Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Wärme aus heissem Gestein der Erdkruste und zur Umwand lung der gewonnenen Wärme in mechanische Energie, wobei ein senkrechter Schacht mit einem Durchmesser von 4-6 m abgeteuft wird.
Die Energiegewinnung ist eine für die Menschheit wichtige Aufgabe. Die fossilen Brennstoffe gehen der Erschöpfung entgegen, und die Ausnutzung nuklearer Energieträger ist umstritten.
Es ist wohl bekannt, dass die Erde in ihrem Innern grosse Energiemengen in Form von Wärme verwahrt hält. Die Wärme ist eine Form von Energie. Wenn man sie von Trägern einer höhern Temperatur zu Trägern einer niedrigen Temperatur fliessen lässt, so kann sie in mechanische Energie umgewandelt werden und dies mit um so grösserem Wirkungsgrad, je grösser die Temperaturdifferenz der beiden Träger ist.
An den wenigen Orten, wo z. B. heisse Quellen aus dem Innern der Erde auf die Oberfläche hervortreten, wird bewiesen, dass dieser Energievorrat auch lange vorhalten kann. Im Durchschnitt nimmt die Temperatur von der Oberfläche gegen das Innere der Erde um etwa 30C per 100 m zu, doch gibt es Gegenden, wo dieser Temperaturgradient viel grösser ist. So findet man z. B. in der Toscana in Italien in der Tiefe von 1 000 m Gestein, dessen Temperatur um 300"C liegt. Solche Verhältnisse sind für den Zweck der Wärmegewinnung selbstverständlich bedeutend günstiger, als wenn man im Gestein einer Gegend mit normalen Verhältnissen die Temperatur von 300 C erst auf etwa 10 000 m Tiefe findet.
Prinzipiell findet man überall in der Erdkruste heisses Gestein, wenn man tief genug bohrt. Um jedoch nicht zu tief bohren zu müssen, soll man an solchen Orten suchen, an welchen wenigstens - das Urgestein möglichst nahe an die Oberfläche kommt, - der Temperaturgradient möglichst hoch ist, - das Gestein fest ist und - wenig Horizontalspannungen vorhanden sind.
Das warme Erdinnere ist ein Energieträger, der im Gegensatz zu Erdgas, Ö1, Kohle und abbauwürdigem Uran durch den Menschen kaum erschöpft werden kann. Seine Ausnützung birgt im Gegensatz zu den Atomkraftwerken keine Verseuchungsgefahr.
Ein Verfahren zur Energiegewinnung aus Erdwärme ist in der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 1 812 348 beschrieben.
Der Wärmeträger einer niedrigem Temperatur als diejenige des heissen Gesteines der Erdkruste, auf welchen die Wärme vom Gestein übertragen werden soll, ist hier Freon F11 , dessen Siedepunkt bei 25"C liegt. Wegen dieses niedrigen Siedepunktes gegenüber Wasser erreicht man bei Verwendung von Freon schon in geringerer Tiefe als bei Verwendung von Wasser einen Dampfdruck, der genügt zur Umformung der Wärme in mechanische Energie. Diesem offensichtlichen Vorteil des Freon -Projektes stehen aber, insbesondere auch weil dort die Maschinen in der Tiefe vorgesehen sind, folgende Nachteile gegenüber: - Alle Elemente des Kraftwerkes sind im Boden in einer Tiefe von ungefähr 2 500 m verlegt. Zur Wartung dieser Elemente müssen Menschen in die Tiefe gehen. Dies verlangt verschiedene Einrichtungen, wie Aufzüge, Belüftung, Beleuchtung und Sicherheitsapparate.
- Mit einem Kugeldampfkessel, der in dem heissen Gestein eingesetzt ist, kann keine grosse Leistung erzielt werden, weil es sich dabei um eine punktförmige Wärmeentnahme aus dem Gestein handelt. Um die Kugel entsteht bald eine abgekühlte Isolierschicht.
- Freon ist kostspielig und, wenn es auch nicht giftig ist, so ist doch fraglich, ob seine Verwendung in diesem Fall mit Rücksicht auf die Hygiene zulässig sei.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zur Gewinnung von Wärme aus heissem Gestein der Erdkruste und zu deren Umwandlung in mechanische Energie vorzuschlagen, in welchem unter ausschliesslicher Verwendung von Wasser als Wärmeträger einer niedrigem Temperatur als diejenige des Gesteins, auf lange Zeit Wärme aus dem heissen Gestein der Erdkruste übertragen und in mechanische Energie umgewandelt wird.
Dies wird erfindungsgemäss durch das eingangs erwähnte Verfahren dadurch erreicht, dass der Schacht während des Abteufens gekühlt wird und von dem unteren Bereich des gekühlten Schachtes in das umliegende, 100400'C heisse Gestein eine Mehrzahl von radial auslaufenden Kanälen mit einem Durchmesser von höchstens 60 cm in annähernd horizontaler Lage gebohrt wird, dass in die Kanäle Speiseröhren gelegt werden und über diese Speiseröhren bis zu den äusseren Enden der Kanäle Wasser einer niedrigeren Temperatur als diejenige des Gesteines zugeführt wird, wonach die Wärme aus dem heissen Gestein durch Leitung und Konvektion auf das Wasser, das sich in den Kanälen um die Speiseröhre herum befindet und von dem äusseren Ende jedes Kanals gegen den Schacht hin zurückfliesst, übertragen wird,
bis das Wasser in den Kanälen den Siedepunkt erreicht hat und teilweise verdampft, dass der Dampf vom Wasser in je einem im Schacht an jeder Kanaleintrittsseite angeordneten Dampfsammelkopf abgeschieden und in den Schacht eingelassen wird, wonach er aus dem Schacht entnommen und einer an der Erdoberfläche befindlichen Dampfturbine zugeführt wird.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt eines Schachtes mit von innerhalb seiner unteren Hälfte radial auslaufenden Kanälen,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der vom Schacht schraubenlinienförmig auslaufenden Kanäle, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung derselben von oben gesehen.
Um in die wärmeren Schichten der Erdkruste zu gelangen, wird ein senkrechter Schacht 1 eines Durchmessers von 4-6 m abgeteuft. Normalerweise bohrt man so lange, bis die mechanische Widerstandsfähigkeit des Gesteines, das unter einem hohen Druck steht, zur Weiterbildung des Schachtes nicht mehr ausreicht Zum Abteufen des Schachtes 1 wird eine besondere Maschinerie gebraucht, die verschiedenartig konstruiert werden kann. Eine dieser Möglichkeiten besteht in einer Bohmiaschinerle, die von der Oberfläche aus hydraulisch gesenkt und gehoben werden kann, wozu sie an einem Zylinder aufgehängt ist. Der Zylinder ist der Länge nach aus Glie dem zug- und druckfest zusammengesetzt.
Die Glieder haben vorzugsweise solche Abmessungen, dass sie bequem per Bahn oder per Lastwagen transportiert werden können, also etwa 3 m Durchmesser und 10 m Länge. Der Durchmesser.des Schachtes ist, wie schon oben erwähnt, grösser als derjenige des Zylinders. Mit dem Fortschreiten des Abteufvorganges werden oben, an der Erdoberfläche, Stück um Stück solcher Glieder angefügt.
Wenn der Zylinder jene Länge erreicht hat, bei der sein Gewicht zusammen mit der Maschinerie die zulässige Grenze erreicht hat, und wenn man noch weiter abteufen will, so fügt man weiter solche Glieder an, welche sich durch Festklemmen an der Schachtwand selbst tragen und dabei durch eigene Hydraulik den Bewegungen des Zylinders folgen.
Die Energiezufuhr für die Maschinerie erfolgt durch Press luft über Pressluftmotoren, vorzugsweise Turbinen.
Für den Verkehr zwischen Abteufstelle und Erdoberfläche dient eine zweigleisige, elektrische Einschienenbahn im Innern des Zylinders, deren Wagen angetriebene oder gebremste Räder beiderseits der Schiene aufweisen, um als Reaktion auf das Gewicht der Wagen eine genügend grosse Reibung zu erzeugen. Die Hauptaufgabe dieser Eisenbahn ist der Transport des Aushubmatenals durch rasch aufeinanderrolgende, eher kleine Wagen, welche über Ort samt einem Stück Schiene von einem Geleise ins andere gedreht werden, dort ganz nach unten gehen, um durch Greifer beladen zu werden, die z. B.
von oben mittelst Fernsehens bedient werden.
Für den gelegentlichen Transport schwerer Gegenstände können einige solcher Standardwagen zusammengekoppelt werden.
Diese Operationen erfolgen im heissen Gestein ohne Beisein von Menschen, allerdings in kalter Abluft der Druckluftmotoren, welche die Maschinerie antreiben. Für Unterhaltsarbeiten und Reparaturen wird der Zylinder so weit gehoben, dass die Maschinerie in einen bereits genügend gekühlten Teil des Schachtes zu hängen kommt, so dass die Menschen dazu gelangen können.
Während der Abteufarbeiten müssen die Gesteinsmassen um den Schacht abgekühlt werden. Die Kühlung kann durch Verdampfung von Wasser erfolgen, und zwar dadurch, dass man Wasser an die Schachtwand spritzt, an ihr herunter laufen lässt, unten auffängt und zu einer Umlaufpumpe leitet.
Am unteren Ende des Zylinders, wo die Wärme am grössten ist, kann ein zweiter Zylinder mit einem kleinen Abstand von der Schachtwand an den ersten gehängt werden. Der Zwischenraum zwischen der Schachtwand und diesem Zylinder wird in Sektionen eingeteilt und zwischen den Sektionen mit Dichtungen versehen, die mit Pressluft aufgeblasen werden können und so die Sektionen voneinander trennen. Durch Pumpen wird oben Wasser an die Schachtwand jeder Sektion gespritzt und unten wärmer weggesaugt. Die Rückkühlung erfolgt durch Verdampfung. Der Dampf wird komprimiert durch luftturbinengetriebene Kompressoren und schliesslich nach oben geleitet.
Nach Abschluss des Abteufens wird der Schacht durch Wärme entnahme auf ungefähr konstanter Temperatur gehalten.
Nun werden in seiner untern Zone durch den abgekühlten Teil radiale Kanäle 2 in das heisse Gestein gebohrt, dessen Temperatur zwischen 100 und 4000C liegen mag.
Der Durchmesser dieser Kanäle liegt mit Vorteil zwischen 10 und 20 cm, kann aber bis etwa 60 cm messen. Die Länge jedes Kanals 2 beträgt 500 bis 3 000 m. Die Kanäle 2 sind von der horizontalen Ebene etwas abwärts geneigt. Der Winkel dieser Neigung soll 100 nicht überschreiten. Die Anzahl der Kanäle soll in die Hunderte gehen, da man wegen der beschränkten Leitfähigkeit des Gesteines je Meter Kanal nur wenig Wärme bekommt. Diese Kanäle sollen vom Schacht aus nach allen Richtungen weisen und aus praktischen Gründen ist eine schraubenlinienförmige Anordnung mit einer Ganghöhe in der Grössenordnung von 100 m am besten geeignet.
Zum Bohren der Kanäle 2 werden Maschinen entwickelt, die man Maulwurfbohrmaschinen nennen kann und die durch Pressluft getrieben werden. Sie sollen, die angefangene Bohrrichtung beibehaltend, gerade Löcher bohren. Solche Bohrmaschinen müssen im heissen Gestein funktionsfähig sein. Durch den Bohrer wird der ganze Aushub zu Mehl geschlagen, das durch Luft hinter die Maschine geblasen wird, wonach dieses Bohrklein von einer hin- und herwandernden Schaufel zu den Wagen der Eisenbahn transportiert wird, die auf die Bedürfnisse des Bohrens der Kanäle umgestellt wurde. Die Aufnahme des Bohrkleins aus den Strahlkanälen soll wenn möglich automatisiert werden.
Die Maulwurfbohrmaschinen müssen autonom arbeiten in dem Sinn, dass die Kraft, um vom Schacht zur Bohrstelle zu schreiten, sowie der Bohrdruck, von der Maschine selbst durch Ansperren an der Kanalwand erzeugt werden. Die Bohrmaschine ist durch ein Drahtseil mit röhrenförmiger Seele mit einer Wickelspule verbunden, die sich im Schacht vor dem entsprechenden Loch befindet. Das während der Bohrarbeit hin- und hergehende Seil transportiert die vorgenannte Schaufel von der Maschine zum Schacht und zurück. Die aus einer Anlage auf der Erdoberfläche kommende Pressluft sehr hohen Druckes wird durch die Seele des Seiles zur Maulwurfbohrmaschine geleitet.
Wenn die Kanäle 2 fertig gebohrt sind, wird in jeden Kanal eine aus Gliedern bestehende Speisewasserröhre 4 gelegt, um Wasser in den betreffenden Kanal zu leiten. Hierauf wird der Zylinder herauf genommen. Am Eintrittsende jedes Kanales 2 werden dann im Schacht 1 Dampfsammelköpfe einzementiert, aus welchen die Speiseröhren 4 abgezweigt werden.
Der Schacht wird oben vor der Wasserspeisung dicht abgeschlossen. Nun wird Wasser einer niedrigem Temperatur als derjenigen des heissen Gesteines durch die Speiseröhren 4 in die Kanäle 2 eingeführt. Das geschieht so, dass das Wasser vorerst in den obersten Dampfkopf und aus ihm in den obersten Kanal geleitet wird. Jede Speiseröhre ist so dimensioniert, dass sie ein kleines Vielfach des Wassers leitet, das im Kanal verdampfen wird. Was nicht verdampft, läuft über in den nächst folgenden Dampfsammelkopf, von welchem eine Abzweigung in den nächst untern Kanal leitet. Die Kanäle mit ihren Dampfsammelköpfen können in mehrere Serien eingeteilt sein.
In jedem Kanal 2 fliesst das sich um die Speiseröhre 4 herum befindliche Wasser vom äussern Ende gegen das innere Ende des Kanales, wobei die Wärme aus dem heissen Gestein durch Leitung und Konvektion auf das Wasser übertragen wird. Das Wasser fliesst schwallweise durch den Kanal 2, und, da es je nach dem über ihm herrschenden Druck kälter ist als das Gestein, entnimmt es diesem Wärme, wobei das Wasser aus dem flüssigen Zustand in den Zustand des satten Dampfes überführt wird. Beim Durchströmen des Kanales 2 wird das Wasser immer reicher an Dampf. Im Dampfsammelkopf 3 wird es durch die Schwerkraft vom Dampf getrennt, wonach das ausgeschiedene Wasser mit dem von oben kommenden Wasser nach unten in den nächst unteren Dampfsammelkopf 3 fliesst und der Dampf frei in den Schacht austritt.
Wenn der Austritt aus dem Schacht geschlossen ist, steigt der Dampfdruck darin bis zu dem Wert, welcher der Temperatur des Gesteines entspricht. Der Dampf wird nun aus dem Schacht 1 entnommen und einer auf der Erdoberfläche befindlichen Dampfturbine 5 zugeführt. Solange kein Dampf entnommen wird, findet keine weitere Verdampfung des in den Kanälen 2 befindlichen Wassers statt. Je mehr Dampf entnommen wird, desto tiefer sinken Druck und Temperatur in den Kanälen 2 und desto intensiver wird die Verdampfung.
Die Wärme wird in diesem Verfahren von weit her durch den festen Körper, d. h. das Gestein, geleitet und geht dann in einem einzigen Übergang an das Fluidum, das Wasser, über.
Die auf lange Dauer per Meter Kanal entnehmbare Wärmemenge hängt mehrheitlich von der Zuleitfähigkeit des Gesteines ab. Aus einem grossen Kanal von z. B. 5 m Durchmesser kann also auf lange Dauer kaum mehr Wärme entnommen werden, als aus einem solchen kleinen Durchmesser von z. B.
20 cm. Da aber die anfangs entnehmbare Wärmeleistung offensichtlich proportional zum Durchmesser ist, ergibt sich, dass ein grosser Kanal schneller abgekühlt werden kann als ein kleiner. Der Schacht kann abgekühlt werden und die Wärmeentnahmekanäle können auf lange Zeit Wärme liefern.
Die Kanäle 2 sind vom Schacht 1 aus leicht nach unten geneigt, damit keine Luft darin bleibe, doch soll diese Neigung klein sein, damit der statische Druck am Ende des Kanales 2 nur wenig grösser sei als am Anfang.
Ein solches Kraftwerk funktioniert im wesentlichen wie ein anderes thermisches Kraftwerk, insbesondere auch was die Kondensation abelangt. Es ist ausserordentlich elastisch.
Braucht man keine Energie, so entnimmt man keinen Dampf, und der Druck steigt im Schacht 1 auf ein Maximum. Die Dampfentnahme kann plötzlich einsetzen, der Druck fällt ab und die Wasserverdampfung in den Kanälen 2 steigt von selbst an nach Massgabe der Dampfentnahme. Das Kondensat wird durch fnsches Speisewasser ergänzt wieder in das System eingespeist.
In Zeiten geringer Entnahme des Dampfes erholt sich die Anlage und wird wieder bereit für maximale Leistung, indem die Temperatur der grossen Wassermasse steigt und indem die Wärme zentrisch gegen die Entnahmekanäle fliessend, das Gestein in deren Nähe wieder auf höhere Temperatur bringt.
The invention relates to a method for obtaining heat from hot rock in the earth's crust and for converting the heat obtained into mechanical energy, with a vertical shaft with a diameter of 4-6 m being sunk.
The generation of energy is an important task for mankind. Fossil fuels are approaching depletion and the use of nuclear fuels is controversial.
It is well known that the earth holds large amounts of energy in the form of heat. Heat is a form of energy. If it is allowed to flow from carriers at a higher temperature to carriers at a lower temperature, it can be converted into mechanical energy and this with greater efficiency, the greater the temperature difference between the two carriers.
In the few places where z. B. hot springs from inside the earth emerge on the surface, it is proven that this energy supply can last for a long time. On average, the temperature increases from the surface to the interior of the earth by about 30C per 100 m, but there are areas where this temperature gradient is much greater. So one finds z. B. in Toscana in Italy at a depth of 1,000 m of rock, the temperature of which is around 300 ° C. Such conditions are of course significantly more favorable for the purpose of heat generation than if the temperature of 300 ° C. is used in the rock in an area with normal conditions C is only found at a depth of about 10,000 m.
In principle, hot rock can be found anywhere in the earth's crust if you drill deep enough. In order not to have to drill too deep, however, one should look for places where at least - the primary rock comes as close as possible to the surface, - the temperature gradient is as high as possible, - the rock is solid and - there are few horizontal stresses.
The warm interior of the earth is a source of energy that, unlike natural gas, oil, coal and minable uranium, can hardly be used up by humans. In contrast to nuclear power plants, its use does not pose a risk of contamination.
A method for generating energy from geothermal energy is described in German Offenlegungsschrift No. 1,812,348.
The heat carrier of a lower temperature than that of the hot rock in the earth's crust, to which the heat is to be transferred from the rock, is here Freon F11, whose boiling point is 25 "C. Because of this low boiling point compared to water, when using Freon, in At a lower depth than when using water, a vapor pressure sufficient to convert the heat into mechanical energy. However, this obvious advantage of the Freon project is offset by the following disadvantages, especially because the machines are provided there in depth: - All elements of the The power plant is buried in the ground at a depth of about 2,500 meters, and maintenance of these elements requires people to go deep, which requires various facilities such as elevators, ventilation, lighting and safety devices.
- With a spherical steam boiler that is inserted into the hot rock, no great performance can be achieved because it is a point-like heat extraction from the rock. A cooled insulating layer soon forms around the sphere.
- Freon is expensive and, while it is not poisonous, it is questionable whether its use in this case is permissible for reasons of hygiene.
The invention is based on the object of avoiding the above-mentioned disadvantages and proposing a method for extracting heat from hot rock in the earth's crust and converting it into mechanical energy, in which the sole use of water as a heat carrier has a lower temperature than that of the rock , for a long time heat is transferred from the hot rock in the earth's crust and converted into mechanical energy.
This is achieved according to the invention by the method mentioned at the beginning in that the shaft is cooled during the sinking and a plurality of radially tapering channels with a diameter of at most 60 cm from the lower area of the cooled shaft into the surrounding, 100400'C hot rock an approximately horizontal position is drilled so that esophagus are placed in the channels and water at a lower temperature than that of the rock is fed through these esophagus to the outer ends of the channels, after which the heat from the hot rock is transferred to the water by conduction and convection, which is located in the canals around the esophagus and flows back from the outer end of each canal towards the duct, is transmitted,
until the water in the canals has reached boiling point and partially evaporates, so that the steam is separated from the water in a steam collecting head arranged in the shaft on each channel inlet side and admitted into the shaft, after which it is removed from the shaft and a steam turbine located on the surface of the earth is fed.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing, for example. Show it:
1 shows a section of a shaft with channels tapering radially from within its lower half,
FIG. 2 shows a schematic representation of the channels running out helically from the shaft, and FIG
Fig. 3 is a schematic representation of the same seen from above.
To get into the warmer layers of the earth's crust, a vertical shaft 1 with a diameter of 4-6 m is sunk. Normally, one drills until the mechanical resistance of the rock, which is under high pressure, is no longer sufficient for further development of the shaft. To sink the shaft 1 special machinery is required, which can be constructed in various ways. One of these possibilities is a bohemian machine that can be hydraulically lowered and raised from the surface, for which purpose it is suspended from a cylinder. The length of the cylinder is made up of joints resistant to tension and compression.
The links are preferably of such dimensions that they can be conveniently transported by train or truck, i.e. about 3 m in diameter and 10 m in length. As already mentioned above, the diameter of the shaft is greater than that of the cylinder. As the sinking process progresses, such links are added piece by piece to the top of the earth's surface.
When the cylinder has reached the length at which its weight, together with the machinery, has reached the permissible limit, and if one wants to sink even further, one continues to add such members which are self-supporting by being clamped to the shaft wall and thereby through own hydraulics follow the movements of the cylinder.
The energy for the machinery is supplied by compressed air via compressed air motors, preferably turbines.
A double-track, electric monorail is used for the traffic between the sinkhole and the surface of the earth, the carriages of which have driven or braked wheels on both sides of the rail in order to generate sufficient friction as a reaction to the weight of the carriages. The main task of this railway is the transport of the excavated material by rapidly rolling, rather small wagons, which are rotated from one track to the other over place including a piece of rail, go all the way down there to be loaded by grabs, the z. B.
operated from above by means of television.
Some of these standard trolleys can be coupled together for the occasional transport of heavy objects.
These operations take place in the hot rock without people being present, but in cold exhaust air from the compressed air motors that drive the machinery. For maintenance work and repairs, the cylinder is raised so far that the machinery is hung in a part of the shaft that is already sufficiently cooled so that people can access it.
During the sinking work, the rock masses around the shaft must be cooled. Cooling can be done by evaporation of water, namely by spraying water onto the shaft wall, allowing it to run down it, collecting it at the bottom and feeding it to a circulation pump.
At the lower end of the cylinder, where the heat is greatest, a second cylinder can be hung on the first at a small distance from the shaft wall. The space between the shaft wall and this cylinder is divided into sections and between the sections provided with seals that can be inflated with compressed air and thus separate the sections from each other. Pumps spray water onto the manhole wall of each section at the top and suck it away warmer at the bottom. The recooling takes place by evaporation. The steam is compressed by air turbine-driven compressors and then directed upwards.
After the sinking is complete, the shaft is kept at an approximately constant temperature by extracting heat.
Radial channels 2 are now drilled into the hot rock in its lower zone through the cooled part, the temperature of which may be between 100 and 4000C.
The diameter of these channels is advantageously between 10 and 20 cm, but can measure up to about 60 cm. The length of each channel 2 is 500 to 3,000 m. The channels 2 are inclined slightly downwards from the horizontal plane. The angle of this inclination should not exceed 100. The number of channels is said to be in the hundreds, since due to the limited conductivity of the rock per meter of channel, only little heat is received. These channels should point in all directions from the shaft and for practical reasons a helical arrangement with a pitch of the order of 100 m is best suited.
For drilling the ducts 2, machines are being developed which can be called mole drilling machines and which are driven by compressed air. You should drill straight holes, maintaining the drilling direction you have started. Such drilling machines must be functional in hot rock. The drill turns all the excavation into flour, which is blown by air behind the machine, after which this cuttings are transported by a reciprocating shovel to the wagons of the railway, which has been adapted to the needs of drilling the canals. The uptake of cuttings from the jet channels should be automated if possible.
The mole drilling machines must work autonomously in the sense that the force to move from the shaft to the drilling site, as well as the drilling pressure, are generated by the machine itself by locking it against the canal wall. The drill is connected by a wire rope with a tubular core to a winding spool, which is located in the shaft in front of the corresponding hole. The rope, which moves back and forth during the drilling work, transports the aforementioned shovel from the machine to the shaft and back. The very high pressure compressed air coming from a system on the earth's surface is passed through the core of the rope to the mole drill.
When the channels 2 have been drilled, a feed water pipe 4 consisting of sections is placed in each channel in order to conduct water into the relevant channel. The cylinder is then taken up. At the entry end of each channel 2, steam collecting heads are then cemented in the shaft 1, from which the esophagus 4 are branched off.
The shaft is tightly sealed at the top in front of the water supply. Now water of a lower temperature than that of the hot rock is introduced through the esophagus 4 into the channels 2. This is done in such a way that the water is initially directed into the uppermost steam head and from there into the uppermost channel. Each esophagus is sized to carry a small multiple of the water that will evaporate in the canal. Anything that does not evaporate overflows into the next following steam collecting head, from which a branch leads into the next lower channel. The channels with their steam collecting heads can be divided into several series.
In each channel 2, the water around the esophagus 4 flows from the outer end towards the inner end of the channel, the heat from the hot rock being transferred to the water by conduction and convection. The water flows gushingly through the channel 2, and since it is colder than the rock depending on the pressure above it, it takes heat from it, whereby the water is converted from the liquid state into the state of saturated steam. When flowing through channel 2, the water becomes richer in steam. In the steam collecting head 3 it is separated from the steam by gravity, after which the separated water flows down with the water coming from above into the next lower steam collecting head 3 and the steam emerges freely into the shaft.
When the outlet from the shaft is closed, the vapor pressure in it rises to the value that corresponds to the temperature of the rock. The steam is then taken from the shaft 1 and fed to a steam turbine 5 located on the surface of the earth. As long as no steam is withdrawn, no further evaporation of the water located in the channels 2 takes place. The more steam is withdrawn, the lower the pressure and temperature in the channels 2 and the more intense the evaporation.
In this process, the heat is drawn from far away through the solid body, i.e. H. the rock, is conducted and then passes over to the fluid, the water, in a single passage.
The amount of heat that can be extracted per meter of duct over a long period depends largely on the conductivity of the rock. From a large canal of z. B. 5 m diameter can therefore hardly be removed more heat in the long term than from such a small diameter of z. B.
20 cm. However, since the heat output that can be drawn off at the beginning is obviously proportional to the diameter, the result is that a large duct can be cooled more quickly than a small one. The shaft can be cooled and the heat extraction channels can provide heat for a long time.
The channels 2 are slightly inclined downwards from the shaft 1 so that no air remains in them, but this inclination should be small so that the static pressure at the end of the channel 2 is only slightly greater than at the beginning.
Such a power plant functions essentially like any other thermal power plant, especially with regard to condensation. It is extremely elastic.
If no energy is required, no steam is extracted and the pressure in shaft 1 rises to a maximum. The steam extraction can start suddenly, the pressure drops and the water evaporation in the channels 2 increases by itself according to the steam extraction. The condensate is replenished with fresh feed water and fed back into the system.
In times of low steam extraction, the system recovers and becomes ready for maximum performance again as the temperature of the large body of water rises and the heat flowing centrally against the extraction channels brings the rock in their vicinity to a higher temperature again.