-energie-extractiesysteem met één enkelvoudige boorput met gesloten lus, om de efficiëntie van de systemen met gesloten lus te verhogen. De stand van de techniek is echter enkel gericht op niet-efficiënte geothermische-warmte-energie-extractiesystemen met één enkelvoudige boorput met gesloten lus, d.w.z. actieve warmte-energie-extractiesystemen.

Daarom heeft de onderhavige uitvinding tot doel een passief warmteextractiesysteem met één enkelvoudige boorput te verschaffen met een verhoogde efficiëntie op lange termijn, d.w.z. een lange gebruiksduur.

Samenvatting van de uitvinding

In overeenstemming met de onderhavige uitvinding wordt een systeem verschaft voor het onttrekken van geothermische warmte-energie, waarbij het systeem een geothermische boorput omvat, zoals één enkelvoudige geothermische boorput, in omgevend aardkorstmateriaal, waarbij de geothermische boorput zich uitstrekt in een eerste richting, bijvoorbeeld hoofdzakelijk langs de zwaartekrachtversnellingsvector, zoals langs de zwaartekrachtversnellingsvector, vanaf een bovenste boorputgedeelte dat begint bij een bovenste boorputniveau aan het oppervlak van het aardkorstmateriaal, tot aan een lager gelegen onderste boorputgedeelte dat zich verder bevindt van het oppervlak van het aardkorstmateriaal, waarbij het onderste boorputgedeelte zich op een diepte bevindt waar het omgevende aardkorstmateriaal geothermische temperaturen vertoont die hoger zijn dan temperaturen aan het oppervlak van het aardkorstmateriaal, en eindigt bij een onderste boorputniveau aan de bodem van de boorput. De geothermische boorput omvat een wand van de geothermische boorput die de geothermische boorput afbakent ten opzichte van het omgevende aardkorstmateriaal, bijvoorbeeld door middel van een kleine laag omgevend aardkorstmateriaal of bijvoorbeeld een versterkte wand die structurele stabiliteit verleent aan de geothermische boorput. De geothermische boorput omvat voorts een warmtemedium dat bijvoorbeeld geconfigureerd is om te worden opgewarmd door het omgevende aardkorstmateriaal, en dat vervat zit binnen de wanden van de geothermische boorput, bijvoorbeeld niet gedispergeerd in het omgevende aardkorstmateriaal zoals in EGS-systemen. Het warmtemedium wordt verwarmd aan het onderste boorputgedeelte door warmte die wordt onttrokken aan het

BE2018/5307 omgevende aardkorstmateriaal, waardoor de dichtheid ervan afneemt, bijvoorbeeld door verdamping, en het gaat opstijgen, bijvoorbeeld hoofdzakelijk langs de eerste richting, en warmte-energie, bijvoorbeeld passief zonder voor het transport energie te verbruiken, meedraagt in de richting van het bovenste boorputgedeelte. Het systeem omvat voorts een warmte-extractie-inrichting, die aan het bovenste boorputgedeelte de beschikbare warmte-energie onttrekt, die bijvoorbeeld ten minste gedeeltelijk wordt meegedragen door het warmtemedium. Het systeem is gekenmerkt doordat ten minste één warmtegeleidend traject voorzien is in het omgevende aardkorstmateriaal, waarbij het warmtegeleidende traject zich naar buiten toe uitstrekt vanaf de geothermische boorput tot in het aardkorstmateriaal om geothermische warmte, bijvoorbeeld passief zonder voor het transport energie te verbruiken, te geleiden van het aardkorstmateriaal dat het traject omgeeft naar het onderste boorputgedeelte.

Door het systeem te voorzien van de hierboven beschreven kenmerken wordt het voordeel verkregen dat de systemen eenmaal moeten worden geïnstalleerd, waarna geothermische warmte-energie passief, en dus op efficiënte wijze, zal worden onttrokken, bijvoorbeeld zonder energie te moeten verbruiken, bijvoorbeeld om de warmte te transporteren van het omgevende aardkorstmateriaal naar het onderste boorputgedeelte door middel van natuurlijke warmtegeleiding via ten minste één warmtegeleidend traject, of bijvoorbeeld om het opgewarmde warmtemedium te transporteren door natuurlijke convectie van het onderste boorputgedeelte naar het bovenste boorputgedeelte. Meer specifiek zal de passieve, en dus efficiënte, extractie van geothermische warmte-energie een efficiënt proces zijn gedurende langere tijd in vergelijking met bestaande systemen in de stand van de techniek, zoals reeds vermeld, dankzij de grotere oppervlakte die de geothermische boorput omgeeft, en die gevormd is door de zich uitstrekkende warmtegeleidende trajecten, waaraan warmte zal worden onttrokken. Het onttrekken van de geothermische warmte-energie aan het omgevende aardkorstmateriaal van de ene geothermische boorput hangt onder andere af van de contactoppervlakte tussen de geothermische boorput en het omgevende aardkorstmateriaal, bijvoorbeeld grotendeels bepaald door de oppervlakte van de wand van de geothermische boorput, bijvoorbeeld volledig bepaald door de wand van de geothermische

BE2018/5307 boorput in de geothermische-warmte-extractiesystemen met een enkelvoudige boorput uit de stand van de techniek, zoals reeds vermeld. De onderhavige uitvinding lost het efficiëntieprobleem op dat zich voordoet in de systemen van de stand van de techniek door in het aardkorstmateriaal dat de geothermische boorput omgeeft een warmtegeleidend traject aan te brengen, dat zich naar buiten toe uitstrekt vanaf de geothermische boorput tot in het aardkorstmateriaal om geothermische warmte te geleiden van het aardkorstmateriaal dat het traject omgeeft naar het onderste boorputgedeelte, waardoor de contactoppervlakte wordt vergroot tussen enerzijds de warmtegeleidende materialen zoals het warmtegeleidende traject en het warmtemedium, en anderzijds het omgevende aardkorstmateriaal. Aangezien het warmtegeleidende traject zich uitstrekt weg van, d.w.z. naar buiten toe ten opzichte van geothermische boorput, bereikt het geleidende traject bovendien zones van aardkorstmateriaal buiten de uitputtingszone, d.w.z. de zone van aardkorstmateriaal in de nabijheid van de ene geothermische boorput die na een lange tijd van warmtewinning meer van geothermische warmte-energie zijn ontdaan dan zones die ver van de geothermische boorput liggen, waardoor het dus zones bereikt die minder door de uitputting worden getroffen, en de efficiëntie op lange termijn, d.w.z. de lange gebruiksduur van het systeem, dus wordt verbeterd.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte-energie ten minste één enkelvoudige passieve boorput. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte-energie van de onderhavige uitvinding omvat bijgevolg één of meer enkelvoudige boorputten waarin warmte-energie passief wordt onttrokken aan de omgeving, dat wil zeggen, zonder pompen te omvatten voor het pompen van het warmtemedium binnen de enkelvoudige boorput. Het passieve warmte-extractiesysteem met een enkele boorput berust op passief transport van energie, enerzijds van het omgevende aardkorstmateriaal naar het warmtemedium, bijvoorbeeld door warmtegeleiding, en anderzijds van het warmtemedium naar de warmte-extractie-inrichting, bijvoorbeeld door convectie van warmte. Elk van de enkelvoudige boorputten in het systeem is onafhankelijk, dat wil zeggen: één bepaalde, eerste enkelvoudige boorput functioneert niet als een toegangspunt voor warmtemedium terwijl een andere, tweede enkelvoudige boorput, op een locatie op afstand van de eerste enkelvoudige boorput,

BE2018/5307 functioneert als een uitgangspunt voor warmtemedium, zoals het geval zou zijn in EGS-systemen, waarbij één boorput functioneert als een injectieboorput en een andere boorput functioneert als een productieboorput. Het verschaffen van onafhankelijke boorputten vermindert de nood om warmtemedium van één boorput door aardkorstmateriaal heen naar een andere boorput te pompen, een proces dat energie verbruikt en dat de toestand van de aardkorst verslechtert, bijvoorbeeld door het breken van aardkorstmateriaal en door het vormen van bijtend water.

Het is gebleken dat, naast de lage vereisten inzake energieverbruik, een passieve enkelvoudige boorput volgens de onderhavige uitvinding gemakkelijk kan worden ontworpen met het oog op het verkrijgen van een lange gebruikstijd. De passieve extractie van energie via de passieve enkelvoudige boorput onttrekt in de regel energie aan de omgeving aan een lagere snelheid dan een actief systeem met enkelvoudige boorput, waardoor een stabiele situatie wordt gecreëerd, d.w.z. een evenwichtstoestand, een situatie die zich voordoet na verloop van een bepaalde tijd na het opstarten van het systeem, waarbij de stroming waarmee warmte wordt gewonnen, d.w.z. wordt verwijderd uit het aardkorstmateriaal dat het onderste boorputgedeelte omgeeft, d.w.z. de zone die wordt uitgeput, door de natuurlijke geleiding van de geothermische warmte van het aardkorstmateriaal naar het warmtemedium dat zich bevindt in het onderste boorputgedeelte, gelijk is aan de warmtestroming waarmee de uitgeputte zone opnieuw wordt aangevuld, bijvoorbeeld door het opwekken van warmte-energie of door de geleiding van warmte-energie vanuit aardkorstmateriaal verder weg van de geothermische boorput dan de uitgeputte zone.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding onttrekt de warmte-extractie-inrichting de warmte-energie die beschikbaar is bij het bovenste boorputgedeelte die meegedragen wordt door het warmtemedium, bij voorkeur passief meegedragen wordt door het warmtemedium.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het warmtemedium dat zich binnen de wanden van de geothermische boorput bevindt een vloeibare fase en een gasfase.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het warmtemedium dat zich binnen de wanden van de geothermische boorput bevindt een radioactief warmtemedium, zoals radioactief afvalmateriaal. Het is

BE2018/5307 gebleken dat dergelijk radioactief afvalmateriaal bijkomende thermische energie toevoegt aan het warmtemedium, wat het bijvoorbeeld mogelijk maakt om de diepte van de geothermische boorput te verkleinen.

De aanwezigheid van de twee fasen van het warmtemedium in het systeem maakt het mogelijk om tegelijk enerzijds de winning van de geothermische warmte-energie uit het omgevende aardkorstmateriaal te optimaliseren, aangezien de warmtegeleidbaarheid van een vloeibaar medium in het algemeen hoger is dan de warmtegeleidbaarheid van een gasvormig medium, waarbij bijvoorbeeld de warmtegeleidbaarheid van liquid water hoger is dan de warmtegeleidbaarheid van stoom, waardoor de geleiding van warmteenergie van het omgevende aardkorstmateriaal naar het warmtemedium dus wordt verbeterd, en anderzijds het transport van de thermische energie van het onderste boorputgedeelte naar het bovenste boorputgedeelte te optimaliseren, aangezien een gasvormig medium passief transport van warmte-energie mogelijk maakt door natuurlijke convectie van het warmtemedium van het onderste boorputgedeelte naar het bovenste boorputgedeelte, bijvoorbeeld met minder stromingsweerstand dan een warmtemedium in vloeibare fase.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding wordt de geothermische boorput gevuld met het warmtemedium in vloeibare fase tot een vloeistof-gas-grensvlakniveau op een diepte waar het omgevende aardkorstmateriaal geothermische temperaturen vertoont die hoger zijn dan temperaturen aan het oppervlak van het aardkorstmateriaal.

Dat de geothermische boorput gevuld wordt met het warmtemedium in vloeibare fase tot een vloeistof-gas-grensvlakniveau op een diepte waar het omgevende aardkorstmateriaal geothermische temperaturen vertoont die hoger zijn dan temperaturen aan het oppervlak van het aardkorstmateriaal, biedt het voordeel dat het vloeibare warmtemedium in staat wordt gesteld om geothermische warmte-energie te onttrekken aan het omgevende aardkorstmateriaal door van fase te veranderen, bijvoorbeeld van vloeibare fase naar gasfase, en dat mogelijk wordt gemaakt dat de onttrokken geothermische warmte-energie wordt getransporteerd, bijvoorbeeld door natuurlijke convectie van het warmtemedium naar het bovenste boorputgedeelte, waar het kan worden gebruikt door de warmte-extractie-inrichting.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding strekt het

BE2018/5307 bovenste boorputgedeelte zich uit tussen het bovenste niveau van de boorput en het vloeistof-gasgrensvlak, waarbij het onderste boorputgedeelte zich uitstrekt tussen het vloeistof-gasgrensvlak en het onderste niveau van de boorput.

De twee duidelijk onderscheiden gedeeltes van de geothermische boorput, het onderste gedeelte van de geothermische boorput en het bovenste gedeelte van de boorput, beschikken elk over ten minste één daaraan eigen functie, waarbij ze bijvoorbeeld respectievelijk de functie hebben van het winnen van de geothermische warmte-energie van het omgevende aardkorstmateriaal en het daardoor opwarmen van het warmtemedium in vloeibare fase, en de functie van het opnemen van het warmtemedium in gasfase en het daardoor mogelijk maken van het transport van de thermische energie, bijvoorbeeld door natuurlijke convectie van het opgewarmde gasvormige warmtemedium langs de eerste richting van de geothermische boorput naar het bovenste niveau van de boorput. Een bijkomende functie van het bovenste boorputgedeelte is het thermisch opladen van het aardkorstmateriaal dat het bovenste boorputgedeelte omgeeft, d.w.z. het leveren van warmte-energie aan het aardkorstmateriaal dat het bovenste boorputgedeelte omgeeft, met als doel het opwarmen, zoals het verhogen van de temperatuur, van het aardkorstmateriaal dat het bovenste boorputgedeelte omgeeft, zodanig dat de thermische gradiënt tussen het bovenste gedeelte van de geothermische boorput en het aardkorstmateriaal dat het bovenste boorputgedeelte omgeeft wordt verlaagd, waardoor na een tijdsspanne de warmtestroming van het bovenste gedeelte van de geothermische boorput naar het aardkorstmateriaal dat het bovenste boorputgedeelte omgeeft wordt verlaagd, zodanig dat een stabiele evenwichtssituatie wordt bereikt met een minimum aan warmteverlies naar het omgevende aardkorstmateriaal van het bovenste boorputgedeelte. In een alternatieve uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is de warmtegeleidbaarheid van de wand van de geothermische boorput bij het bovenste boorputgedeelte lager dan die van het omgevende aardkorstmateriaal om het lekken van warmte naar het omgevende aardkorstmateriaal terug te dringen, bijvoorbeeld door het voorzien van een isolatielaag als de wand van de geothermische boorput bij het bovenste gedeelte van de geothermische boorput. In de alternatieve uitvoeringsvorm is de warmtegeleidbaarheid van de wand van de geothermische boorput bij het onderste boorputgedeelte hoger dan de warmtegeleidbaarheid van het

BE2018/5307 omgevende aardkorstmateriaal en de wand van de geothermische boorput bij het bovenste boorputgedeelte, om het invoeren van warmte-energie in de geothermische boorput via het onderste gedeelte van de geothermische boorput te doen toenemen.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de geothermische boorput een warmtepijp, d.w.z. hij functioneert als een warmtepijp, waarbij de warmtepijp zich uitstrekt in een eerste richting vanaf een bovenste gedeelte van de warmtepijp dat begint bij een bovenste niveau van de warmtepijp tot aan een lager gelegen onderste gedeelte van de warmtepijp om te eindigen bij een onderste niveau van de warmtepijp, waarbij de warmtepijp een wand van de warmtepijp omvat die de warmtepijp afbakent ten opzichte van haar omgeving en waarbij het warmtemedium vervat zit binnen de wanden van de warmtepijp.

Dat de warmtepijp is voorzien binnen de geothermische boorput, bijvoorbeeld met de wand van de warmtepijp grenzend aan de wanden van de geothermische boorput of bijvoorbeeld met de wand van de warmtepijp ten minste gedeeltelijk geïntegreerd met de wanden van de geothermische boorput, biedt het voordeel van de mogelijkheid tot het ontkoppelen van de geothermische boorput en de component die het warmtemedium afbakent, bijvoorbeeld de pijp, bijvoorbeeld de warmtepijp. Het ontkoppelen van deze twee componenten maakt het mogelijk om kenmerken van beide componenten te optimaliseren, het maakt het bijvoorbeeld mogelijk om de geothermische boorput te optimaliseren op het vlak van structurele integriteit, bijvoorbeeld stevigheid, of bijvoorbeeld om isolatie aan te brengen aan het bovenste gedeelte van de geothermische boorput, en maakt het mogelijk om de warmtepijp te optimaliseren voor het bevatten van het warmtemedium, bijvoorbeeld door het verschaffen van een warmtepijp die geoptimaliseerd is voor het bevatten van een warmtemedium en voor het transporteren van warmte-energie. Het aanbrengen van de wand van de warmtepijp grenzend aan de wanden van de geothermische boorput, of ten minste gedeeltelijk geïntegreerd met de wanden van de geothermische boorput, maakt het mogelijk om de geothermische warmte-energie gemakkelijk te geleiden van het omgevende aardkorstmateriaal naar het warmtemedium en vice versa.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding strekt het

BE2018/5307 bovenste gedeelte van de warmtepijp zich uit tussen het bovenste niveau van de warmtepijp en het vloeistof-gasgrensvlak, waarbij het onderste gedeelte van de warmtepijp zich uitstrekt tussen het vloeistof-gasgrensvlak en het onderste niveau van de warmtepijp.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding bestaat de warmtepijp uit een afgedichte, bijvoorbeeld gesloten holle pijp, die een verdamper omvat aan het onderste gedeelte van de warmtepijp en een condensator aan een gedeelte van de warmtepijp dat grenst aan het bovenste niveau van de warmtepijp. De wanden van de warmtepijp zijn doorgaans gemaakt van een materiaal dat ten minste een warmtegeleidend materiaal omvat aan het onderste gedeelte van de warmtepijp en aan het gedeelte van de warmtepijp dat grenst aan het bovenste niveau van de warmtepijp. Gewoonlijk wordt een vacuümpomp gebruikt om de lucht uit de lege warmtepijp te verwijderen voor ze wordt gevuld met een warmtemedium. De warmtepijp wordt vervolgens gedeeltelijk gevuld met het warmtemedium en daarna afgedicht. Het type en de massa van het warmtemedium worden zodanig gekozen dat de warmtepijp zowel een gasfase als een vloeibare fase bevat over het bedrijfstemperatuurbereik. De vloeibare fase zal verdampen bij het onttrekken van energie aan het omgevende aardkorstmateriaal en verplaatst zich naar de condensatorzijde bij het bovenste niveau van de warmtepijp, waar ze wordt gekoeld en opnieuw wordt omgezet in een vloeibare fase. In een standaardwarmtepijp wordt de gecondenseerde vloeistof teruggevoerd naar de verdamper aan het onderste gedeelte van de warmtepijp met behulp van een wiekstructuur die voorzien is langs de zijwanden van de warmtepijp en die een capillaire werking uitoefent op de vloeibare fase van het warmtemedium. Bij wijze van alternatief kan de warmtepijp ontworpen worden als een thermosifon, waarbij de gecondenseerde vloeistof wordt teruggevoerd naar de verdamper met behulp van de zwaartekracht. Een algemeen voordeel van warmtepijpen is dat ze geen mechanische bewegende delen bevatten en dus weinig onderhoud vereisen, en ze vereisen evenmin energieverbruik voor het transport van de thermische energie, bijvoorbeeld door het aandrijven van een pomp.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding maakt de wand van de geothermische boorput deel uit van de wand van de warmtepijp.

Het systeem waarbij de wand van de geothermische boorput deel

BE2018/5307 uitmaakt van de wand van de warmtepijp, zodanig dat de wand van de geothermische boorput en de wand van de warmtepijp één geheel vormen, biedt het voordeel dat de functies van het afbakenen van de geothermische boorput ten opzichte van het omgevende aardkorstmateriaal en het bevatten van het warmtemedium geïntegreerd zijn in dezelfde wand.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding ligt het onderste niveau van de warmtepijp hoger dan of in hoofdzaak grenzend aan het onderste niveau van de boorput. Het grenzend maken van het onderste niveau van de warmtepijp aan het onderste niveau van de boorput optimaliseert de beschikbare ruimte in de boorput.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding strekt de wand van de warmtepijp zich uit van het onderste niveau van de warmtepijp, bijvoorbeeld bij het onderste niveau van de boorput, tot een bovenste niveau van de warmtepijp, bij ten minste het bovenste niveau van de boorput.

Het laten lopen van de warmtepijp van het onderste niveau van de boorput tot ten minste het bovenste niveau van de boorput biedt het voordeel dat de lengte van de warmtepijp binnen de geothermische boorput wordt gemaximaliseerd, waardoor de contactoppervlakte van de warmtepijp met het omgevende aardkorstmateriaal wordt gemaximaliseerd.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding loopt de wand van de warmtepijp tot boven het bovenste niveau van de boorput. In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding die de voorkeur geniet is een bovenste gedeelte van de warmtepijp voorzien dat zich uitstrekt tussen het bovenste niveau van de warmtepijp en het vloeistof-gasgrensvlak. In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding die de voorkeur geniet, wordt de warmte-energie die meegedragen wordt door het warmtemedium en beschikbaar is bij het bovenste boorputgedeelte, verder meegedragen naar het bovenste gedeelte van de warmtepijp door het warmtemedium.

Het voordeel van het feit dat de wand van de warmtepijp tot boven het bovenste niveau van de boorput loopt, is dat de warmte-energie die vervat zit in en getransporteerd wordt door het warmtemedium van het onderste boorputgedeelte naar het bovenste boorputgedeelte verder kan worden getransporteerd naar een niveau dat hoger ligt dan het bovenste niveau van de boorput, wat de warmte-extractie-inrichting in staat stelt om makkelijker toegang

BE2018/5307 te krijgen tot de warmte-energie, zoals op een niveau dat hoger ligt dan het bovenste niveau van de boorput, d.w.z. het niveau van het oppervlak van het aardkorstmateriaal.

Volgens alternatieve uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding strekt de wand van de warmtepijp zich uit van een onderste niveau van de warmtepijp, bijvoorbeeld bij het onderste niveau van de boorput, tot een bovenste niveau van de warmtepijp onder het bovenste niveau van de boorput, bijvoorbeeld tot de helft van de diepte van de boorput.

Het voorzien van een warmtepijp tot aan een bovenste niveau van de warmtepijp dat zich in hoofdzaak onder het bovenste niveau van de boorput bevindt, maakt het mogelijk om thermische energie te onttrekken aan het aardkorstmateriaal dat de het onderste gedeelte van de boorput/warmtepijp omgeeft en de onttrokken energie via de warmtepijp af te geven aan het aardkorstmateriaal dat het bovenste gedeelte van de warmtepijp dat grenst aan het bovenste niveau van de warmtepijp omgeeft. Onder de invloed van de afgegeven warmte heeft het omgevende aardkorstmateriaal de neiging om gassen vrij te geven in het aardkorstmateriaal, zoals methaangas, dat algemeen bekend is als mijngas. Zonder door een theorie gebonden te zijn: deze gassen worden door bacteriën die in water leven, bijvoorbeeld mijnwater, aan een hogere snelheid geproduceerd onder invloed van de verhoogde temperatuur. Bovendien doet de warmte die wordt afgegeven door de warmtepijp de temperatuur van het water dat zich in het omgevende aardkorstmateriaal bevindt toenemen bij het bovenste gedeelte van de warmtepijp, bijvoorbeeld grenzend aan het bovenste niveau van de warmtepijp, zodanig dat de waterdampdruk verhoogt, bijvoorbeeld het water aan het koken brengt, waardoor waterdamp ontstaat. Het water kan natuurlijk aanwezig water in het omgevende aardkorstmateriaal zijn, en/of water dat kunstmatig is toegevoegd in de boorput. Bovendien bevindt het water zich niet noodzakelijk in het omgevende aardkorstmateriaal maar kan het zich ook bevinden in de boorput boven het bovenste gedeelte van de warmtepijp, bijvoorbeeld eromheen, bij voorkeur boven het bovenste niveau van de warmtepijp. Het vrijgegeven gas, zoals het mijngas, bijvoorbeeld samen met de waterdamp, bijvoorbeeld meegevoerd door de waterdamp, wordt passief, bijvoorbeeld door convectie, naar het bovenste boorputgedeelte meegevoerd, bij voorkeur naar het bovenste niveau van de

BE2018/5307 boorput. De warmte-extractie-inrichting kan bijvoorbeeld geconfigureerd zijn als een groep elektriciteitopwekkende turbines die zijn opgesteld in het bovenste boorputgedeelte, bijvoorbeeld boven het bovenste niveau van de warmtepijp en/of op het bovenste niveau van de boorput, waarbij de turbines worden aangedreven door de kinetische energie van de passief opstijgende gassen, zoals het mijngas, bijvoorbeeld het methaangas, en zoals de waterdamp. Bijkomend, of bij wijze van alternatief, kan de warmte-extractie-inrichting geconfigureerd zijn om de vrijgekomen gassen, zoals het mijngas, te verbranden om elektrische energie op te wekken. Zowel de kinetische energie van de opstijgende gassen als de vrijgegeven warmte van het verbranden van de gassen wordt beschouwd als warmte-energie die beschikbaar is bij het bovenste boorputgedeelte, en die kan worden gebruikt door de warmte-extractie-inrichting voor het opwekken van elektrische energie of voor het rechtstreeks gebruiken van de warmte van de gassen voor het verwarmen van een verwarmingssysteem.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding kan het bovenste niveau van de warmtepijp worden aangepast, bijvoorbeeld door het verschaffen van een verlengbare warmtepijp. De onderhavige uitvoeringsvorm biedt het voordeel dat de warmtepijp kan worden verlengd van een bovenste niveau van de warmtepijp nabij de bodem van de boorput tot een bovenste niveau van de warmtepijp, bij ten minste het bovenste niveau van de boorput, bijvoorbeeld om gassen zoals methaangas in het omgevende aardkorstmateriaal te winnen op iedere positie van de boorput. Nadat al het gas is gewonnen, bijvoorbeeld door de verdamping van het water in het omgevende aardkorstmateriaal, bevindt het bovenste niveau van de warmtepijp zich op ten minste het bovenste niveau van de boorput, waar het systeem warmte-energie blijft onttrekken aan het onderste boorputgedeelte via de warmte-extractie-inrichting.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is de warmtepijp voorzien in een bestaande boorput, zoals een verlaten mijnschacht. Deze uitvoeringsvorm biedt het voordeel dat de kosten die geassocieerd zijn met het boren van de boorput kunnen worden vermeden. In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is de warmtepijp voorzien in een nieuwe boorput die gegraven is in een bestaande boorput, zoals een verlaten mijnschacht. Deze uitvoeringsvorm biedt het voordeel dat de kosten die geassocieerd zijn met het

BE2018/5307 boren van de boorput gedeeltelijk kunnen worden vermeden.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de wand van de warmtepijp gemaakt van een eerste warmtegeleidend materiaal. Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding die de voorkeur genieten, heeft het eerste warmtegeleidende materiaal een warmtegeleidingsvermogen van meer dan 30 W/(m.K), bij voorkeur meer dan 100 W/(m.K).

Het voorzien van de wand van de warmtepijp van een warmtegeleidend materiaal maakt het mogelijk dat de geothermische warmte-energie wordt overgedragen van het omgevende aardkorstmateriaal naar het warmtemedium en vice versa. De warmtegeleidbaarheid van ten minste 30W/(m.K) blijkt geschikt te zijn voor vele situaties. Bij voorkeur heeft de wand van de warmtepijp een warmtegeleidbaarheid van ten minste 100 W/(m.K), wat het meest geschikt blijkt te zijn voor vele situaties.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het onderste boorputgedeelte een warmtewinningscomponent. In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding die de voorkeur geniet, is de warmtewinningscomponent geconfigureerd voor het uitwisselen van warmte tussen het omgevende aardkorstmateriaal rond de warmtewinningscomponent en het warmtemedium dat zich bevindt binnen de warmtewinningscomponent. Opdat de warmtewinningscomponent warmte zou uitwisselen tussen het omgevende aardkorstmateriaal van de warmtewinningscomponent en het warmtemedium, functioneert de wand van de boorput als een warmtewisselaar, die een vergrote contactoppervlakte biedt om de warmte-instroom naar het warmtemedium te verhogen. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding die de voorkeur genieten, functioneert zowel de wand van de boorput als de wand van de warmtepijp, of de wand van de boorput als deel van de wand van de warmtepijp, als een warmtewisselaar door het verschaffen van een vergrote contactoppervlakte om de warmte-instroom naar het warmtemedium te verhogen.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zijn de geothermische temperaturen van het aardkorstmateriaal dat het onderste boorputgedeelte omgeeft ten minste de kooktemperatuur van het warmtemedium, zoals het vloeibare warmtemedium, bij de aanwezige druk in het onderste gedeelte van de geothermische boorput of warmtepijp. Meer specifiek

BE2018/5307 ligt het aardkorstmateriaal dat het onderste boorputgedeelte omgeeft, grenzend aan de wand van de boorput van het onderste boorputgedeelte, binnen een bereik aan temperaturen dat ten minste gelijk is aan de kooktemperatuur van het warmtemedium, zoals het vloeibare warmtemedium, dat zich bevindt binnen de wanden van de bodem van de boorput, zoals de wand van de boorputten of de wanden van de warmtepijp, op het moment van het opstarten van de geothermische boorput, d.w.z. het opstarten waarbij de geothermische boorput wordt gevuld met vloeibaar warmtemedium. Volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding die de voorkeur geniet, ligt het aardkorstmateriaal dat het onderste boorputgedeelte omgeeft, grenzend aan de wand van de boorput van het onderste boorputgedeelte, binnen een bereik aan temperaturen dat ten minste gelijk is aan de kooktemperatuur van het warmtemedium, zoals het vloeibare warmtemedium, dat zich bevindt binnen de wanden van de bodem van de boorput, zoals de wand van de boorputten of de wanden van de warmtepijp, na het tot stand brengen van een stabiele situatie, d.w.z. bij een evenwichtstoestand, een situatie die zich voordoet na verloop van een bepaalde tijd na het opstarten van het systeem, waarbij de stroming waarmee warmte wordt gewonnen, d.w.z. wordt verwijderd uit het aardkorstmateriaal dat het onderste boorputgedeelte omgeeft, d.w.z. de zone die wordt uitgeput, door de natuurlijke geleiding van de geothermische warmte van het aardkorstmateriaal naar het warmtemedium dat zich bevindt in het onderste boorputgedeelte, gelijk is aan de warmtestroming waarmee de uitgeputte zone opnieuw wordt aangevuld, bijvoorbeeld door het opwekken van warmte-energie of door de geleiding van warmte-energie vanuit aardkorstmateriaal verder weg van de geothermische boorput dan de uitgeputte zone. Het voorzien van het ten minste ene warmtegeleidende traject is van cruciaal belang gebleken voor het tot stand brengen van een dergelijk evenwicht.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding strekt het ten minste ene warmtegeleidende traject zich naar buiten toe uit vanaf de wand van de geothermische boorput tot in het aardkorstmateriaal dat de wand van de geothermische boorput omgeeft.

Dat het systeem ten minste één warmtegeleidend traject heeft dat zich naar buiten toe uitstrekt vanaf de wand van de geothermische boorput tot in het aardkorstmateriaal dat de wand van de geothermische boorput omgeeft, biedt

BE2018/5307 het voordeel dat de geothermische warmte uit aardkorstmateriaal op een bepaalde afstand van de geothermische boorput kan worden onttrokken. De uitvoeringsvorm is bijzonder voordelig in situaties waarbij de wand van de boorput waaruit het ten minste ene warmtegeleidende traject aftakt, het warmtemedium in vloeibare fase bevat, d.w.z. grenst aan het warmtemedium,

d.w.z. in direct contact staat met het warmtemedium in vloeibare fase, en dus in situaties waarbij er geen warmtepijp is voorzien in de geothermische boorput of in situaties waarbij de wand van de geothermische boorput deel uitmaakt van de wand van de warmtepijp.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding strekt het ten minste ene warmtegeleidende traject zich naar buiten toe uit vanaf de wand van de warmtepijp tot in het aardkorstmateriaal.

Dat het systeem ten minste één warmtegeleidend traject heeft dat zich naar buiten toe uitstrekt vanaf de wand van de warmtepijp tot in het aardkorstmateriaal dat de wand van de geothermische boorput omgeeft, biedt het voordeel dat de geothermische warmte uit aardkorstmateriaal op een bepaalde afstand van de geothermische boorput kan worden gewonnen. De uitvoeringsvorm is bijzonder voordelig in situaties waarbij de wand van de geothermische boorput geen deel uitmaakt van de wand van de warmtepijp, bijvoorbeeld in situaties waarbij de wand van de geothermische boorput geoptimaliseerd is op het vlak van structurele integriteit maar niet over goede thermisch geleidende eigenschappen beschikt, aangezien in die situaties het ten minste ene geleidende traject kan worden ingericht om zich naar buiten toe uit te strekken vanaf de wand van de warmtepijp door de wand van de geothermische boorput heen en tot in het aardkorstmateriaal dat de wand van de geothermische boorput omgeeft.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding strekt het ten minste ene warmtegeleidende traject zich naar buiten toe uit vanaf het onderste gedeelte van de geothermische boorput tot in het aardkorstmateriaal dat het onderste gedeelte van de geothermische boorput omgeeft.

Dat het systeem ten minste één warmtegeleidend traject heeft dat zich naar buiten toe uitstrekt vanaf het onderste gedeelte van de geothermische boorput tot in het aardkorstmateriaal dat het onderste gedeelte van de geothermische boorput omgeeft, biedt het voordeel dat de geothermische

BE2018/5307 warmte uit aardkorstmateriaal op een bepaalde afstand van de geothermische boorput kan worden gewonnen en naar het vloeibare warmtemedium kan worden geleid dat zich bevindt binnen het onderste gedeelte van de geothermische boorput.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het ten minste ene warmtegeleidende traject een van nature voorkomende laag in het omgevende aardkorstmateriaal, waarbij de van nature voorkomende laag een thermische geleidbaarheid heeft van meer dan 30 W/(m.K).

Dat het systeem ten minste één warmtegeleidend traject heeft dat een van nature voorkomende laag in het omgevende aardkorstmateriaal is, biedt het voordeel dat het geleidende traject ver naar buiten toe kan reiken vanaf de geothermische boorput, en zo geothermische energie kan winnen uit ver van de geothermische boorput gelegen aardkorstmateriaal. Van nature voorkomende lagen met een thermische geleidbaarheid van meer dan 30 W/(m.K) bieden het voordeel dat ze de geothermische warmte-energie op efficiënte wijze geleiden in vergelijking met het transport dat plaatsvindt door het aardkorstmateriaal dat de geothermische boorput omgeeft met lagere waarden van thermische geleidbaarheid.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het ten minste ene warmtegeleidende traject een traject dat is gemaakt, bijvoorbeeld geboord, in het omgevende aardkorstmateriaal en gevuld met een tweede warmtegeleidend materiaal.

Het systeem waarbij het ten minste ene warmtegeleidende traject een traject is dat is gemaakt, bijvoorbeeld geboord, in het omgevende aardkorstmateriaal en gevuld met een tweede warmtegeleidend materiaal, biedt het voordeel dat het niet afhankelijk is van de locatie waar de geothermische boorput wordt geplaatst, aangezien de geothermische boorput niet dient te worden geplaatst op, bijvoorbeeld, een locatie waar het aardkorstmateriaal van nature voorkomende lagen materiaal met een thermische geleidbaarheid van meer dan 30 W/(m.K) omvat. Bovendien kunnen de warmtegeleidende trajecten worden voorzien in om het even welke vorm en afmetingen. Een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding die de voorkeur geniet, is een systeem waarbij het ten minste ene warmtegeleidende traject een geboorde aftakking in het omgevende aardkorstmateriaal is, die zich bijvoorbeeld over een bepaalde

BE2018/5307 lengte, bijvoorbeeld IOmeter, in één richting naar buiten uitstrekt ten opzichte van de geothermische boorput, bijvoorbeeld onder een hoek ten opzichte van het vlak van het oppervlak van het aardkorstmateriaal bijvoorbeeld in het vlak van het oppervlak van het aardkorstmateriaal, op om het even welke positie in het onderste gedeelte van de geothermische boorput. Een bijkomende uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is een systeem waarbij het ten minste ene warmtegeleidende traject een geboorde schijf in het omgevende aardkorstmateriaal is, d.w.z. een schijf die gecentreerd is rond de geothermische boorput met een straal van 10 meter, bijvoorbeeld onder een hoek ten opzichte van het vlak van het oppervlak van het aardkorstmateriaal, bijvoorbeeld in het vlak van het oppervlak van het aardkorstmateriaal, op om het even welke positie in het onderste gedeelte van de geothermische boorput. Een bijkomende uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is een systeem waarbij het warmtegeleidende traject twee geboorde aftakkingen in het omgevende aardkorstmateriaal is die zich bijvoorbeeld over een bepaalde lengte, bijvoorbeeld 10 meter, in twee verschillende richtingen, bijvoorbeeld in hetzelfde vlak onder een hoek van 180°, naar buiten uitstrekken ten opzichte van de geothermische boorput.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het ten minste ene warmtegeleidende traject een netwerk van aders dat in het omgevende aardkorstmateriaal is gecreëerd, bijvoorbeeld door fracking, en in het geval van fracking bijvoorbeeld door aanbrengen van vloeistof onder hoge druk in de geothermische boorput. Met voordeel wordt het netwerk van aders dat het ten minste ene warmtegeleidende traject vormt gecreëerd door het aanbrengen van een vloeibaar tweede warmtegeleidend materiaal, bijvoorbeeld onder druk, bijvoorbeeld voor het fracken van het omgevende aardkorstmateriaal.

Het ten minste ene warmtegeleidende traject, dat bijvoorbeeld gevormd is door het fracken van het omgevende aardkorstmateriaal, biedt het voordeel dat een enorm netwerk van aders wordt gecreëerd in het omgevende aardkorstmateriaal, waarbij het netwerk van aders een hoge oppervlakte-totvolumeverhouding heeft in vergelijking met een warmtegeleidend traject dat gecreëerd is als een geboorde cilinder met hetzelfde volume. Een dergelijke hoge oppervlakte-tot-volumeverhouding vergroot de efficiëntie waarmee thermische energie kan worden gewonnen door het warmtegeleidende traject.

BE2018/5307

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het ten minste ene warmtegeleidende traject bijvoorbeeld een van nature voorkomend netwerk van aders in het omgevende aardkorstmateriaal, dat gevuld is met het tweede warmtegeleidende materiaal.

Dat het ten minste ene warmtegeleidende traject voorzien wordt als een van nature voorkomend netwerk van aders in het omgevende aardkorstmateriaal, dat gevuld is met het tweede warmtegeleidende materiaal, biedt het voordeel dat geen bijkomende tijd en energie moeten worden geïnvesteerd voor het creëren van het netwerk van aders.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding wordt het ten minste ene warmtegeleidende traject, bijvoorbeeld een netwerk van aders of een geboorde aftakking dat/die vervolgens wordt gevuld met een tweede warmtegeleidend materiaal, structureel gestabiliseerd door het tweede warmtegeleidende materiaal. Het tweede warmtegeleidende materiaal vult het gat dat bijvoorbeeld is gecreëerd als een geboorde aftakking of als een netwerk van aders dat gevormd is door fracking, waardoor het risico wordt verminderd dat het gat instort. Door de gaten te vullen wordt het risico op bodemverzakking sterk teruggedrongen.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het tweede warmtegeleidende materiaal dat zich bevindt in de warmtegeleidende aftakking een vloeistof.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het tweede warmtegeleidende materiaal dat zich bevindt in de warmtegeleidende aftakking een vaste stof.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding wordt de warmteoverdracht van het aardkorstmateriaal dat het warmtegeleidende traject omgeeft naar het warmtemedium dat zich binnen de geothermische boorput bevindt in hoofdzaak, bijvoorbeeld uitsluitend, uitgevoerd door middel van warmtegeleiding, bijvoorbeeld zonder dat enige warmteconvectie plaatsvindt in het warmtegeleidende traject, d.w.z. het tweede warmtegeleidende materiaal dat zich in het warmtegeleidende traject bevindt ondergaat geen massatransport.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding heeft het tweede warmtegeleidende materiaal has een thermische geleidbaarheid van ten minste 30W/(m.K). Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding

BE2018/5307 omvat het tweede warmtegeleidende materiaal ten minste één van koolstof, beryllium, natrium, magnesium, aluminium, silicium, kalium, calcium, ijzer, chroom, nikkel, kobalt, koper, zink, molybdeen, ruthenium, rodium, zilver, cadmium, wolfraam, iridium en goud. Het tweede warmtegeleidende materiaal komt bij voorkeur van nature voor in het omgevende aardkorstmateriaal, en is bijvoorbeeld een van nature voorkomende ertslaag in het omgevende aardkorstmateriaal.

Uitvoeringsvormen waarbij het tweede warmtegeleidende materiaal één van de bovenstaande is, bieden het voordeel dat een goede thermische geleidbaarheid wordt verkregen. Bij voorkeur wordt één van natrium, kalium en calcium gebruikt, aangezien deze materialen een relatief laag smeltpunt hebben, bijvoorbeeld een smeltpunt onder 200°C, zoals rond 100°C, waardoor ze smelten bij de geothermische temperaturen aan de bodem van de boorput, wat het voordeel biedt dat de gesmolten materialen gemakkelijk doordringen in het gecreëerde, bijvoorbeeld geboorde, traject om het warmtegeleidende traject te vormen.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding wordt het ten minste ene warmtegeleidende traject, bijvoorbeeld de aders, gecreëerd door het aanbrengen van het tweede warmtegeleidende materiaal in vloeibare fase in het onderste boorputgedeelte, bijvoorbeeld na het boren en/of het fracken van het traject in het omgevende aardkorstmateriaal.

Het aanbrengen van het tweede warmtegeleidende materiaal in vloeibare fase in het onderste boorputgedeelte biedt het voordeel dat de efficiëntie van bijvoorbeeld het frackingproces wordt verhoogd, aangezien een vloeibaar tweede warmtegeleidend materiaal gemakkelijker aders in het omgevende aardkorstmateriaal doet ontstaan en erin doordringt dan vast tweede warmtegeleidend materiaal. Bovendien maakt het aanbrengen van vloeibaar tweede warmtegeleidend materiaal in het onderste boorputgedeelte het mogelijk om het ten minste ene gecreëerde, bijvoorbeeld geboorde warmtegeleidende traject gemakkelijker te vullen in vergelijking met het vullen met tweede warmtegeleidend materiaal in vaste fase, omdat tijdens het vullen van het warmtegeleidende traject het vloeibare tweede warmtegeleidende materiaal gemakkelijk in het ten minste ene gecreëerde, bijvoorbeeld geboorde traject stroomt, en zo het gecreëerde, bijvoorbeeld geboorde traject correct vult.

BE2018/5307

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding maakt de warmte-extractie-inrichting tijdens haar werking gebruik van thermische energie die beschikbaar is bij het bovenste gedeelte van de warmtepijp, die wordt meegevoerd, bijvoorbeeld passief, door het warmtemedium.

Het systeem waarbij de warmte-extractie-inrichting tijdens haar werking gebruikmaakt van thermische energie die beschikbaar is bij het bovenste gedeelte van de warmtepijp, meegevoerd, bijvoorbeeld passief, door het warmtemedium, biedt het voordeel dat de warmte-extractie-inrichting boven het bovenste niveau van de geothermische boorput kan worden geplaatst, en dus boven het niveau van het oppervlak van het aardkorstmateriaal. Dit maakt het mogelijk om bovengrondse installaties te gebruiken, die gemakkelijker te implementeren zijn, bijvoorbeeld omdat een warmte-extractie-inrichting voor het opwekken van geothermische energie een koude zijde nodig heeft voor het condenseren van het gasvormige warmtemedium, wat onder de grond moeilijk te implementeren is, bijvoorbeeld door de hogere geothermische temperaturen onder de grond. Aan de koude zijde kan bijvoorbeeld een schoorsteen of koeltoren worden voorzien, die ook bijkomende energie kan winnen, bijvoorbeeld elektrische energie, door het opvangen van de energie van de van nature optredende luchtstroom van opgewarmde lucht, bijvoorbeeld door het verschaffen van een windturbine in het traject van de opgewarmde luchtstroom. Een dergelijk opvangen van energie verbetert nog meer de globale efficiëntie van het opwekken van energie door het omzetten van warmte naar elektrische energie. Naarmate de warmte wordt onttrokken aan het gasvormige warmtemedium bij de warmte-extractie-inrichting, verliest het warmtemedium thermische energie, waardoor de temperatuur ervan daalt en het bijvoorbeeld latente energie vrijgeeft door van fase te veranderen, bijvoorbeeld van gas naar vloeistof. De faseverandering leidt er bijvoorbeeld toe dat de dichtheid van het warmtemedium afneemt, waardoor het warmtemedium de neiging heeft om terug te vallen naar het onderste boorputgedeelte onder de inwerking van de zwaartekracht. Om het meevoeren van het warmtemedium dat terugvalt naar het onderste boorputgedeelte te minimaliseren, of om de nood aan een wiekstructuur in de warmtepijp te verminderen, of in uitvoeringsvormen waar het gasvormige warmtemedium uit de warmtepijp of geothermische boorput kan ontsnappen, voorziet een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding in de aanvulling van

BE2018/5307 warmtemedium in de warmtepijp of geothermische boorput, bijvoorbeeld door het bijvullen van de warmtepijp of geothermische boorput met vloeibaar warmtemedium. Bovendien kan een wiekstructuur worden voorzien langs de zijwanden van de warmtepijp om de terugkeer van warmtemedium naar het onderste boorputgedeelte te bevorderen. Het warmtemedium zal in een dergelijke uitvoeringsvorm centraal in de warmtepijp opstijgen en zal via de zijwanden van de warmtepijp terugvallen, bijvoorbeeld door middel van capillaire werking door de wiek en/of door middel van de zwaartekracht.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de warmte-extractie-inrichting een conversie-inrichting voor het converteren van de warmte-energie naar elektrische energie. De warmte-extractie-inrichting kan daartoe bijvoorbeeld een turbine, een thermionische generator of andere bekende elektrische generators omvatten die de beschikbare thermische energie kunnen omzetten in elektrische energie. In de uitvoeringsvorm omvat de warmteextractie-inrichting een bruikbarewarmtecircuit dat een tweede warmtemedium omvat, dat bijvoorbeeld verschilt van het warmtemedium dat zich in de geothermische boorput bevindt, dat het eerste warmtemedium is, bijvoorbeeld in een gasfase, zoals stoom. Volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding drijft het tweede warmtemedium in gasfase een turbine aan, zoals een stoomturbine, bijvoorbeeld voor het opwekken van elektriciteit. Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de warmte-extractieinrichting een schoorsteen, bijvoorbeeld voorzien van het opgewarmde bruikbarewarmtecircuit aan de bodem van de schoorsteen, geconfigureerd voor het onttrekken van thermische energie aan het opgewarmde bruikbarewarmtecircuit, bijvoorbeeld door het verschaffen van windmolens in de schoorsteen die elektrische energie opwekken door de natuurlijke luchtstroom die wordt gecreëerd in de schoorsteen doordat het opgewarmde bruikbarewarmtecircuit lucht opwarmt aan de bodem van de schoorsteen. Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding wordt thermische energie omgezet naar elektrische energie door het achtereenvolgens onttrekken van thermische energie aan het opgewarmde bruikbarewarmtecircuit door de stoomturbine en door de schoorsteen.

Dat het systeem een warmte-extractie-inrichting omvat die een bruikbarewarmtecircuit met een tweede warmtemedium in een gasfase omvat,

BE2018/5307 waarbij het tweede warmtemedium in gasfase een turbine aandrijft, bijvoorbeeld voor het opwekken van elektriciteit, biedt het voordeel dat milieuvriendelijk elektrisch vermogen wordt opgewekt. Het systeem waarbij de thermische energie achtereenvolgens wordt omgezet naar elektrische energie door de stoomturbine en door de schoorsteen biedt het voordeel dat de thermische energie die aanwezig is in het opgewarmde bruikbarewarmtecircuit optimaal wordt onttrokken, d.w.z. dat een groter percentage van de warmte die aanwezig is in het bruikbarewarmtecircuit wordt gebruikt, waardoor de verhouding van de omzetting van warmte naar elektriciteit wordt verbeterd.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de warmte-extractie-inrichting een bruikbarewarmtecircuit dat een tweede warmtemedium omvat, zoals water of stoom, waarbij het bruikbarewarmtecircuit dat zich bevindt in de warmte-extractie-inrichting geconfigureerd is voor het opwarmen van een verwarmingssysteem. Meer specifiek is het bruikbarewarmtecircuit dat zich bevindt in de warmte-extractie-inrichting geconfigureerd voor het rechtstreeks gebruiken van de warmte van het opgewarmde tweede warmtemedium dat zich bevindt binnen het bruikbarewarmtecircuit, bijvoorbeeld geconfigureerd voor het rechtstreeks verwarmen van bijvoorbeeld een oppervlak, bijvoorbeeld een met ijs overdekte weg of een vloer van een huis, of bijvoorbeeld geconfigureerd voor het bevorderen van een endotherm chemisch proces zoals het reinigen van koolstofdioxideabsorptie-inrichtingen na de absorptie van koolstofdioxide in de koolstofdioxideabsorptie-inrichting. Daartoe is het bruikbarewarmtecircuit grenzend aangebracht aan het oppervlak dat dient te worden verwarmd. Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is de warmte-extractieinrichting geconfigureerd voor het achtereenvolgens converteren van thermische energie die aanwezig is in het opgewarmde bruikbarewarmtecircuit naar elektrische energie en voor het rechtstreeks gebruiken van de thermische energie die aanwezig is in het opgewarmde bruikbarewarmtecircuit.

Dat het systeem een warmte-extractie-inrichting omvat die een bruikbarewarmtecircuit met een tweede warmtemedium omvat, waarbij het bruikbarewarmtecircuit dat zich bevindt in de warmte-extractie-inrichting is geconfigureerd voor het rechtstreeks gebruiken van de warmte van het opgewarmde tweede warmtemedium dat zich bevindt binnen het

BE2018/5307 bruikbarewarmtecircuit, biedt het voordeel dat een milieuvriendelijk verwarmingssysteem wordt verschaft. De warmte-extractie-inrichting met een koolstofdioxideabsorptie-inrichting die gebruikmaakt van de warmte uit het opgewarmde bruikbarewarmtecircuit biedt het voordeel dat koolstofdioxide op een milieuvriendelijke manier wordt geabsorbeerd uit de atmosfeer, d.w.z. zonder dat de warmte die nodig is voor het endotherm reinigen van de koolstofdioxideabsorptie-inrichting moet worden opgewekt met behulp van milieuverontreinigende middelen zoals het klassieke verbranden van fossiele brandstoffen. Dat het systeem geconfigureerd is voor het achtereenvolgens converteren van thermische energie die aanwezig is in het opgewarmde bruikbarewarmtecircuit naar elektrische energie en voor het rechtstreeks gebruiken van de thermische energie die aanwezig is in het opgewarmde bruikbarewarmtecircuit biedt het voordeel dat de thermische energie die aanwezig is in het opgewarmde bruikbarewarmtecircuit optimaal wordt onttrokken, d.w.z. dat een groter percentage van de warmte die aanwezig is in het bruikbarewarmtecircuit wordt gebruikt.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de warmte-extractie-inrichting een warmtewisselaar voor het onrechtstreeks verwarmen van het bruikbarewarmtecircuit met warmte die beschikbaar is in het bovenste boorputgedeelte. Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de warmte-extractie-inrichting een warmtewisselaar voor het onrechtstreeks verwarmen van het bruikbarewarmtecircuit met warmte die beschikbaar is in het bovenste gedeelte van de warmtepijp. De warmtewisselaar zou bijvoorbeeld een verstrengeling zijn van enerzijds één van het bovenste gedeelte van de warmtepijp en het bovenste boorputgedeelte, en anderzijds het bruikbarewarmtecircuit. In uitvoeringsvormen waarbij het tweede warmtemedium, dat zich bevindt binnen het bruikbarewarmtecircuit en dat wordt verwarmd via een warmtewisselaar volgens de onderhavige uitvoeringsvorm, zich in een gasfase dient te bevinden, kan de transformatie van het tweede warmtemedium bijvoorbeeld worden bevorderd door het verschaffen van een flashturbine die zich bevindt in de warmte-extractie-inrichting, waarbij de flashturbine het opgewarmde tweede warmtemedium, zoals opgewarmd water, gebruikt om een gasfase van het tweede warmtemedium te genereren, zoals stoom, om de turbine aan te drijven, bijvoorbeeld voor het opwekken van elektriciteit. In

BE2018/5307 alternatieve uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het bruikbarewarmtecircuit verbonden met één van de geothermische boorput en de warmtepijp, zodanig dat het tweede warmtemedium het eerste warmtemedium is.

Het systeem waarbij de warmte-extractie-inrichting een warmtewisselaar omvat voor het onrechtstreeks verwarmen van het bruikbarewarmtecircuit met warmte die beschikbaar is in één van het bovenste boorputgedeelte en het bovenste gedeelte van de warmtepijp, biedt het voordeel van het ontkoppelen van het bruikbarewarmtecircuit dat zich bevindt in de warmtewisselaar en één van het bovenste gedeelte van de warmtepijp en het bovenste boorputgedeelte. Het ontkoppelen van de twee componenten maakt het mogelijk om één van de geothermische boorput en de warmtepijp te isoleren ten opzichte van het bruikbarewarmtecircuit, waardoor het eerste warmtemedium vervat blijft binnen respectievelijk de geothermische boorput en de warmtepijp. Deze uitvoeringsvorm is bijzonder voordelig wanneer het eerste warmtemedium een gevaarlijk medium is, zoals een toxisch medium of een radioactief medium, waarvoor isolatie met het tweede warmtemedium van het bruikbarewarmtecircuit aangewezen is.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zijn ten minste twee warmtepijpen voorzien in de geothermische boorput. Meer specifiek is ten minste een eerste warmtepijp voorzien die het warmtemedium van de eerste warmtepijp omvat, waarbij het onderste niveau van de eerste warmtepijp grenst aan het onderste niveau van de geothermische boorput, en is een tweede warmtepijp voorzien die warmtemedium omvat, het warmtemedium van de tweede warmtepijp, waarbij het bovenste niveau van de tweede warmtepijp zich bevindt bij ten minste het bovenste niveau van de geothermische boorput, zodanig dat de bovenzijde van de eerste warmtepijp, het bovenste niveau van de eerste warmtepijp, en de bodem van de tweede warmtepijp, het onderste niveau van de tweede warmtepijp geconfigureerd zijn om onrechtstreeks warmte uit te wisselen, bijvoorbeeld doordat het onderste niveau van de tweede warmtepijp grenst aan het bovenste niveau van de eerste warmtepijp of doordat het bovenste gedeelte van de eerste warmtepijp verstrengeld is met het onderste gedeelte van de tweede warmtepijp. In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is het warmtemedium van de eerste warmtepijp dat zich bevindt in de eerste warmtepijp een radioactief warmtemedium, zoals radioactief

BE2018/5307 afvalmateriaal, dat bijkomende thermische energie levert aan het warmtemedium van de tweede warmtepijp dat zich bevindt in de tweede warmtepijp, wat het bijvoorbeeld mogelijk maakt om de diepte beperkter te houden dan zonder het radioactieve warmtemedium. In deze uitvoeringsvorm zijn het warmtepijpwandmateriaal van de eerste wand van de warmtepijp en de tweede wand van de warmtepijp verschillend. Het warmtepijpwandmateriaal van de tweede wand van de warmtepijp is het eerste warmtegeleidende materiaal, en het warmtepijpwandmateriaal van de eerste wand van de warmtepijp, dat het radioactieve warmtemedium van de warmtepijp afgrenst, is gemaakt van een materiaal dat bestand is tegen radioactieve straling. Het materiaal dat bestand is tegen radioactieve straling is bij voorkeur bestand tegen typische temperaturen van radioactief warmtemediummateriaal, die afhankelijk zijn van het gebruikte type radioactief afvalmateriaal.

Het systeem waarbij ten minste twee warmtepijpen voorzien zijn in de geothermische boorput biedt het voordeel van het ontkoppelen van de twee warmtepijpen, wat het mogelijk maakt de twee warmtepijpen te isoleren, waardoor het eerste warmtemedium ingesloten blijft in de eerste warmtepijp. Deze uitvoeringsvorm is bijzonder voordelig wanneer het eerste warmtemedium een gevaarlijk medium is, zoals een toxisch medium of een radioactief medium, waarvoor isolatie met warmtemedium van de tweede warmtepijp, bijvoorbeeld water, aangewezen is.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding heeft de geothermische boorput een boorputdiepte tussen het bovenste niveau van de boorput en het onderste niveau van de boorput die bepaald wordt door de hoogte van temperaturen van aardkorstmateriaal in functie van diepte op de locatie van de geothermische boorput. Aangezien in het algemeen de temperatuur in de aardkorst stijgt in functie van toenemende diepte, geldt: hoe dieper de geothermische boorput, hoe beter. Meer specifiek is de diepte van de geothermische boorput zodanig aangepast dat op het moment van het opstarten van de geothermische boorput het temperatuurbereik aan de bodem van de geothermische boorput ten minste de kooktemperatuur van het eerste warmtemedium bedraagt. In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding die de voorkeur geniet, is de diepte van de geothermische boorput zodanig aangepast dat in evenwichtstoestand het temperatuurbereik aan de bodem van

BE2018/5307 de geothermische boorput ten minste de kooktemperatuur van het eerste warmtemedium bedraagt bij de druk in de geothermische boorput. Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding bedraagt de diepte van de boorput tussen 1 en 6 kilometer, bijvoorbeeld ten minste 3 kilometer. Bij dergelijke dieptes, zoals bijvoorbeeld bij een diepte van 6 km, kunnen bijvoorbeeld temperaturen van 200°C worden bereikt, wat omstandigheden van verbeterde energieconversie oplevert.

Dat het systeem een geothermische boorput omvat waarbij de diepte van de geothermische boorput zodanig aangepast is dat in evenwichtstoestand het temperatuurbereik aan de bodem van de geothermische boorput ten minste de kooktemperatuur van het eerste warmtemedium bedraagt, biedt het voordeel dat het eerste warmtemedium in staat wordt gesteld om te koken, waardoor de vorming van eerste warmtemedium in gasfase wordt bespoedigd, wat optimaal is voor het transport van de thermische energie naar één van het bovenste boorputgedeelte en het bovenste gedeelte van de warmtepijp.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding heeft de wand van de geothermische boorput, bij voorkeur de wand van de boorput van het onderste boorputgedeelte, bij voorkeur het onderste gedeelte van de warmtepijp, bij voorkeur met inbegrip van de warmtegeleidende trajecten, een oppervlakte die bepaald is op basis van ten minste het vereiste warmteoverdrachtsvermogen. Meer specifiek leidt het vergroten van de oppervlakte van het onderste gedeelte van de geothermische boorput in de regel tot een verhoging van de snelheid waarmee warmte kan worden gewonnen en overgedragen naar het eerste warmtemedium, tot een snelheid waarbij één van de limieten wordt bereikt aangaande de aanvullingssnelheid van het aardkorstmateriaal dat het onderste boorputgedeelte omgeeft, d.w.z. door het opwekken van warmte-energie en door de geleiding van warmte-energie vanuit aardkorstmateriaal verder weg van de geothermische boorput dan de uitgeputte zone in de nabijheid van de geothermische boorput, en aangaande het warmteoverdrachtsvermogen van het eerste warmtemedium, d.w.z. de snelheid waarmee het warmtemedium de gewonnen geothermische warmte kan transporteren naar één van het bovenste boorputgedeelte en het bovenste gedeelte van de warmtepijp. Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding die de voorkeur genieten, wordt een cilindervormige geothermische

BE2018/5307 boorput voorzien, met a diameter van ten minste 10 cm. Het bepalen van de afmetingen van de geothermische boorput, de warmtepijp, het warmtegeleidende traject enz. is sterk afhankelijk van ten minste het type omgevend aardkorstmateriaal, de temperatuur op een gegeven diepte in het omgevende aardkorstmateriaal, de gewenste hoeveelheid energie die wordt getransporteerd naar het oppervlak, enz.

De onderhavige uitvinding betreft tevens een werkwijze voor het produceren van het warmte-extractiesysteem volgens om het even welke van de voorgaande uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, waarbij de werkwijze een verzameling stappen omvat. Een eerste stap omvat het maken, zoals het boren, van de geothermische boorput in het omgevende aardkorstmateriaal vanaf het bovenste niveau van de boorput aan het oppervlak van het aardkorstmateriaal, tot aan een lager gelegen onderste niveau van de boorput op een diepte waar het omgevende aardkorstmateriaal geothermische temperaturen vertoont die hoger zijn dan temperaturen aan het oppervlak van het aardkorstmateriaal. Een bijkomende stap omvat het ten minste gedeeltelijk vullen van de geothermische boorput met het warmtemedium, zodanig dat het warmtemedium binnen de wanden van de geothermische boorput wordt gehouden door de wanden van de geothermische boorput. Een bijkomende stap omvat het installeren van de warmte-extractie-inrichting op het bovenste niveau van de boorput.

De werkwijze voor het produceren van het warmte-extractiesysteem biedt het voordeel dat een eenvoudige en snelle manier wordt verschaft voor het implementeren van een energie-efficiënte geothermische boorput, bijvoorbeeld door het implementeren van de geothermische boorput in een gebied waar het aardkorstmateriaal natuurlijke lagen van warmtegeleidend materiaal omvat met een warmtegeleidingsvermogen van meer dan 30 W/(m.K).

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de werkwijze voor het produceren van het warmte-extractiesysteem voorts de stappen van het maken, zoals het boren, van ten minste één traject dat zich uitstrekt vanuit de geothermische boorput tot in het omgevende aardkorstmateriaal, en het vullen van het ten minste ene traject met het tweede warmtegeleidende materiaal. De werkwijze maakt het produceren mogelijk van een energie-efficiënt warmte-extractiesysteem zonder dat het nodig is om

BE2018/5307 bijvoorbeeld overdreven diepe en brede boorputten te maken, wat duur en tijdrovend is.

De werkwijze voor het produceren van het warmte-extractiesysteem volgens de onderhavige uitvoeringsvorm biedt het voordeel dat een eenvoudige en snelle manier wordt verschaft voor het implementeren van een energieefficiënte geothermische boorput, bijvoorbeeld door het implementeren van de geothermische boorput in een gebied waar het aardkorstmateriaal geen natuurlijke lagen van warmtegeleidend materiaal omvat met een warmtegeleidingsvermogen van meer dan 30 W/(m.K). De werkwijze maakt het produceren mogelijk van een energie-efficiënt warmte-extractiesysteem zonder dat het nodig is om bijvoorbeeld overdreven diepe en brede boorputten te maken, wat duur en tijdrovend is.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de werkwijze voor het produceren van het warmte-extractiesysteem voorts de stap van het inbrengen van de warmtepijp in de geothermische boorput.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat de werkwijze voor het produceren van het warmte-extractiesysteem voorts de stap van het inbrengen van de warmtepijp in de geothermische boorput vanaf een onderste niveau van de warmtepijp bij het onderste niveau van de boorput tot aan een bovenste niveau van de warmtepijp, bij ten minste het bovenste niveau van de boorput. Volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding strekt het ten minste ene traject zich uit door de wand van de boorput en is het verbonden met de wand van de warmtepijp, bijvoorbeeld door het gevulde traject aan de wand van de warmtepijp te lassen.

De werkwijze voor het produceren van het warmte-extractiesysteem volgens de onderhavige uitvoeringsvorm biedt het voordeel van het op optimale wijze produceren van een geothermische-warmte-extractiesysteem doordat men zich concentreert op het creëren van een structureel stabiele geothermische boorput, zonder dat het nodig is om zich zorgen te maken over andere aspecten, zoals de doordringbaarheid van de wand van de boorput met betrekking tot het warmtemedium dat zich bevindt binnen de wand van de geothermische boorput. Bovendien maakt de onderhavige uitvoeringsvorm het mogelijk om bestaande boorputten te recupereren, zoals boorputten die voordien geboord zijn, bijvoorbeeld voor het ophalen van olie, of zoals van nature voorkomende

BE2018/5307 boorputten, door bijvoorbeeld enkel een warmtepijp te integreren in de reeds bestaande boorput in het omgevende aardkorstmateriaal, of door enkel ten minste één traject te boren en het ten minste ene traject te vullen vóór de warmtepijp in de geothermische boorput wordt ingebracht, waardoor het een economisch interessant productieproces is.

De onderhavige uitvinding betreft tevens een gebruik van het warmteextractiesysteem volgens om het even welke van de voorgaande uitvoeringsvormen betreffende het warmte-extractiesysteem. Meer specifiek betreft de onderhavige uitvinding tevens het gebruik van het warmteextractiesysteem om warmte te onttrekken aan het omgevende aardkorstmateriaal van de geothermische boorput.

Het gebruik van het warmte-extractiesysteem stelt de gebruiker in staat om milieuvriendelijke energie te verkrijgen op een efficiënte, en dus kostengunstige manier.

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het gebruik van het warmte-extractiesysteem het gebruik van de warmte-extractieinrichting die gebruikmaakt van het opgewarmde warmtemedium voor het opwekken van elektriciteit.

Het gebruik van het opgewarmde medium in de warmte-extractieinrichting van het warmte-extractiesysteem voor het opwekken van elektriciteit stelt de gebruiker in staat om milieuvriendelijke elektrische energie te verkrijgen op een efficiënte, en dus kostengunstige manier

Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het gebruik van het warmte-extractiesysteem het gebruik van de warmte-extractieinrichting die gebruikmaakt van de warmtewisselaar voor het onrechtstreeks verwarmen van het bruikbarewarmtecircuit met warmte die beschikbaar is in het bovenste boorputgedeelte. Daartoe kan bijvoorbeeld een warmtewisselaar met concentrische buis worden gebruikt, waarbij de warmtewisselaar van de warmteextractie-inrichting een buitenste buis verschaft die de warmtepijp of het bovenste gedeelte van de geothermische boorput omgeeft, zodanig dat warmte wordt overgedragen tussen de buitenste buis, bijvoorbeeld het bruikbarewarmtecircuit dat zich bevindt in de buitenste buis, en de warmtepijp of het bovenste gedeelte van de geothermische boorput.

Het onrechtstreekse gebruik van het opgewarmde warmtemedium stelt

BE2018/5307 de gebruiker in staat om te worden geïsoleerd van het opgewarmde warmtemedium, dat bijvoorbeeld toxisch of radioactief kan zijn.

Gedetailleerde beschrijving

Andere details en voordelen van de werkwijze volgens de uitvinding zullen blijken uit de bijgesloten figuren en de beschrijving van uitvoeringsvormen van de uitvinding die de voorkeur genieten.

In figuur 1 is een dwarsdoorsnede in zijaanzicht te zien van het geothermische-warmte-extractiesysteem.

In de figuur 1 is een uitvoeringsvorm van een geothermische-warmteextractiesysteem 1 te zien die een warmte-extractie-inrichting 11 en een geothermische boorput 2 omvat, waarbij de genoemde geothermische boorput zich bevindt in het aardkorstmateriaal 3.

Het aardkorstmateriaal 3 maakt deel uit van de aarde boven de mantel van de aarde en kan bestaan uit vele verschillende types bodem- en rotsmateriaal. Het aardkorstmateriaal strekt zich uit in de richting die tegengesteld is aan de zwaartekrachtversnellingsvector tot een oppervlak van het aardkorstmateriaal 14 waar de geothermische boorput 2 een bovenste niveau van de geothermische boorput 5 bereikt, en waar de warmte-extractieinrichting 11 zich bevindt. De geothermische boorput 2 strekt zich uit in een eerste richting langs de zwaartekrachtversnellingsvector, van een bovenste boorputgedeelte 4 dat begint bij een bovenste boorputniveau 5 aan het oppervlak van het aardkorstmateriaal 14 tot aan een lager gelegen onderste boorputgedeelte 6 dat zich verder bevindt van het oppervlak van het aardkorstmateriaal 14, waarbij het onderste boorputgedeelte 6 zich op een diepte bevindt waar het omgevende aardkorstmateriaal 3 geothermische temperaturen vertoont die hoger zijn dan temperaturen aan het oppervlak van het aardkorstmateriaal 14 en eindigt bij een onderste boorputniveau 7 aan de bodem van de boorput 2. De geothermische boorput omvat een wand van de geothermische boorput 8 die de geothermische boorput afbakent ten opzichte van het omgevende aardkorstmateriaal 3 door middel van een warmtegeleidende versterkte wand die structurele stabiliteit verleent aan de geothermische boorput en fungeert een warmtepijp, waarbij de wanden van de warmtepijp de wanden

BE2018/5307 van de geothermische boorput 8 zijn, en een bovenste gedeelte van de warmtepijp en een onderste gedeelte van de warmtepijp respectievelijk het bovenste gedeelte van de geothermische boorput 4 en het onderste gedeelte van de geothermische boorput 6 zijn. Bij voorkeur is de warmtegeleidbaarheid van het bovenste gedeelte 4 lager dan het omgevende aardkorstmateriaal om het lekken van warmte naar het omgevende aardkorstmateriaal terug te dringen, bijvoorbeeld door het voorzien van een isolatielaag op het bovenste gedeelte 4 van de geothermische boorput (niet afgebeeld in de figuur). Bij voorkeur is de warmtegeleidbaarheid van het onderste gedeelte van de geothermische boorput 6 hoger dan het omgevende aardkorstmateriaal om het invoeren van warmte-energie in de geothermische boorput te doen toenemen. De geothermische boorput 2 omvat voorts een warmtemedium zoals water 9,10, geconfigureerd om te worden opgewarmd door het omgevende aardkorstmateriaal 3, dat vervat zit binnen de wanden van de geothermische boorput 8. Het warmtemedium 9,10 dat vervat zit binnen de wanden van de geothermische boorput 8 omvat een vloeibare fase 9 en een gasfase 10, waarbij de geothermische boorput 2 is gevuld met het warmtemedium in vloeibare fase 9 tot een vloeistof-gas-grensvlakniveau 13 op een diepte waar het omgevende aardkorstmateriaal 3 geothermische temperaturen vertoont die hoger zijn dan temperaturen aan het oppervlak van het aardkorstmateriaal 14, en waarbij het bovenste boorputgedeelte 4 zich uitstrekt tussen het bovenste niveau van de boorput 5 en het vloeistof-gasgrensvlak 13, en waarbij het onderste boorputgedeelte 6 zich uitstrekt tussen het vloeistof-gasgrensvlak 13 en het onderste niveau van de boorput 7. Het warmtemedium in vloeibare fase 9 wordt verwarmd aan het onderste boorputgedeelte 6 door warmte die wordt onttrokken aan het omgevende aardkorstmateriaal 3, waardoor het verdampt, en bijgevolg van fase verandert en energie absorbeert, en vervolgens opstijgt, hoofdzakelijk langs de eerste richting, en warmte-energie meevoert, bijvoorbeeld passief zonder voor het transport energie te verbruiken, naar het bovenste niveau van de boorput 5 in het bovenste boorputgedeelte 4. Meer specifiek wordt warmteenergie geleid van het aardkorstmateriaal 3 naar het vloeibare warmtemedium 9 in het onderste boorputgedeelte 6, via de warmtegeleidende wand van de warmtepijp en de geothermische boorput 8. De geleiding treedt op als gevolg van het temperatuurverschil tussen het vloeibare warmtemedium 9 in het onderste

BE2018/5307 boorputgedeelte 6 en het omgevende aardkorstmateriaal 3, waarbij dit aardkorstmateriaal 3 zich bij voorkeur op een temperatuur bevindt die ten minste gelijk is aan de kooktemperatuur van het vloeibare warmtemedium 9 in evenwichtstoestand, d.w.z. de toestand van thermisch evenwicht die tot stand wordt gebracht na een tijdsspanne van warmteonttrekking na het opstarten van de geothermische boorput door het vullen van de boorput 2 met het warmtemedium 9. De wanden van de warmtepijp en de geothermische boorput 8 aan het onderste gedeelte van de geothermische boorput 6 functioneren als een kookplaat voor het vloeibare warmtemedium 9 dat aan de kook wordt gebracht, waardoor het warmtemedium in gasfase 10 wordt gevormd. Meer specifiek zal, naarmate warmte wordt toegevoegd aan het vloeibare warmtemedium 9 in evenwichtstoestand, de hoeveelheid gasfase 10 toenemen ten opzichte van de hoeveelheid vloeibare fase 9. Het vloeibare warmtemedium 9 zal verschillende stadia doorlopen terwijl het opstijgt langs de eerste richting van de geothermische boorput 2: eerst zal transport door convectie van het vloeibare warmtemedium 9 naar het bovenste boorputgedeelte plaatsvinden, gevolgd door een stroming met belvorming waarbij bellen worden gevormd en opstijgen als gevolg van hun lagere dichtheid en hoger drijfvermogen, een stadium dat onderkoeld koken wordt genoemd, gevolgd door een stadium van verzadigd kiemkoken, waarin bellen samenkomen in een slugstroming, gevolgd door een ringvormige stroming doordat het gasvormige warmtemedium 10 het vloeibare warmtemedium 9 naar de wanden van de geothermische boorput 8 drukt, gevolgd door een ringvormige stroming met meevoering waarbij het vloeibare warmtemedium 9 aan de wand van de geothermische boorput 8 opnieuw wordt opgewarmd tot het warmtemedium in gasfase 10, en gevolgd door a druppelstroming waarbij de wanden van de geothermische boorput 8 afkoelen door warmteverliezen van de wand van de geothermische boorput 8 in hogere zones, met als gevolg de vorming van druppels op de wanden, waarbij deze druppels zich door de zwaartekracht naar het onderste gedeelte van de geothermische boorput 6 bewegen. Bij voorkeur zijn de zijwanden van de warmtepijp 8 voorzien van een wiek die voorzien is langs de zijwanden van de warmtepijp, en die de terugkeer van het gecondenseerde warmtemedium 10 naar het onderste boorputgedeelte 6 mogelijk maakt.

Het systeem omvat voorts de warmte-extractie-inrichting 11, die aan het

BE2018/5307 bovenste boorputgedeelte 4 de beschikbare warmte-energie onttrekt die wordt meegedragen door het gasvormige warmtemedium 10, bijvoorbeeld door het verschaffen van een warmte-extractie-inrichting 11 aan het bovenste niveau van de boorput 5 om de energie te onttrekken naar een tweede bruikbarewarmtecircuit. De warmte kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor het opwekken van elektriciteit.

Het systeem wordt gekenmerkt doordat ten minste één warmtegeleidend traject 12 voorzien is in het omgevende aardkorstmateriaal 3, waarbij het warmtegeleidende traject zich naar buiten toe uitstrekt vanaf de wand van de warmtepijp en de geothermische boorput 8 tot in het aardkorstmateriaal 3 om geothermische warmte, bijvoorbeeld passief zonder voor het transport energie te verbruiken, te geleiden van het aardkorstmateriaal 3 dat het traject 12 omgeeft naar het onderste boorputgedeelte 6. Het warmtegeleidende traject 12 is verbonden met, bijvoorbeeld gelast aan de wand van de warmtepijp en de geothermische boorput 8 om het contact tussen het warmtegeleidende traject 12 en de wand van de warmtepijp en de geothermische boorput 8 te maximaliseren. Met het oog op duidelijkheid zal de werking van een warmtepijp worden toegelicht zoals die in de onderhavige uitvinding wordt gebruikt. Een typische warmtepijp bestaat uit een afgedichte pijp 8 die een verdamper omvat aan het onderste gedeelte van de warmtepijp 6 en een condensator aan een gedeelte van de warmtepijp dat grenst aan het bovenste niveau van de warmtepijp 5. De wanden van de warmtepijp 8 zijn doorgaans gemaakt van een materiaal dat ten minste een warmtegeleidend materiaal omvat aan het onderste gedeelte van de warmtepijp 6 en aan het gedeelte van de warmtepijp dat grenst aan het bovenste niveau van de warmtepijp 5. Gewoonlijk wordt een vacuümpomp gebruikt om de lucht uit de lege warmtepijp te verwijderen voor ze wordt gevuld met een warmtemedium 9,10. De warmtepijp wordt vervolgens gedeeltelijk gevuld met het warmtemedium 9,10 en daarna afgedicht. Het type en de massa van het warmtemedium 9,10 worden zodanig gekozen dat de warmtepijp zowel een gasfase 10 als een vloeibare fase 9 bevat over het bedrijfstemperatuurbereik. De verzadigde vloeibare fase 9 zal verdampen bij het onttrekken van energie aan het omgevende aardkorstmateriaal 3 en verplaatst zich naar de condensatorzijde bij het bovenste niveau van de warmtepijp 5, waar ze wordt gekoeld en opnieuw wordt omgezet in een verzadigde vloeibare fase 9. In a standard warmtepijp

BE2018/5307 wordt de gecondenseerde vloeistof 9 teruggevoerd naar de verdamper aan het onderste gedeelte van de warmtepijp 9 met behulp van een wiekstructuur die voorzien is langs de zijwanden van de warmtepijp en die een capillaire werking uitoefent op de vloeibare fase 10 van het warmtemedium. Bij wijze van alternatief 5 kan de warmtepijp ontworpen worden als een thermosifon, waarbij de gecondenseerde vloeistof 9 wordt teruggevoerd naar de verdamper met behulp van de zwaartekracht. Een algemeen voordeel van warmtepijpen is dat ze geen mechanische bewegende delen bevatten en dus weinig onderhoud vereisen, en ze vereisen evenmin energieverbruik voor het transport van de thermische 10 energie, bijvoorbeeld door het aandrijven van een pomp.

Claims

Conclusies

1. Systeem voor het onttrekken van geothermische warmteenergie (1) dat omvat:

• een passieve geothermische boorput (2) in omgevend aardkorstmateriaal (3), waarbij de passieve geothermische boorput (2) zich uitstrekt in een eerste richting vanaf een bovenste boorputgedeelte (4) dat begint bij een bovenste boorputniveau (5) aan het oppervlak van het aardkorstmateriaal (14) tot aan een lager gelegen onderste boorputgedeelte (6) dat zich verder bevindt van het oppervlak van het aardkorstmateriaal (14), en eindigt bij een onderste boorputniveau, waarbij het onderste boorputgedeelte (6) zich op een diepte bevindt waar het omgevende aardkorstmateriaal (3) geothermische temperaturen vertoont die hoger zijn dan temperaturen aan het oppervlak van het aardkorstmateriaal (14), waarbij de geothermische boorput (2) een wand van de geothermische boorput (8) omvat die de geothermische boorput (2) afbakent ten opzichte van het omgevende aardkorstmateriaal (3), • een warmtepijp die zich bevindt in de passieve geothermische boorput (2), waarbij de warmtepijp zich uitstrekt in een eerste richting vanaf een bovenste gedeelte van de warmtepijp dat begint bij een bovenste niveau van de warmtepijp tot aan een lager gelegen onderste gedeelte van de warmtepijp om te eindigen bij een onderste niveau van de warmtepijp, waarbij de warmtepijp een wand van de warmtepijp omvat die de warmtepijp afbakent ten opzichte van haar omgeving en waarbij de warmtepijp voorts een warmtemedium (9,10) omvat dat vervat zit binnen de wanden van de warmtepijp,

BE2018/5307

BE2018/5307 waarbij het warmtemedium (9) opgewarmd wordt aan het onderste gedeelte van de warmtepijp door warmte die wordt onttrokken aan het omgevende aardkorstmateriaal (3), waarbij de dichtheid ervan afneemt en het opstijgt, en passief warmte-energie meevoert naar het bovenste niveau van de warmtepijp, waarbij de warmtepijp voorzien is van een wiek langs de zijwanden van de warmtepijp, en waarbij de wand van de warmtepijp is gemaakt van een eerste warmtegeleidend materiaal, • een warmte-extractie-inrichting (11), die aan het bovenste boorputgedeelte (4) de beschikbare warmte-energie onttrekt, waarbij ten minste één warmtegeleidend traject (12) voorzien is in het omgevende aardkorstmateriaal (3), waarbij het warmtegeleidende traject (12) zich naar buiten toe uitstrekt vanaf de geothermische boorput (2) tot in het aardkorstmateriaal (3) om geothermische warmte te geleiden van het aardkorstmateriaal (3) dat het traject (12) omgeeft naar het onderste gedeelte van de geothermische boorput (6).
2. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens de voorgaande conclusie, waarbij het ten minste ene warmtegeleidende traject gevuld is met een tweede warmtegeleidend materiaal, en waarbij het tweede warmtegeleidende materiaal dat zich in het warmtegeleidende traject bevindt een vaste stof is.
3. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij de wand van de geothermische boorput (8) deel uitmaakt van de wand van de warmtepijp.
4. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij

BE2018/5307

BE2018/5307 het ten minste ene warmtegeleidende traject (12) zich naar buiten toe uitstrekt vanaf de wand van de warmtepijp tot in het aardkorstmateriaal (3) dat de wand van de geothermische boorput omgeeft (8).
5. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij het warmtemedium (9,10) dat vervat zit binnen de wanden van de warmtepijp (8) een vloeibare fase (9) en een gasfase (10) omvat.
6. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens de voorgaande conclusie, waarbij het warmtemedium (9,10) na te worden opgewarmd uit de vloeibare fase (9) verdampt naar de gasfase (10).
7. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies 5 - 6, waarbij de warmtepijp (2) is gevuld met het warmtemedium in vloeibare fase (9) tot een vloeistof-gas-grensvlakniveau (13) op een diepte waar het omgevende aardkorstmateriaal (3) geothermische temperaturen vertoont die hoger zijn dan temperaturen aan het oppervlak van het aardkorstmateriaal (14).
8. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens de voorgaande conclusie, waarbij het bovenste boorputgedeelte (4) zich uitstrekt tussen het bovenste niveau van de boorput (5) en het vloeistof-gasgrensvlak (13), waarbij het bovenste gedeelte van de warmtepijp zich uitstrekt tussen het bovenste niveau van de warmtepijp en het vloeistofgasgrensvlak (13).
9. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij het eerste warmtegeleidende materiaal een warmtegeleidingsvermogen heeft van meer dan 30W/(m.K), bij voorkeur meer dan 100 W/(m.K).

BE2018/5307

B E2018/5307
10. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies waarbij het onderste gedeelte van de warmtepijp een warmtewinningscomponent is.
11. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens de voorgaande conclusie, waarbij de warmtewinningscomponent is geconfigureerd voor het uitwisselen van warmte tussen het omgevende aardkorstmateriaal (3) van de warmtewinningscomponent en het warmtemedium (9) dat zich bevindt in de warmtewinningscomponent.
12. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij de geothermische temperaturen van het aardkorstmateriaal (3) dat het onderste gedeelte van de warmtepijp omgeeft ten minste de kooktemperatuur van het warmtemedium (9) bedraagt.
13. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij het ten minste ene warmtegeleidende traject (12) zich naar buiten toe uitstrekt vanaf het onderste gedeelte van de warmtepijp (6) tot in het aardkorstmateriaal (3) dat het onderste gedeelte van de warmtepijp omgeeft (6).
14. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij het ten minste ene warmtegeleidende traject (12) een van nature voorkomende laag in het omgevende aardkorstmateriaal (3) is, waarbij de van nature voorkomende laag een thermische geleidbaarheid heeft van meer dan 30 W/(m.K).
15. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies 1-13, waarbij het ten minste ene warmtegeleidende traject (12) een traject is dat in het omgevende aardkorstmateriaal (3) is geboord en

BE2018/5307

B E2018/5307 gevuld is met een tweede warmtegeleidend materiaal.
16. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens de voorgaande conclusie, waarbij het tweede warmtegeleidende materiaal een warmtegeleidingsvermogen heeft van ten minste 30 (W/m.K).
17. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies 15-16 waarbij het warmtegeleidende traject (12) warmte geleidt via het tweede warmtegeleidende materiaal door middel van geleiding.
18. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij de warmte-extractie-inrichting (11) de warmte-energie onttrekt die beschikbaar is bij het bovenste boorputgedeelte (4), en die meegedragen is door het warmtemedium (10), bij voorkeur passief meegedragen door het warmtemedium (10).
19. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens de voorgaande conclusies, waarbij de wand van de warmtepijp zich uitstrekt van het onderste niveau van de warmtepijp tot aan het bovenste niveau van de warmtepijp, bij ten minste het bovenste niveau van de boorput (5).
20. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens de voorgaande conclusie, waarbij het bovenste niveau van de warmtepijp loopt tot boven het bovenste niveau van de boorput (5).
21. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies 1-17, waarbij de wand van de warmtepijp zich uitstrekt van het onderste niveau van de warmtepijp tot aan een bovenste niveau van de warmtepijp onder het bovenste niveau van de boorput (5), waarbij gas wordt vrijgegeven uit het aardkorstmateriaal en passief wordt meegedragen naar het bovenste boorputgedeelte (4).

BE2018/5307

B E2018/5307
22. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens de voorgaande conclusie, waarbij de warmte-extractieinrichting (11) tijdens haar werking thermische energie gebruikt die beschikbaar is bij het bovenste boorputgedeelte, en die passief is meegedragen door de vrijgegeven gassen.
23. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens de voorgaande conclusie, waarbij het vrijgegeven gas methaangas omvat.
24. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies 1-23, waarbij de warmte-extractie-inrichting (11) een bruikbarewarmtecircuit omvat voor het verwarmen van een ve rwa rmingssysteem.
25. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens de voorgaande conclusie, waarbij de warmte-extractieinrichting (11) een warmtewisselaar omvat voor het onrechtstreeks verwarmen van het bruikbarewarmtecircuit met warmte die beschikbaar is in het bovenste boorputgedeelte (4).
26. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij de geothermische boorput (2) een boorputdiepte tussen het bovenste niveau van de boorput (5) en het onderste niveau van de boorput (7) heeft van tussen 1 en 6 kilometer, bij voorkeur tussen 3 en 4 kilometer.
27. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij de geothermische boorput (2) een cilindervormige geothermische boorput is met a diameter tussen 1 meter en 30 meter en met een diepte van het onderste boorputgedeelte (6) tussen het vloeistofgasgrensvlak (13) en het onderste niveau van de boorput (7) in de eerste richting van de geothermische boorput (2) van tussen 10 cm

BE2018/5307

BE2018/5307 en 5 meter, bij voorkeur 1 meter en 5 meter.
28. Het systeem voor het onttrekken van geothermische warmte (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij het warmtemedium (9,10) dat zich in de wanden van de warmtepijp bevindt een radioactief warmtemedium omvat, zoals radioactief afval materiaal.
29. Werkwijze voor het produceren van het warmte- extractiesysteem (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat:

• het maken, zoals het boren, van de geothermische boorput (2) in het omgevende aardkorstmateriaal (3) vanaf het bovenste niveau van de boorput (5) aan het oppervlak van het aardkorstmateriaal (14) tot aan een lager gelegen onderste niveau van de boorput (7) op een diepte waar het omgevende aardkorstmateriaal (3) geothermische temperaturen vertoont die hoger zijn dan temperaturen aan het oppervlak van het aardkorstmateriaal (14), • het ten minste gedeeltelijk vullen van de warmtepijp met het warmtemedium (9,10) zodanig dat het warmtemedium (9,10) binnen de warmtepijp ingesloten zit door de wanden van de warmtepijp, • het inbrengen van de warmtepijp in de geothermische boorput (2) en • het installeren van de warmte-extractie-inrichting (11 ) aan het bovenste niveau van de boorput (5).
30. Werkwijze voor het produceren van het warmteextractiesysteem (1) volgens de voorgaande conclusie, waarbij de werkwijze de stap omvat van het maken, zoals het boren, van ten minste één traject (12) dat zich uitstrekt vanuit de geothermische

BE2018/5307

BE2018/5307 boorput (2) tot in het omgevende aardkorstmateriaal (3), en het vullen van het ten minste ene traject (12) met het tweede warmtegeleidende materiaal.
31. Werkwijze voor het produceren van het warmte- extractiesysteem (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies 29 tot 30, waarbij de werkwijze de stap omvat van het inbrengen van de warmtepijp in de geothermische boorput (2) vanaf een onderste niveau van de warmtepijp bij het onderste niveau van de boorput (7) tot aan een bovenste niveau van de warmtepijp, bij ten minste het bovenste niveau van de boorput (5).
32. Gebruik van het warmte-extractiesysteem (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies 1-28, waarbij het warmteextractiesysteem wordt gebruikt om warmte te onttrekken aan het omgevende aardkorstmateriaal (3) van de geothermische boorput (2) om het warmtemedium (9,10) in de geothermische boorput (2) op te warmen.
33. Gebruik van het warmte-extractiesysteem (1) volgens de voorgaande conclusie waarbij de warmte-extractie-inrichting (11) het opgewarmde warmtemedium (9,10) gebruikt voor het opwekken van elektriciteit.
34. Gebruik van het warmte-extractiesysteem (1) volgens om het even welke van de voorgaande conclusies 32-33, ten minste in combinatie met conclusie 25, waarbij de warmte-extractieinrichting (11) de warmtewisselaar gebruikt voor het onrechtstreeks verwarmen van het bruikbarewarmtecircuit met warmte die beschikbaar is in het bovenste boorputgedeelte (4).