BR112020026105A2 - Método, sistema e aparelho para extrair energia térmica a partir do fluido salino geotérmico - Google Patents
Método, sistema e aparelho para extrair energia térmica a partir do fluido salino geotérmico Download PDFInfo
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Abstract
método, sistema e aparelho para extrair energia térmica a partir do fluido salino geotérmico. a presente divulgação se refere a técnicas para extrair energia térmica a partir de fluido salino geotérmico. um fluido salino pode ser extraído a partir de um poço de produção geotérmico e entregue a um trocador de calor. o trocador de calor pode receber o fluido salino e transferir energia térmica a partir do fluido salino para um sal fundido. o sal fundido pode ser bombeado para um tanque de armazenamento de sal fundido que pode servir como armazenamento de energia. o fluido salino pode ser devolvido a uma fonte geotérmica através do poço de produção. o fluido salino pode permanecer em um sistema de circuito fechado, separado do sal fundido, a partir da extração através do retorno ao poço de produção geotérmico.
Description
[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório dos EUA No. de série 62 / 687.385, depositado em 20 de junho de 2018, que é incorporado por referência neste documento em sua totalidade.
[002] A presente divulgação se refere à extração de energia geotérmica e, mais especificamente, à extração de energia térmica a partir de fluido salino geotérmico.
[003] A energia térmica encontra-se abaixo da superfície da Terra, na forma de energia geotérmica. Com o núcleo da Terra que se acredita estar acima de 5.000 ° C, há calor suficiente armazenado a partir da formação original da Terra e gerado pelo decaimento radioativo contínuo para fornecer um vasto suprimento de energia.
[004] No entanto, muitos problemas ocorrem comumente na tentativa de utilizar a energia geotérmica, relacionados ao acesso à energia geotérmica, uma vez que a superfície da Terra é significativamente mais fria em temperatura do que as porções internas da Terra. O gradiente geotérmico médio é de cerca de 25 ° C para cada quilômetro de profundidade abaixo da superfície da Terra. Consequentemente, a temperatura no fundo de um poço com 5 km de profundidade pode ser de aproximadamente 125 ° C ou mais.
[005] Em muitos casos, várias entidades podem perfurar na Terra por recursos (por exemplo, petróleo) em profundidades semelhantes (por exemplo, até 12 km de profundidade). No entanto, operar em um poço dessas profundidades pode exigir muitos recursos.
[006] Além disso, nas proximidades de zonas de falhas geológicas, as fraturas na crosta terrestre permitem que o magma chegue muito mais perto da superfície. Isso pode dar origem a formas geotérmicas, como vulcões, fontes termais naturais e gêiseres. Por exemplo, na Long Valley Caldera sismicamente ativa da Califórnia, acredita-se que o magma a uma temperatura de mais de 700 ° C esteja a uma profundidade de apenas 6 km abaixo da superfície da Terra. Alternativamente, se temperaturas mais baixas podem ser utilizadas, um poço a uma profundidade inferior a 1 km em uma zona geotérmica pode atingir temperaturas acima de 100 ° C. Um poço de apenas 1 km de profundidade geralmente requer muito menos recursos do que operar um poço mais profundo.
[007] Em alguns locais, a perfuração pode ser desnecessária devido a atividades de perfuração preexistentes. Por exemplo, as áreas de prospecção de petróleo anteriores deixaram muitos poços subterrâneos, onde alguns desses poços podem atingir profundidade suficiente abaixo da superfície da Terra para capturar o calor geotérmico. Para esses poços, apenas a infraestrutura de superfície pode precisar ser fornecida para permitir que essa fonte de calor seja capturada.
[008] A tecnologia divulgada envolve a transferência de energia térmica de um sistema de fluido salino de circuito fechado para sal fundido. O sistema de fluido salino de circuito fechado pode incluir um poço de extração e um poço de injeção que se estende profundamente na Terra. A profundidade dos poços de extração e injeção pode ser uma função de um gradiente de temperatura geotérmica. O fluido salino extraído através do poço de extração pode ser direcionado para um trocador de calor configurado para transferir energia térmica a partir do fluido salino para um sistema de sal fundido. Uma vez que um sistema de circuito fechado é usado, todo ou substancialmente todo o fluido salino é retornado a uma fonte geotérmica, através do poço de injeção, após a extração da energia térmica. O sal fundido pode armazenar energia térmica por um longo período de tempo. O sal fundido também pode ser usado para transportar a energia térmica armazenada para outro local. Por exemplo, o sal fundido pode ser usado para transferir a energia térmica armazenada para uma unidade de geração elétrica remota (EGU).
[009] Estes e outros objetos, recursos e características da presente divulgação se tornarão mais evidentes para aqueles versados na técnica a partir de um estudo da seguinte descrição detalhada em conjunto com as reivindicações anexas e desenhos, todos os quais fazem parte deste relatório descritivo.
[0010] A Figura 1 ilustra um diagrama de blocos de um sistema para extrair energia térmica a partir de fluidos salinos geotérmicos, de acordo com várias modalidades.
[0011] A Figura 2 ilustra um diagrama de blocos de um fluido salino para sistema de extração de calor de sal fundido, de acordo com várias modalidades.
[0012] A Figura 3 ilustra um diagrama de blocos de um sistema geotérmico de sal fundido com extração de lítio, de acordo com várias modalidades.
[0013] A Figura 4 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de coleta de energia, de acordo com várias modalidades.
[0014] A Figura 5 ilustra uma vista isométrica de um fluido salino para sistema de extração de energia térmica geotérmico de sal fundido, de acordo com várias modalidades.
[0015] A Figura 6 é uma vista isométrica de um complexo industrial alimentado substancialmente por energia geotérmica, de acordo com várias modalidades.
[0016] A Figura 7 ilustra um diagrama de blocos de um sistema para extrair energia a partir de fluidos salinos geotérmicos, de acordo com várias modalidades.
[0017] A Figura 8 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de gerenciamento de extração de calor geotérmico, de acordo com várias modalidades.
[0018] A Figura 9 é um diagrama de blocos que ilustra um método para coletar energia térmica a partir de um fluido salino, de acordo com várias modalidades.
[0019] Em muitos casos, as tecnologias geotérmicas podem resultar em incrustação devido ao processamento de vapor flash de fluido salino e podem ser incapazes de reinjetar substancialmente todo o fluido salino de volta em um poço geotérmico após extrair energia térmica. As tecnologias geotérmicas convencionais podem ser incapazes de armazenar energia para uso posterior e não podem transportar calor para um local secundário para processos de calor ou produção de eletricidade. Além disso, essas tecnologias geotérmicas podem ter uma alta probabilidade de liberação de vapor tóxico, especialmente durante o desligamento da fábrica.
[0020] As modalidades divulgadas podem resolver os problemas inerentes a muitos processos geotérmicos que envolvem extração de energia térmica de fluidos salinos geotérmicos. Em uma modalidade, a energia térmica é transferida do fluido salino para o sal fundido por meio de um trocador de calor. Em uma modalidade, a energia térmica é transferida diretamente do fluido salino para um leito de rocha. A energia extraída do fluido geotérmico pode ser usada para aquecer eletrodos em um tanque de armazenamento de silicone ou vidro fundido. A energia térmica pode ser transferida do sal fundido para o óleo térmico ou água quente. Em uma modalidade, um ou mais materiais (por exemplo, lítio) podem ser extraídos do fluido salino.
[0021] Uma vez que o fluido salino não é processado rapidamente como em outras técnicas, o equipamento não é limitado pelos resultados de incrustação. Além disso, um sistema de circuito fechado pode ser usado para que todo ou substancialmente todo o fluido salino seja retornado a um poço geotérmico após a extração da energia térmica. Uma vez que, por exemplo, a energia térmica pode ser transferida diretamente para o sal fundido, o sal fundido pode armazenar energia térmica por um período de tempo prolongado. O sal fundido também pode ser usado para transportar a energia térmica armazenada para outro local. Além disso, o sal fundido pode ser usado para transferir calor para outros materiais (por exemplo, fluidos térmicos). Por exemplo, o sal fundido pode ser usado para transferir a energia térmica armazenada para uma unidade de geração elétrica remota (EGU).
[0022] A Figura 1 ilustra um diagrama de blocos de um sistema para extrair energia térmica a partir de fluidos salinos geotérmicos, de acordo com várias modalidades. A modalidade, conforme mostrado na Figura 1, pode empregar um sistema de coleta de energia geotérmica de sal fundido para extrair energia térmica a partir de fluidos salinos geotérmicos.
[0023] Um recurso geotérmico pode incluir fluido salino com um intervalo de temperatura de 175 ° C a 800 ° C. A temperatura do fluido salino dentro do recurso geotérmico pode ser uma função da profundidade. Fluidos salinos no intervalo de 175 ° C - 800 ° C podem ser extraídos através de um poço de produção 1 e canalizados através de válvulas de controle de velocidade e bombas para entrar em um tubo de entrada de fluido salino quente para trocador de calor de fluido salino para sal fundido 2 que pode transferir o calor de fluido salino para sal fundido.
[0024] As válvulas de controle de velocidade, bombas e componentes relacionados podem ser feitos de materiais resistentes à oxidação e corrosão, como, por exemplo, aço inoxidável, ligas de Inconel ou tubulação duplex. Em uma modalidade, os materiais resistentes à corrosão e oxidação podem ser predominantemente feitos de metais não ferrosos, como, por exemplo, cromo e / ou níquel. Além disso, as válvulas de controle de velocidade, bombas e componentes relacionados podem ser revestidos com produtos químicos ou materiais resistentes à corrosão, como, por exemplo, polietileno de alta densidade (HDPE).
[0025] As válvulas de controle de velocidade e bombas podem controlar a pressão entre o poço de produção 1, trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 e poço de injeção 3. Por exemplo, as válvulas de controle de velocidade e bombas podem ser usadas para manter a pressão constante. Para manter uma pressão constante, as válvulas e bombas podem alterar a taxa de fluxo do fluido salino com base em uma série de sensores. Os sensores podem verificar a taxa de fluxo do fluido salino em pontos de verificação no sistema. Em uma modalidade, os sensores podem ser incorporados na base do poço de produção, antes e depois das válvulas e bombas, dentro dos trocadores de calor e na base do poço de injeção. Se algum dos sensores detectar pressão (por exemplo, em psi) que é menor ou maior que a pressão dentro da fonte geotérmica, o sensor pode indicar às válvulas e bombas para ajustar a pressão. Por exemplo, o sensor na base do poço de produção pode indicar 900 psi. No entanto, o sensor na base do poço de injeção pode indicar 500 psi. O sensor na base do poço de injeção pode então indicar às válvulas e bombas para acelerar a taxa de fluxo para corresponder a 900 psi. Em algumas modalidades, todas as válvulas e bombas incorporadas no sistema podem atuar simultaneamente. Em outras modalidades, algumas válvulas e bombas podem atuar separadamente de outras.
[0026] O sal fundido pode incluir misturas eutéticas de diferentes sais (por exemplo, nitrato de sódio, nitrato de potássio e / ou nitrato de cálcio). O sal fundido pode ser transferido a partir do trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 para o tanque de armazenamento de sal fundido quente 7 através de um primeiro tubo 5.
[0027] Sal fundido frio a partir de um tanque de armazenamento de sal fundido frio 8 pode viajar para o trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 através de um segundo tubo 6. O sal fundido frio pode ser aquecido no trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 pelo fluido salino, onde o sal fundido aquecido pode ser bombeado para o tanque de armazenamento de sal fundido quente 7 através do primeiro tubo 5. O sal fundido quente no tanque de armazenamento fundido quente 7 pode ser distribuído através de uma instalação (por exemplo, um complexo industrial) e / ou direcionado a uma unidade de geração de energia. Em uma modalidade, blocos de grafite com canais podem ser usados para absorver calor do fluido salino e para armazenamento de energia térmica.
[0028] Em uma modalidade, nanopartículas podem ser adicionadas ao sal fundido em qualquer ponto no sistema de circuito fechado. A capacidade de armazenamento térmico do sal fundido e da mistura de nanopartículas pode ser até 30% maior do que com o sal fundido sozinho. As nanopartículas incluem, por exemplo, grafite ou grafeno com incrustação de cobre. Por exemplo, o grafeno pode ser adicionado ao sal fundido no tanque de sal fundido quente ou no trocador de calor de fluido salino para sal fundido.
[0029] O trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 pode ser usado para transferir calor a partir do fluido salino extraído para sal fundido. O fluido salino e o sal fundido podem ser separados, por exemplo, por uma parede termicamente condutora. A parede termicamente condutora pode exibir uma propriedade termicamente condutora a alta pressão. A parede termicamente condutora pode incluir, por exemplo, cobre, prata, diamante (por exemplo, puro, impuro e / ou enriquecido isotopicamente), ouro, alumínio, fibra de carbono, ligas de titânio de aço inoxidável ou qualquer combinação dos mesmos. Em uma modalidade, a parede termicamente condutora pode incluir uma camada de diamante isotopicamente enriquecido adjacente a uma câmara de fluido salino e uma camada de cobre adjacente a uma câmara de sal fundido. A camada de diamante isotopicamente enriquecido pode ser usada adjacente à câmara de fluido salino para reduzir a corrosão, mantendo uma alta condutividade térmica.
[0030] Em uma modalidade, o trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 inclui um sensor de temperatura. O sensor de temperatura pode detectar a temperatura do fluido salino e do sal fundido. Uma vez que a temperatura do fluido salino, sal fundido ou ambos atingem os valores predefinidos, o sistema pode mover o sal fundido, agora aquecido, para o tanque de sal fundido quente. Além disso, o sistema pode mover fluido salino frio para o poço de injeção e bombear fluido salino quente para o trocador de calor. Por exemplo, o valor de limiar para que o sal fundido se mova para o tanque de sal fundido quente pode ser 300 ºC. Uma vez que o sensor de temperatura detecta que o sal fundido atingiu 300 ºC, o sensor de temperatura pode fornecer uma indicação para mover o sal fundido quente para o tanque de sal fundido quente 7 e deixar o sal fundido frio no trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10.
[0031] Depois que o calor é extraído a partir do fluido salino que entrou no trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10, o fluido salino pode ser reinjetado de volta no recurso. Até agora, o fluido salino subiu, transfere calor para o sal fundido ou leito rochoso, e é reinjetado no recurso geotérmico. Em uma modalidade, o sal fundido frio do tanque de armazenamento de sal fundido frio 8 entrou no trocador de calor 10, é aquecido e, em seguida, bombeado para o tanque de armazenamento de sal fundido quente 7. Em uma modalidade, o sal fundido aquecido é usado para aquecer termicamente fluidos como, por exemplo, óleo térmico e água. Agora o sal fundido pode estar pronto para passar pelo sal fundido para o trocador de calor de água destilada.
[0032] O sal fundido quente pode entrar no trocador de calor de sal fundido para água destilada 20 através de um terceiro tubo 9. O vapor produzido a partir do trocador de calor de sal fundido para água destilada 20 pode então ser encaminhado para uma turbina a vapor 50 ou GenSet através de um quarto tubo 21 para produzir eletricidade.
[0033] O vapor pode passar por um condensador / torre de resfriamento 23 para se transformar em água, então pode então repetir o circuito de sal fundido para água destilada. O vapor pode ser encaminhado através de um quinto tubo 17 para o trocador de calor de sal fundido para óleo térmico 30, através de um sexto tubo 18, para o trocador de calor de sal fundido para água quente 40 e de volta para o tanque de armazenamento de sal fundido frio 8, onde espera para ser reaquecido por fluido salino quente.
[0034] O vapor pode ser encaminhado para o tanque de armazenamento de óleo térmico 32 por meio de um sétimo tubo 31 e encaminhado para o tanque de armazenamento de óleo térmico resfriado 34 por meio de um oitavo tubo 33. O óleo térmico resfriado pode ser encaminhado para o tanque de armazenamento de óleo térmico resfriado para óleo térmico frio 36 por meio de um nono tubo 35.
[0035] A partir do trocador de calor de sal fundido para água quente 40, a água quente pode ser encaminhada para o tanque de armazenamento de água quente 42 através de um décimo tubo 41. A água quente pode ser encaminhada do tanque de armazenamento de água quente 42 para o sistema de água quente 44 através de um décimo primeiro tubo 43. A água resfriada pode ser encaminhada para o tanque de armazenamento de água fria 46 através de um décimo segundo tubo 45. A água resfriada pode ser encaminhada de volta para o trocador de calor de sal fundido para água quente 40 através de um décimo terceiro tubo 47.
[0036] A turbina a vapor 50 pode girar um rotor 51, o que permite que um gerador 52 forneça energia elétrica, onde um transformador 53 transforma a energia elétrica e facilita a transmissão de eletricidade trifásica 55 para a rede.
[0037] Em uma modalidade, o sistema de coleta de energia pode incluir um trocador de calor de silício fundido
62. Eletrodos (por exemplo, usando eletricidade produzida pela usina geotérmica) podem ser aquecidos no tanque de armazenamento de silício fundido de 60 a até 2.000 ° C. O silício fundido pode ser usado em um trocador de calor 62 com sal fundido para obter o sal fundido até uma temperatura de trabalho mais alta, como 1000 ° C. Em uma modalidade, o vidro fundido pode ser usado no dissipador de calor. O vidro fundido pode ser aquecido a até 1200 ºC pelos eletrodos. O sal fundido pode ser enviado de volta para o armazenamento de sal fundido quente 7 via tubos de retorno 64, 65.
[0038] A Figura 2 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de extração de calor de fluido salino para sal fundido, de acordo com várias modalidades. A modalidade,
conforme mostrado na Figura 2, pode incluir um sistema de extração de calor de fluido salino para sal fundido com circuitos de fluido térmico diferentes, como, por exemplo, circuitos de óleo térmico e água quente. Ao usar diferentes fluidos térmicos, o sistema pode ter uma ampla gama de aplicações e pode aumentar a eficiência. trocadores de calor de óleo térmico de circuito fechado e trocadores de calor de água quente de circuito fechado podem ser incorporados ao sistema para servir processos de calor que utilizam várias faixas de temperatura. Por exemplo, óleo térmico pode ser circulado, através de fornos térmicos, no trocador de calor de sal fundido para água. Ao circular o óleo térmico, a quantidade de vapor produzida pode ser maximizada.
[0039] O fluido salino quente pode ser recolhido a partir do poço de produção 1 e transferido para o trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 por meio de um primeiro tubo 2. O sal fundido quente do trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 pode ser enviado para o armazenamento de sal fundido quente 7 através de um segundo tubo 5. O sal fundido frio pode ser transferido entre o armazenamento de sal fundido frio 8 e o trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 através de um terceiro tubo 6.
[0040] O sal fundido pode ser transferido para trocador de calor de sal fundido para água quente para vapor 20 através de um quarto tubo 9. trocador de calor de sal fundido para água quente para vapor 20 pode alimentar a turbina a vapor 50 através do quinto tubo 21. A turbina a vapor 50 pode alimentar rotor 51, gerador 52, transformador 53 e eletricidade trifásica para a rede 54.
[0041] O vapor resfriado pode ser transferido da turbina a vapor 50 para o condensador ou torre de resfriamento 23 através do sexto tubo 22 e de volta para o trocador de calor de sal fundido para água quente para vapor 20 através de um sétimo tubo 24. O sal fundido pode ser transferido do trocador de calor de sal fundido para vapor 20 para trocador de calor de sal fundido para óleo térmico 30 através do oitavo tubo 25.
[0042] O óleo térmico pode ser transferido entre o trocador de calor de sal fundido para óleo térmico 30 e o tanque de armazenamento de óleo térmico 32 através de um nono tubo 31. O óleo térmico pode ser transferido entre o tanque de armazenamento de óleo térmico 32 e o sistema de óleo térmico 34 através de um décimo tubo 33. O óleo térmico resfriado pode ser transferido do sistema de óleo térmico 34 para o tanque de armazenamento de óleo térmico resfriado 36 através do décimo primeiro tubo 35. O óleo térmico resfriado pode ser transferido do tanque de armazenamento de óleo térmico resfriado 36 de volta para o trocador de calor de sal fundido para óleo térmico 30 através do décimo segundo tubo 37.
[0043] O sal fundido pode ser transferido entre trocador de calor de sal fundido para óleo térmico 30 e trocador de calor de sal fundido para água quente 40 através do décimo terceiro tubo 38. A água quente pode ser transferida entre trocador de calor de sal fundido para água quente 40 e tanque de armazenamento de água quente 42 via décimo quarto tubo 41. A água quente pode ser transferida entre o tanque de armazenamento de água quente 42 e o sistema de água quente 44 através do décimo quinto tubo 43. A água pode ser transferida entre o sistema de água quente 44 e o tanque de armazenamento de água fria 46 através do décimo sexto tubo 45. A água pode ser transferida entre o tanque de armazenamento de água fria 46 e trocador de calor de sal fundido para água quente 40 através do décimo oitavo tubo
47.
[0044] A Figura 3 ilustra um diagrama de blocos de um sistema geotérmico de sal fundido com extração de lítio, de acordo com várias modalidades. Em uma modalidade, o sistema de coleta de energia é usado para extrair lítio do fluido salino. Depois que o fluido salino passa pelo trocador de calor de fluido salino para sal fundido e antes de ser injetado de volta no recurso, o fluido salino pode passar pelo processo de extração de lítio.
[0045] Como mostrado na Figura 3, o fluido salino quente pode ser enviado de um poço de produção 1 para um trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 através de um primeiro tubo 3. O sal fundido frio pode ser armazenado no armazenamento de sal fundido frio 14 e transferido para trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 por meio de um segundo tubo 19. O sal fundido quente pode ser transferido do trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 para o armazenamento de sal fundido quente 12 por meio de um terceiro tubo 11. O sal fundido quente pode ser transferido do armazenamento de sal fundido quente 12 para trocador de calor de sal fundido para água quente para vapor 20 por meio de um quarto tubo 13.
[0046] O trocador de calor de sal fundido para água quente para vapor 20 pode gerar vapor para a turbina a vapor
50. A turbina a vapor 50 pode girar um rotor 51, o que permite que um gerador 52 forneça energia elétrica, onde um transformador 54 transforma a energia elétrica e facilita a transmissão de eletricidade trifásica 55 para a rede. O vapor pode ser transferido da turbina a vapor 50 para o condensador / torre de resfriamento 23 por meio de um quinto tubo 22, e do condensador / torre de resfriamento 23 para o trocador de calor de sal fundido para água quente para vapor 20 por meio de um sexto tubo 24. O sal fundido pode viajar do trocador de calor de sal fundido para água quente para vapor 20 para o tanque de armazenamento de sal fundido frio 14 através de um sétimo tubo 16.
[0047] O fluido salino a partir do trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 pode ser transferido para o extrator de lítio 70 por meio de um oitavo tubo 5. Do extrator de lítio 70, o fluido salino pode ser transferido para o poço de injeção 2 através de um nono tubo 4.
[0048] Em uma modalidade, o sistema de coleta de energia inclui um extrator de lítio magnético configurado para manter uma pressão do sistema de circuito fechado. Embora o lítio possa responder a uma força magnética de forma independente, a resposta do lítio é relativamente pequena em comparação com outros metais. Para aumentar a resposta magnética do lítio e, assim, aumentar a extração magnética, um dopante pode ser injetado no fluido salino. Por exemplo, o extrator de lítio magnético pode injetar ferro no fluido salino. O lítio é altamente reativo e pode formar um composto dopado com ferro (por exemplo, óxido de lítio dopado com ferro, óxido de titânio e lítio dopado com ferro, etc.). O composto de lítio pode variar com base nos constituintes do fluido salino. Um ímã pode exercer uma força atrativa no composto de lítio dopado com ferro para puxar o composto de lítio dopado com ferro em direção a um poço de extração.
[0049] O poço de extração pode incluir duas portas. Durante a coleta magnética de lítio, uma porta voltada para o circuito fechado pode permanecer aberta e uma porta voltada para fora pode permanecer fechada. Uma vez que a coleta magnética esteja completa, a porta voltada para o circuito fechado fecha para selar o lítio dopado com ferro dentro do poço de extração. Uma vez que a porta voltada para o circuito fechado fecha, a porta voltada para fora pode se abrir para que o lítio dopado com ferro coletado possa ser processado e purificado. Uma vez que a porta voltada para o circuito fechado e a porta voltada para fora não estão abertas ao mesmo tempo, a pressão dentro do sistema de circuito fechado permanece substancialmente constante.
[0050] Um sistema pode transferir calor de fluido salino para sal fundido e de sal fundido para vapor e vapor para eletricidade. Outro sistema pode adicionar um dissipador de calor de silicone ou vidro fundido. Outro sistema adiciona circuitos de óleo térmico e água quente. Outro sistema pode adicionar extração de lítio antes que o fluido salino seja reinjetado. A transferência de calor de fluido salino para sal fundido e de sal fundido para vapor e vapor para eletricidade, o dissipador de calor de silício fundido ou vidro fundido, circuitos de óleo térmico e água quente, e extração de lítio podem ocorrer simultaneamente, um de cada vez, ou qualquer combinação dos mesmos.
[0051] A Figura 4 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de coleta de energia, de acordo com várias modalidades. Conforme ilustrado na Figura 4, o sistema de coleta de energia pode incluir um ou mais fluido salino a partir de poço para trocadores de calor de fluido salino / sal fundido 3 que são enviados para trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 através de um primeiro tubo 4. O sal fundido quente pode transferir entre o trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 e o tanque de armazenamento de MS quente 12 através de um segundo tubo 11. O sal fundido frio pode ser transferido entre o trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 e o tanque de armazenamento de sal fundido frio 14 através de um terceiro tubo 19. Sal fundido pode ser transferido entre o tanque de armazenamento de MS quente 12 e o trocador de calor de sal fundido / água quente para vapor 20 por meio de um quarto tubo 13.
[0052] água quente pode ser transferida de trocador de calor de sal fundido / água quente para vapor 20 e GenSet através do quinto tubo 21. GenSet 50 pode alimentar o transformador 54. água da Turbina de Vapor pode ser enviada para Condensadores ou Torres de Resfriamento 23 através de um sexto tubo 22 e de volta ao trocador de calor de sal fundido / água quente para vapor 20 via sétimo tubo 24. O sal fundido frio pode ser enviado de volta ao tanque de armazenamento de MS frio 14 via oitavo tubo 16.
[0053] Em uma modalidade, o sistema de coleta de energia pode incluir uma câmara de vácuo térmica (TVC). Uma TVC é uma câmara de vácuo na qual um ambiente térmico radiativo é controlado. Um ambiente controlado é criado removendo o ar e outros gases por uma bomba de vácuo. Ao remover o ar e outros gases, um ambiente de baixa pressão e temperatura controlada é criado dentro da câmara, um mecanismo de transferência de calor eficiente.
[0054] A Figura 5 ilustra uma vista isométrica de um fluido salino para sistema de extração de energia térmica geotérmico de sal fundido, de acordo com várias modalidades. O sistema de extração de energia pode incluir um poço de produção, um trocador de calor de fluido salino para sal fundido, um ou mais tanques de sal fundido e um poço de injeção.
[0055] Um sistema de fluido salino de circuito fechado pode se estender a partir do poço de produção, através do trocador de calor de fluido para sal fundido e através do poço de injeção. O fluido salino viajando através do sistema de fluido de circuito fechado mantém uma pressão aproximadamente constante (por exemplo, aproximadamente a pressão na profundidade da qual é extraído). O sistema de fluido salino de circuito fechado inclui várias bombas para direcionar o fluido salino através do sistema e manter uma pressão constante. Uma vez que a pressão no topo do sistema de circuito fechado é aproximadamente igual à pressão com a fonte geotérmica, bombas podem ser usadas para induzir o movimento do fluido salino através do sistema de circuito fechado.
[0056] As válvulas de controle de velocidade e bombas mantêm uma pressão substancialmente constante entre o topo do sistema de circuito fechado e a fonte geotérmica. As válvulas de controle de velocidade e bombas podem ser reguladas por sensores dentro do sistema, conforme mencionado anteriormente. Por exemplo, os sensores podem ser colocados no topo do sistema de circuito fechado e na fonte geotérmica. Se os sensores detectarem uma variação na pressão, as válvulas de controle de velocidade e a bomba podem ser usadas para combinar a pressão. Além disso, as válvulas de controle de velocidade e bombas podem ser controladas simultaneamente ou separadamente, de acordo com a necessidade.
[0057] O poço de produção pode ser construído em um poço pré-perfurado (por exemplo, a partir da extração de combustível fóssil anterior) ou perfurado em um novo local. Uma técnica de perfuração convencional pode ser usada para perfurar o poço, como, por exemplo, perfuração de circulação reversa, perfuração de núcleo de diamante, perfuração de envio direto, perfuração rotativa hidráulica, fragmentação hidrotérmica ou qualquer combinação das mesmas. Depois que um poço é perfurado, um revestimento (por exemplo, um revestimento de liga de titânio) pode ser cimentado no lugar por bombeamento de cimento em um anular (por exemplo, a região entre o revestimento e a formação rochosa circundante). O revestimento pode incluir liga de titânio para reduzir a corrosão de fluido salino particularmente corrosivo. O revestimento e o cimento da produção podem evitar que o poço de produção se expanda ou entorte quando sob pressão do fluido salino de alta pressão. O revestimento pode se estender desde a zona de produção da fonte geotérmica até a superfície do solo.
[0058] O poço de produção é usado para extrair fluido salino aquecido pelo calor natural da terra. Os fluidos geotérmicos podem incluir água quente com uma concentração total de sólidos dissolvidos superior a 350.000 partes por milhão (cerca de uma ordem de magnitude acima da água do mar). As técnicas convencionais de extração envolvem o uso do diferencial de pressão entre uma fonte geotérmica e o nível do solo para extrair fluidos geotérmicos que podem fazer com que a água quente se transforme em vapor quando atinge o nível do solo. Uma vez que a técnica divulgada emprega um sistema de circuito fechado com pressão aproximadamente consistente, a água quente pode permanecer quente sem se transformar em vapor. O poço de produção pode incluir uma bomba localizada perto do nível do solo para extrair fluido salino a partir da fonte geotérmica.
[0059] O um ou mais tanques de sal fundido podem armazenar sal fundido "frio" (isto é, sal fundido antes de entrar no trocador de calor) e sal fundido "quente" (isto é, sal fundido após sair do trocador de calor). Em uma modalidade, um único tanque de sal fundido com uma placa divisória pode ser usado entre o armazenamento de sal fundido frio e o sal fundido quente. A placa divisória pode incluir um material não termicamente condutor, como, por exemplo, manganês, fibra de basalto ou revestimentos de basalto. Por exemplo, a placa divisória pode incluir uma primeira camada de manganês, um entreferro e uma segunda camada de manganês.
[0060] Em uma modalidade, tanques separados de sal fundido podem ser usados para armazenar o sal fundido quente e frio separadamente. As paredes dos contêineres de armazenamento podem incluir um material substancialmente não termicamente condutor, como, por exemplo, manganês, fibra de basalto ou revestimentos de basalto. Os contêineres de armazenamento podem incluir uma camada de isolamento ensanduichada entre uma ou mais outras camadas. A camada de isolamento pode incluir, por exemplo, um gás (por exemplo, ar), fibra cerâmica, lã mineral ou qualquer combinação dos mesmos.
[0061] O fluido salino resfriado após sair do trocador de calor pode ser injetado de volta na formação geotérmica por meio do poço de injeção. Injetar o fluido salino de volta na formação geotérmica pode ajudar a manter a pressão do reservatório e garantir que o recurso de energia térmica não se esgote. Um poço de injeção pode ser formado usando técnicas análogas àquelas usadas para o poço de produção. O poço de injeção pode incluir uma ou mais bombas para direcionar o fluido salino para dentro da formação geotérmica. Uma vez que a pressão do fluido salino é aproximadamente igual à formação geotérmica, a energia necessária para bombear o fluido de volta para a formação pode ser significativamente menor do que para as técnicas convencionais.
[0062] O sistema como aqui descrito pode ser mostrado na Figura 5. Como mostrado na Figura 5, o complexo pode incluir qualquer um de Fábrica de Carboneto de Silício / Carboneto de Boro 80, Forja de Aço / Reciclagem de Metal / Reciclagem de Vidro 90, Fábrica de Fibra de Basalto 100, Fábrica de cerâmica 110, fábrica de tijolos 120, fábrica de telhas 130, fábrica de isopreno 140, fábrica de dessalinização 150, fábrica de pirólise para reciclagem de resíduos e algas em bio-óleo 160, fábrica de têxteis 170, forno automotivo para secagem de tinta 180, fábrica de desidratação 190, fábrica de processamento de alimentos 200, padaria 210, instalação de armazenamento refrigerado / fabricação de gelo 220, fazenda de algas 230, fazenda de tilápia 240, fábrica de bebidas 250.
[0063] A Figura 6 é uma vista isométrica de um complexo industrial alimentado substancialmente por energia geotérmica, de acordo com várias modalidades. A energia geotérmica pode fornecer energia para, por exemplo, geradores de vapor. O complexo industrial também inclui um sistema de distribuição de sal fundido de circuito fechado. O complexo industrial pode incluir componentes tais como, por exemplo, um poço de produção, poço de injeção, trocador de calor de fluido salino para sal fundido e trocador de calor de sal fundido para água. Além disso, praticamente toda a energia necessária para alimentar o complexo industrial pode ser produzida dentro do complexo. Por exemplo, a energia gerada pelos geradores de vapor pode ser usada para alimentar a infraestrutura do complexo (por exemplo, iluminação, controle de temperatura).
[0064] Em uma modalidade, a fim de maximizar a produção de energia e eficiência do complexo industrial, materiais de areia, tijolo à prova de fogo e ligas de ferro podem ser incorporados aos materiais de construção do complexo. Por exemplo, os trocadores de calor podem ser feitos de materiais de liga de ferro, a tubulação pode ser isolada por areia ou qualquer elemento (por exemplo, tubos) correndo ao longo ou embaixo do solo pode ser cercado por tijolos à prova de fogo.
[0065] O sistema como aqui descrito pode ser mostrado na Figura 6 para entregar sal ao usuário final nos tubos 66,
67. Como mostrado na Figura 6, o complexo pode incluir qualquer um de fábrica de carboneto de silício / carboneto de boro 80, forja de aço / reciclagem de metal / reciclagem de vidro 90, fábrica de fibra basáltica 100, fábrica de cerâmica 110, fábrica de tijolos 120, fábrica de telhas 130,
fábrica de isopreno 140, fábrica de dessalinização 150, fábrica de pirólise para reciclagem de resíduos e algas em bio-óleo 160, fábrica de têxteis 170, forno automotivo para secagem de tinta 180, fábrica de desidratação 190, fábrica de processamento de alimentos 200, padaria 210, instalação de armazenamento refrigerado / fabricação de gelo 220, fazenda de algas 230, fazenda de tilápia 240.
[0066] A Figura 7 ilustra um diagrama de blocos de um sistema para extrair energia de fluidos salinos geotérmicos, de acordo com várias modalidades. Um fluido salino pode ser extraído do Poço de produção 1 e coletor de fluido salino com seis poços de produção 5 via fluido salino a partir do poço para o coletor de tubo 3. O fluido salino é enviado do coletor de fluido salino com seis poços de produção 5 para o trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 via tubo de entrada de fluido salino para trocador de calor de fluido salino para sal fundido 7. O fluido salino quente é enviado do trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 para o tanque de armazenamento de MS quente 12 via tubo a partir de trocador de calor de fluido salino para MS para armazenamento de MS quente 11. O sal fundido quente é enviado do tanque de armazenamento de MS quente 12 para o trocador de calor de sal fundido / água quente para vapor 20 por meio do tubo de armazenamento de MS quente para o trocador de calor de MS / água quente para vapor 13.
[0067] A água quente pode ser transferida de trocador de calor de sal fundido / água quente para vapor 20 para GenSet 50 via tubo de vapor para GenSet 21. GenSet 50 pode alimentar o rotor 51 e o gerador 52 e fornecer eletricidade
53 para o transformador 54 e para Conduíte com Alta Tensão para transformadores e usuários finais 55.
[0068] O conduíte 55 pode fornecer energia para qualquer fábrica de carboneto de silício / carboneto de boro 80, forja de aço / reciclagem de metal / reciclagem de vidro 90, fábrica de fibra de basalto 100, fábrica de cerâmica 110, fábrica de tijolo 120, fábrica de telha 130, fábrica de isopreno 140, fábrica de dessalinização 150, fábrica de pirólise para reciclagem de resíduos e algas em bio-óleo 160, fábrica de têxteis 170, forno automotivo para secagem de tinta 180, fábrica de desidratação 190, fábrica de processamento de alimentos 200, padaria 210, instalação de armazenamento refrigerado / fabricação de gelo 220, fazenda de algas 230, fazenda de tilápia 240, fábrica de bebidas
250.
[0069] A água quente pode ser enviada do GenSet 50 para condensadores ou torres de resfriamento 23 via tubulação que transporta água quente da turbina a vapor para condensadores ou torres de resfriamento 22. água fria pode ser enviada a partir de condensadores ou torres de resfriamento 23 para trocador de calor de sal fundido / água quente para vapor 20 via retorno de água fria para trocador de calor de MS / água quente para vapor 24.
[0070] O sal fundido pode ser enviado de trocador de calor de sal fundido / água quente para vapor 20 para trocador de calor de MS / para óleo térmico 30 via tubo a partir de trocador de calor de MS / para vapor para trocador de calor de óleo térmico 15. O óleo térmico pode ser enviado do trocador de calor de MS / óleo térmico 30 para o tanque de armazenamento de óleo térmico quente 32 via óleo térmico quente de tubo para o tanque de armazenamento de óleo térmico quente 31, e do tanque de armazenamento de óleo térmico quente 32 para o sistema de óleo térmico 34 via tubo a partir do tanque de armazenamento de óleo térmico quente para o sistema de óleo térmico 33, e do sistema de óleo térmico 34 para o óleo térmico quente para os usuários finais 35. O óleo térmico é enviado para o armazenamento de óleo térmico frio 38 através do tubo de retorno de óleo térmico frio 36 e sistema de óleo térmico de tubo de retorno para armazenamento de óleo térmico frio 37. óleo térmico pode ser enviado para trocador de calor de MS / água quente 40 via armazenamento de óleo térmico frio de tubo de retorno para trocador de calor de MS / óleo térmico 39.
[0071] A água quente pode ser enviada do trocador de calor de MS / água quente 40 para o tanque de armazenamento de água quente 42 através do tubo do MS / água quente para o tanque de armazenamento de água quente 41, e para o sistema de água quente 44 através do tubo a partir do tanque de armazenamento de água quente para sistema de água quente 43. A água pode ser enviada através do tubo de água quente a partir do sistema para os usuários finais 45 e ser retornada através de água de retorno a partir dos usuários finais para o sistema de água quente 46. A água fria pode ser enviada para o armazenamento de água fria 48 através do tubo de retorno de água fria para armazenamento de água fria 47, e para trocador de calor de MS / água quente 40 via tubo de retorno a partir do armazenamento de água fria para trocador de calor de MS / água quente 49.
[0072] Silício fundido pode ser enviado a partir de trocador de calor de silício fundido para sal fundido 60 para tubo de retorno de Si fundido para armazenamento de Si fundido 62 via tubo a partir de armazenamento de Si fundido para trocador de calor de Si fundido / sal fundido 61. O sal fundido pode ser enviado para tubo de sal fundido quente para trocador de calor de Si fundido / sal fundido 63 para tubo de retorno de MS frio a partir dos usuários finais para trocador de calor de sal fundido / MSi 64. O sistema pode incluir armazenamento de silício fundido com eletrodos de aquecimento 65, onde o sal fundido quente é enviado via tubo de distribuição de sal fundido quente para usuários finais 66 e retornado via tubo de retorno de sal fundido frio a partir dos usuários finais 67.
[0073] Sal fundido frio pode ser armazenado no tanque de armazenamento de sal fundido frio 14. O sal fundido pode ser enviado via tubo a parir de trocador de calor de MS / óleo térmico para trocador de calor de MS / água quente 17 e tubo de MS frio a partir de trocador de calor de MS / água quente para armazenamento de MS frio 18 e retornado ao trocador de calor de fluido salino para sal fundido 10 via armazenamento de MS frio de tubo de retorno para trocador de calor de MS / fluido salino 19. O fluido salino pode ser enviado para coletor de fluido salino com seis poços de injeção 6 via tubo a partir de trocador de calor de fluido salino para MS para o coletor de injeção 8, e para o poço de injeção 2 via fluido salino a partir do coletor para o poço de injeção 4.
[0074] A Figura 8 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de gerenciamento de extração de calor geotérmico, de acordo com várias modalidades. Conforme mostrado na Figura 8, o sistema pode incluir um primeiro sensor de pressão 1 configurado para detectar uma primeira pressão disposta dentro de uma fonte geotérmica. O sistema pode incluir uma bomba 2 disposta dentro do poço de extração e um segundo sensor de pressão 3 disposto dentro do poço de extração para detectar uma segunda pressão. O sistema pode incluir um trocador de calor 4 configurado para transferir calor entre o fluido salino e o sal fundido. O sistema pode incluir um processador 5 conectado à bomba e ao trocador de calor. O processador 5 pode ser configurado para analisar a diferença nas leituras de pressão entre o primeiro sensor de pressão e o segundo sensor de pressão e instruir a bomba para ajustar uma primeira pressão dentro do poço de extração para corresponder a uma segunda pressão dentro da fonte geotérmica aumentando ou diminuindo uma taxa de fluxo do fluido salino dentro do poço de extração.
[0075] O sistema pode incluir um sensor de pressão 6 para anexar ao primeiro e ao segundo sensores de pressão 1, 3 e um cabo de suspensão de elevação e abaixamento 7 para a bomba e sensores e um cabo elétrico 8 para a bomba.
[0076] A Figura 9 é um diagrama de blocos que ilustra um método para coletar energia térmica a partir de um fluido salino, de acordo com várias modalidades. O método pode incluir receber, por um primeiro conjunto de trocadores de calor, o fluido salino a partir de fonte geotérmica por meio de um poço de produção (bloco 902).
[0077] O método pode incluir a transferência, pelo primeiro conjunto de trocadores de calor, de energia térmica a partir do fluido salino para um sal fundido, em que o fluido salino permanece em um sistema de circuito fechado separado do sal fundido (bloco 904).
[0078] O método pode incluir o bombeamento do sal fundido para um tanque de armazenamento de sal fundido quente (bloco 906).
[0079] O método pode incluir o retorno do fluido salino para a fonte geotérmica por meio de um poço de injeção (bloco 908).
[0080] Em algumas modalidades, o método inclui a transferência do sal fundido do tanque de armazenamento de sal fundido quente para um segundo conjunto de trocadores de calor configurados para alimentar uma turbina a vapor.
[0081] Em algumas modalidades, o sal fundido faz com que a água se transforme em vapor através do segundo conjunto de trocadores de calor, em que o vapor faz com que a turbina gire.
[0082] Em algumas modalidades, o vapor é direcionado para um condensador e torre de resfriamento.
[0083] Em algumas modalidades, o vapor é condensado e redirecionado de volta para a turbina como água para receber energia térmica a partir do segundo conjunto de trocadores de calor.
[0084] Em algumas modalidades, o sal fundido aquecido pela energia térmica transferida do fluido salino é entregue a uma ou mais regiões em um parque industrial.
[0085] Em algumas modalidades, o sal fundido, subsequente à liberação de energia térmica para o parque industrial, é entregue de volta ao primeiro conjunto de trocadores de calor para fazer com que o sal fundido repita a transferência de energia térmica a partir do fluido salino para o sal fundido.
[0086] Em algumas modalidades, o primeiro conjunto de trocadores de calor controla uma velocidade do fluido salino.
[0087] Em algumas modalidades, o fluido salino inclui uma temperatura entre aproximadamente 195 ºC e 800 ºC.
[0088] Em algumas modalidades, a taxa de fluxo de sal fundido é controlada por válvulas e bombas de controle de velocidade.
[0089] Em algumas modalidades, a taxa de fluxo de sal fundido é monitorada por sensores, que fornecem realimentação para as válvulas e bombas de controle de velocidade, que então mantêm uma pressão mantida aproximadamente equivalente a uma pressão dentro da fonte geotérmica.
[0090] Em algumas modalidades, o sal fundido é misturado com nanopartículas.
[0091] Em algumas modalidades, o sal fundido e o fluido salino são separados por uma partição à base de basalto.
[0092] Em outra modalidade, um método para coletar energia térmica a partir de um fluido salino inclui receber, por um primeiro conjunto de trocadores de calor, o fluido salino a partir de um poço de produção. O método também pode incluir a transferência, pelo primeiro conjunto de trocadores de calor, de energia térmica a partir do fluido salino para um sal fundido, em que o fluido salino permanece em um primeiro sistema de circuito fechado separado do sal fundido. O método também pode incluir bombear o sal fundido para um tanque de armazenamento de sal fundido quente. O método também pode incluir a transferência, por um segundo conjunto de trocadores de calor, de energia térmica a partir do sal fundido para um fluido térmico, em que o sal fundido permanece em um segundo sistema de circuito fechado separado do fluido térmico. O método também pode incluir o retorno do fluido salino a uma fonte geotérmica por meio de um poço de injeção.
[0093] Em algumas modalidades, o segundo conjunto de trocadores de calor troca energia térmica a partir do sal fundido para o óleo térmico.
[0094] Em algumas modalidades, o segundo conjunto de trocadores de calor troca energia térmica a partir do sal fundido para a água. Uma pressão mantida aproximadamente equivalente a uma pressão dentro da fonte geotérmica é mantida por válvulas e bombas de controle de velocidade.
[0095] Em algumas modalidades, a pressão mantida é lida por sensores, que fornecem realimentação para as válvulas e bombas de controle de velocidade.
[0096] Em outra modalidade, um método para coletar energia térmica a partir de um fluido salino inclui receber, por um primeiro conjunto de trocadores de calor, o fluido salino a partir de um poço de produção. O método também pode incluir a transferência, pelo primeiro conjunto de trocadores de calor, de energia térmica a partir do fluido salino para um sal fundido, em que o fluido salino permanece em um primeiro sistema de circuito fechado separado do sal fundido. O método também pode incluir bombear o sal fundido para um tanque de armazenamento de sal fundido quente. O método também pode incluir a transferência, por um segundo conjunto de trocadores de calor, de energia térmica a partir do sal fundido para um silício fundido ou um vidro fundido,
em que o sal fundido permanece em um segundo sistema de circuito fechado separado do silício fundido ou do vidro fundido. O método também pode incluir o retorno do fluido salino a uma fonte geotérmica por meio de um poço de injeção.
[0097] Em algumas modalidades, o segundo conjunto de trocadores de calor inclui eletrodos que usam energia criada dentro do segundo sistema de circuito fechado.
[0098] Em algumas modalidades, em que uma pressão mantida aproximadamente equivalente a uma pressão dentro da fonte geotérmica é mantida por válvulas e bombas de controle de velocidade.
[0099] Em algumas modalidades, a pressão mantida é lida por sensores, que fornecem realimentação para as válvulas e bombas de controle de velocidade.
[00100] Em algumas modalidades, o método inclui a transferência, pelo segundo conjunto de trocadores de calor, de energia térmica a partir do sal fundido para energia elétrica, em que a referida transferência de energia térmica a partir do sal fundido para o silício fundido ou um vidro fundido inclui o aquecimento do silício fundido ou vidro fundido usando uma bobina de resistência elétrica que inclui a energia elétrica.
[00101] Em algumas modalidades, um estado do silício fundido ou vidro fundido inclui um líquido ou um sólido e em que qualquer silício fundido ou vidro fundido é misturado com nanopartículas.
[00102] Em outra modalidade, um aparelho de coleta de calor geotérmico compreende um trocador de calor configurado para transferir energia térmica entre um fluido salino e um sal fundido, o fluido salino sendo retirado de um aquífero geotérmico através de um poço de produção, em que o fluido salino permanece em um sistema de circuito fechado além do sal fundido, o sistema de circuito fechado se estendendo do poço de produção para um poço de injeção. O aparelho também pode incluir um tanque de armazenamento de sal fundido configurado para receber o sal fundido aquecido pelo trocador de calor. O aparelho também pode incluir o poço de injeção configurado para retornar o fluido salino para o aquífero geotérmico, em que o sistema de circuito fechado mantém uma pressão aproximadamente constante a partir do poço de produção para o poço de injeção.
[00103] Em outra modalidade, um sistema de gerenciamento de extração de calor geotérmico compreende uma bomba disposta dentro de um poço de extração. O sistema também pode incluir um primeiro sensor de pressão disposto dentro de uma fonte geotérmica. O sistema também pode incluir um segundo sensor de pressão disposto dentro do poço de extração. O sistema também pode incluir um trocador de calor configurado para transferir energia térmica entre o fluido salino e o sal fundido. O sistema também pode incluir um processador conectado à bomba e ao trocador de calor, o processador configurado para analisar a diferença nas leituras de pressão entre o primeiro sensor de pressão e o segundo sensor de pressão, instruir a bomba para ajustar uma primeira pressão dentro do poço de extração para corresponder a uma segunda pressão dentro da fonte geotérmica aumentando ou diminuindo uma taxa de fluxo do fluido salino dentro do poço de extração.
[00104] Além dos exemplos acima mencionados, várias outras modificações e alterações da invenção podem ser feitas sem se afastar da invenção.
Consequentemente, a divulgação acima não deve ser considerada como limitante e as reivindicações anexas devem ser interpretadas como abrangendo o verdadeiro espírito e todo o escopo da invenção.
Claims (26)
1. Método para coletar energia térmica a partir de um fluido salino, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: receber, por um primeiro conjunto de trocadores de calor, o fluido salino a partir da fonte geotérmica por meio de um poço de produção; transferir, pelo primeiro conjunto de trocadores de calor, energia térmica a partir do fluido salino para um sal fundido, em que o fluido salino permanece em um sistema de circuito fechado separado do sal fundido; bombear o sal fundido para um tanque de armazenamento de sal fundido quente; e retornar o fluido salino para a fonte geotérmica por meio de um poço de injeção.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: transferir o sal fundido a partir do tanque de armazenamento de sal fundido quente para um segundo conjunto de trocadores de calor configurados para alimentar uma turbina a vapor.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o sal fundido faz com que a água se transforme em vapor através do segundo conjunto de trocadores de calor, em que o vapor faz com que a turbina gire.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o vapor é direcionado para um condensador e torre de resfriamento.
5. Método, de acordo com a reivindicação 3,
CARACTERIZADO pelo fato de que o vapor é condensado e redirecionado de volta para a turbina como água para receber energia térmica a partir do segundo conjunto de trocadores de calor.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sal fundido aquecido pela energia térmica transferida a partir do fluido salino é distribuído para uma ou mais regiões em um parque industrial.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o sal fundido, subsequente à liberação de energia térmica para o parque industrial, é entregue de volta ao primeiro conjunto de trocadores de calor para fazer com que o sal fundido repita a transferência de energia térmica a partir do fluido salino para o sal fundido.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro conjunto de trocadores de calor controla uma velocidade do fluido salino.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido salino inclui uma temperatura entre aproximadamente 175 ºC e 800 ºC.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a taxa de fluxo de sal fundido é controlada por válvulas e bombas de controle de velocidade.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a taxa de fluxo de sal fundido é monitorada por sensores, que fornecem realimentação para as válvulas e bombas de controle de velocidade, que então mantêm uma pressão mantida aproximadamente equivalente a uma pressão dentro da fonte geotérmica.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1,
CARACTERIZADO pelo fato de que o sal fundido é misturado com nanopartículas.
13. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sal fundido e o fluido salino são separados por uma partição à base de basalto.
14. Método para coletar energia térmica a partir de um fluido salino, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: receber, por um primeiro conjunto de trocadores de calor, o fluido salino a partir de um poço de produção; transferir, pelo primeiro conjunto de trocadores de calor, energia térmica a partir do fluido salino para um sal fundido, em que o fluido salino permanece em um primeiro sistema de circuito fechado separado do sal fundido; bombear o sal fundido para um tanque de armazenamento de sal fundido quente; transferir, por um segundo conjunto de trocadores de calor, energia térmica do sal fundido para um fluido térmico, em que o sal fundido permanece em um segundo sistema de circuito fechado separado do fluido térmico; e retornar o fluido salino para uma fonte geotérmica por meio de um poço de injeção.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo conjunto de trocadores de calor troca energia térmica a partir do sal fundido para o óleo térmico.
16. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo conjunto de trocadores de calor troca energia térmica a partir do sal fundido para a água.
17. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que uma pressão mantida aproximadamente equivalente a uma pressão dentro da fonte geotérmica é mantida por válvulas e bombas de controle de velocidade.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que a pressão mantida é lida por sensores, que fornecem realimentação para as válvulas e bombas de controle de velocidade.
19. Método para coletar energia térmica a partir de um fluido salino, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: receber, por um primeiro conjunto de trocadores de calor, o fluido salino a partir de um poço de produção; transferir, pelo primeiro conjunto de trocadores de calor, energia térmica a partir do fluido salino para um sal fundido, em que o fluido salino permanece em um primeiro sistema de circuito fechado separado do sal fundido; bombear o sal fundido para um tanque de armazenamento de sal fundido quente; transferir, por um segundo conjunto de trocadores de calor, energia térmica do sal fundido para um silício fundido ou um vidro fundido, em que o sal fundido permanece em um segundo sistema de circuito fechado separado do silício fundido ou do vidro fundido; e retornar o fluido salino para uma fonte geotérmica por meio de um poço de injeção.
20. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo conjunto de trocadores de calor inclui eletrodos que usam energia criada dentro do segundo sistema de circuito fechado.
21. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que uma pressão mantida aproximadamente equivalente a uma pressão dentro da fonte geotérmica é mantida por válvulas e bombas de controle de velocidade.
22. Método, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que a pressão mantida é lida por sensores, que fornecem realimentação para as válvulas e bombas de controle de velocidade.
23. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: transferir, pelo segundo conjunto de trocadores de calor, energia térmica a partir do sal fundido para energia elétrica, em que a referida transferência de energia térmica a partir do sal fundido para o silício fundido ou um vidro fundido inclui o aquecimento do silício fundido ou do vidro fundido usando uma bobina de resistência elétrica que inclui a energia elétrica.
24. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que um estado do silício fundido ou vidro fundido inclui um líquido ou um sólido, e em que qualquer silício fundido ou vidro fundido é misturado com nanopartículas.
25. Aparelho de coleta de calor geotérmico, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um trocador de calor configurado para transferir energia térmica entre um fluido salino e um sal fundido, o fluido salino sendo extraído a partir de um aquífero geotérmico por meio de um poço de produção, em que o fluido salino permanece em um sistema de circuito fechado separado do sal fundido, o sistema de circuito fechado estendendo a partir do poço de produção até um poço de injeção; um tanque de armazenamento de sal fundido configurado para receber o sal fundido aquecido pelo trocador de calor; e o poço de injeção configurado para retornar o fluido salino para o aquífero geotérmico, em que o sistema de circuito fechado mantém uma pressão aproximadamente constante do poço de produção para o poço de injeção.
26. Sistema de gerenciamento de extração de calor geotérmico, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma bomba disposta dentro de um poço de extração; um primeiro sensor de pressão disposto dentro de uma fonte geotérmica; um segundo sensor de pressão disposto dentro do poço de extração; um trocador de calor configurado para transferir energia térmica entre fluido salino e sal fundido; e um processador conectado à bomba e ao trocador de calor, o processador configurado para: analisar a diferença nas leituras de pressão entre o primeiro sensor de pressão e o segundo sensor de pressão, instruir a bomba para ajustar uma primeira pressão dentro do poço de extração para corresponder uma segunda pressão dentro da fonte geotérmica por aumentar ou diminuir uma taxa de fluxo do fluido salino dentro do poço de extração.
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