CH707577A2 - Apparatus for producing geothermal energy. - Google Patents

Apparatus for producing geothermal energy. Download PDF

Info

Publication number
CH707577A2
CH707577A2 CH00404/13A CH4042013A CH707577A2 CH 707577 A2 CH707577 A2 CH 707577A2 CH 00404/13 A CH00404/13 A CH 00404/13A CH 4042013 A CH4042013 A CH 4042013A CH 707577 A2 CH707577 A2 CH 707577A2
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
medium
container
wellhead
heat
filling material
Prior art date
Application number
CH00404/13A
Other languages
German (de)
Inventor
Klaus Heller
Original Assignee
Klaus Heller
Catalin Teodoriu
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Klaus Heller, Catalin Teodoriu filed Critical Klaus Heller
Priority to CH00404/13A priority Critical patent/CH707577A2/en
Priority to EP14710786.6A priority patent/EP2954268A1/en
Priority to PCT/CH2014/000016 priority patent/WO2014121408A1/en
Publication of CH707577A2 publication Critical patent/CH707577A2/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • F24T10/10Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy

Abstract

Eine Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme aus einer Bohrung (1) mit einem Bohrlochkopf und einem Bohrgrund (2) umfasst eine Fördereinrichtung, womit ein Medium vom Bohrlochkopf zum Bohrgrund (2) sowie vom Bohrgrund (2) zum Bohrlochkopf förderbar ist. Die Vorrichtung umfasst weiter ein in den Bohrgrund (2) eingebrachtes Füllmaterial (40), womit Wärme an das Medium übertragbar ist.A device for extracting geothermal heat from a well (1) having a wellhead and a well (2) comprises a conveyor whereby a medium from the wellhead to the well (2) and from the well (2) to the wellhead is recoverable. The device further comprises a filling material (40) introduced into the drilling base (2), with which heat can be transferred to the medium.

Description

Technisches GebietTechnical area

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme aus einer Bohrung mit einem Bohrlochkopf und einem Bohrgrund, umfassend eine Fördereinrichtung, womit ein Medium vom Bohrlochkopf zum Bohrgrund sowie vom Bohrgrund zum Bohrlochkopf förderbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung von Erdwärme. The invention relates to a device for obtaining geothermal heat from a wellbore having a wellhead and a bottom, comprising a conveyor, whereby a medium from the wellhead to the wellbore and the wellbore to the wellhead is eligible. Furthermore, the invention relates to a method for obtaining geothermal heat.

Stand der TechnikState of the art

[0002] Die Gewinnung von Energie aus Erdwärme ist seit langem bekannt. Dazu wird in eine Bohrung ein Wärmeträgermedium geführt, um dies am Bohrgrund von der erhöhten Temperatur im Bohrgrund zu erwärmen und anschliessend an die Oberfläche zurück zu pumpen, wo die Wärmeenergie umgesetzt wird. The extraction of energy from geothermal heat has long been known. For this purpose, a heat transfer medium is fed into a bore in order to heat this at the bottom of the elevated temperature in the bottom of the well and then pump it back to the surface, where the heat energy is converted.

[0003] Um die geothermische Energiegewinnung zu optimieren sind verschiedenste Entwicklungen vorgenommen worden. In order to optimize the geothermal energy production various developments have been made.

[0004] So zeigt zum Beispiel die EP 2 189 731 A1 eine solche geothermale Sonde. Die Vorrichtung umfasst ein abwärts gerichtetes Förderrohr, welches in einen sich im Erdreich befindlichen Behälter führt, sowie ein aufwärts gerichtetes Förderrohr, womit ein geschlossener Kreislauf für ein Medium (zum Beispiel Wasser) gebildet wird. Die Vorrichtung kann durch natürliche Zirkulation oder alternativ durch eine Pumpe betrieben sein. For example, EP 2 189 731 A1 shows such a geothermal probe. The apparatus comprises a downwardly directed conveyor tube which leads into a container in the ground and an upwardly directed conveyor tube, whereby a closed circuit for a medium (for example water) is formed. The device may be operated by natural circulation or alternatively by a pump.

[0005] Die DE 3 029 900 A1 betrifft einen Wärmetauscher zur Nutzung der Erdwärme, mit einem in einem Bohrloch eingebrachten Heizkessel, welcher über ein Ventil thermostatgesteuert oder nach dem Sturzflaschenprinzip gefüllt wird. Der Kessel wird über ein Fallrohr gefüllt, während der sich bildende Dampf über ein isoliertes Steigrohr nach oben abgeleitet wird. DE 3 029 900 A1 relates to a heat exchanger for use of geothermal energy, with a introduced in a borehole boiler, which is thermostatically controlled by a valve or filled according to the lint principle. The boiler is filled via a downpipe, while the forming steam is discharged upwards via an insulated riser pipe.

[0006] Die bekannten Vorrichtungen zur Gewinnung von geothermischer Energie haben den Nachteil, dass sie einen zu kleinen Wirkungsgrad aufweisen respektive eine zu geringe Wärmeleistung respektive elektrische Leistung erzeugen. The known devices for the production of geothermal energy have the disadvantage that they have a too low efficiency respectively generate too low heat output respectively electrical power.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende Vorrichtung zur geothermischen Energiegewinnung zu schaffen, womit eine hohe Leistung erzeugbar ist. The object of the invention is to provide a device belonging to the aforementioned technical field for geothermal energy production, whereby a high performance can be generated.

[0008] Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung umfasst die Vorrichtung weiter ein in den Bohrgrund eingebrachtes Füllmaterial, womit Wärme, vorzugsweise über einen Behälter, insbesondere über einen Dampfdruckbehälter, an das Medium übertragbar ist. The solution of the problem is defined by the features of claim 1. According to the invention, the device further comprises a filling material introduced into the drilling base, with which heat, preferably via a container, in particular via a vapor pressure vessel, can be transferred to the medium.

[0009] In einem Verfahren zur Gewinnung von Erdwärme aus einer Bohrung mit einem Bohrlochkopf und einem Bohrgrund wird mit einer Transporteinrichtung ein Medium vom Bohrlochkopf zum Bohrgrund und anschliessend vom Bohrgrund zum Bohrlochkopf gefördert, wobei Wärme von einem in den Bohrgrund eingelassenen Füllmaterial an das Medium übertragen wird. In a method for obtaining geothermal heat from a wellbore hole with a wellbore, a medium is conveyed from the wellhead to the wellbore and then from the wellbore to the wellhead with a transport means, heat being transferred from a fill material buried in the wellbore to the medium becomes.

[0010] Beim Füllmaterial handelt es sich vorzugsweise um ein Schüttgut oder um einen fliessfähigen Feststoff. Alternativ können zur Wärmeübertragung an den Behälter auch sogenannte Wärmerohre oder Heatpipes eingesetzt werden. Mit solchen Wärmeüberträger wird eine hohe Wärmestromdichte von der Umgebung an den Behälter ermöglicht. Die konkrete Ausgestaltung solcher Wärmerohre ist dem Fachmann hinreichend bekannt. The filler material is preferably a bulk material or a flowable solid. Alternatively, so-called heat pipes or heat pipes can be used for heat transfer to the container. With such a heat exchanger, a high heat flux density is made possible from the environment to the container. The specific embodiment of such heat pipes is well known to the skilled person.

[0011] Der Bohrlochkopf bezeichnet dabei den Eintritt des Bohrlochs an der Oberfläche des Geländes oder die Mündung des Bohrlochs. The wellhead refers to the entry of the borehole at the surface of the terrain or the mouth of the borehole.

[0012] Mit dem Füllmaterial wird ein Wärmetransport von der Umgebung des Bohrgrundes an das Medium verbessert. Dazu weist das Füllmaterial vorzugsweise einen hohen Wärmeleitkoeffizienten und/oder eine hohe spezifische Wärmekapazität auf. Mit dem hohen Wärmeleitkoeffizienten wird ein effizienter Wärmetransport zum Medium, respektive über den Dampfdruckbehälter zum Medium erreicht. Durch die hohe spezifische Wärmekapazität wird zudem eine hohe Wärmetransportleistung erreicht. Das Füllmaterial kann zudem das Bohrloch, insbesondere im Betrieb der Wärmegewinnung, stabilisieren und stützen. With the filler, a heat transfer from the environment of the bottom of the well to the medium is improved. For this purpose, the filling material preferably has a high thermal conductivity coefficient and / or a high specific heat capacity. With the high coefficient of thermal conductivity, an efficient heat transfer to the medium, respectively via the vapor pressure vessel to the medium is achieved. Due to the high specific heat capacity, a high heat transfer capacity is achieved. The filler material can also stabilize and support the wellbore, especially during heat recovery operation.

[0013] Unter dem Begriff «Bohrung» wird mindestens ein Bohrloch im Erdreich oder Gestein verstanden, welches in eine Tiefe ragt, in welcher eine erhöhte Temperatur gegenüber der Oberfläche herrscht. Eine Bohrung muss nicht zwingend senkrecht sein, sondern kann auch zur horizontalen einen Winkel von bis zu 90° aufweisen. Der Bohrungsdurchmesser kann unterschiedlich bemessen und den Umständen angepasst sein. Ein Durchmesser kann zum Beispiel zwischen wenigen Zentimetern, zum Beispiel zwischen 10 und 30 cm, bis hin zu einem Meter oder mehr betragen. Es ist auch möglich, dass eine Bohrung nicht einen einzigen Durchmesser aufweist, sondern mehrere. So kann der Bohrungsdurchmesser zum Beispiel vom Beginn der Bohrung an respektive vom Bohrlochkopf an der Erdoberfläche hin zum Bohrgrund, das heisst, am tiefsten Punkt der Bohrung, kontinuierlich abnehmen. The term "bore" is understood to mean at least one borehole in the soil or rock, which projects into a depth in which there is an elevated temperature relative to the surface. A hole does not necessarily have to be vertical, but can also have an angle of up to 90 ° to the horizontal. The bore diameter can be sized differently and adapted to the circumstances. A diameter may, for example, be between a few centimeters, for example between 10 and 30 cm, up to a meter or more. It is also possible that a bore does not have a single diameter, but several. For example, the bore diameter may continuously decrease from the beginning of the bore to the wellhead, that is, at the lowest point of the bore.

[0014] Die Fördereinrichtung stellt den Mediumtransport sicher. Einerseits dient die Fördereinrichtung der Förderung des Mediums vom Bohrlochkopf zum Bohrgrund, wo das Medium über das Füllmaterial aufgewärmt oder verdampft wird. Anschliessend wird das erwärmte oder verdampfte Medium über die Fördereinrichtung wieder zum Bohrlochkopf transportiert, wo die Wärmeenergie des Medium genutzt wird. Die Nutzung kann dabei vielfältig sein. Je nach Wärmemenge kann damit eine Turbine zur Stromproduktion betrieben werden. Weiter kann die Wärmeenergie auch direkt, oder über einen Wärmetauscher geführt, zum Heizen von Gebäuden oder zur Warmwasseraufbereitung verwendet werden. Dem Fachmann sind weitere Anwendungsgebiete bekannt. The conveyor ensures the transport of media. On the one hand, the conveyor serves to convey the medium from the wellhead to the bottom of the well, where the medium is warmed or vaporized via the filler. Subsequently, the heated or vaporized medium is transported via the conveyor back to the wellhead, where the heat energy of the medium is used. The usage can be manifold. Depending on the amount of heat can thus be operated a turbine for electricity production. Furthermore, the heat energy can also be used directly, or via a heat exchanger, to heat buildings or to heat water. The person skilled in the art is familiar with further fields of application.

[0015] Die Fördereinrichtung muss nicht zwingend über einen Antrieb, wie zum Beispiel einen Elektromotor oder dergleichen, verfügen. Es ist auch denkbar, dass der Transport des Medium zum Beispiel durch einen Dichteunterschied zwischen dem kalten Medium und dem erwärmten Medium erreicht wird. The conveyor does not necessarily have a drive, such as an electric motor or the like, have. It is also conceivable that the transport of the medium is achieved for example by a density difference between the cold medium and the heated medium.

[0016] Ebenso muss die Fördereinrichtung nicht zwingend über eine Rohrleitung verfügen. In einer Ausführung können zum Beispiel lediglich zwei separate Bohrlöcher vorgesehen sein, wobei im Bohrgrund ein Füllmaterial eingelassen wird. Das Medium wird anschliessend in das erste Bohrloch geführt und gelangt, zum Beispiel dampfförmig, durch das zweite Bohrloch wieder zurück an die Oberfläche. Likewise, the conveyor does not necessarily have a pipe. In one embodiment, for example, only two separate holes may be provided, wherein in the bottom of a filling material is embedded. The medium is then guided into the first borehole and passes, for example in vapor form, back through the second borehole back to the surface.

[0017] In einem Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme wird in eine Bohrung ein Füllmaterial gegeben, womit Wärme vom Füllmaterial an ein Medium übertragbar ist. In a method for producing a device for obtaining geothermal heat, a filling material is placed in a bore, whereby heat from the filler material is transferable to a medium.

[0018] Das Medium kann zum Beispiel in direktem Kontakt mit dem Füllmaterial sein. In diesem Fall ist das Füllmaterial vorzugsweise porös oder liegt als Schüttgut vor, so dass eine möglichst grosse Oberfläche erhalten wird, welche eine entsprechend grosse Wärmeübertragung mit dem Medium ermöglicht. In diesem Fall ist das Medium vorzugsweise Wasser. Wasser hat mehrere Vorzüge, nämlich die hohe spezifische Wärmekapazität, die hohe Verdampfungswärme und niedrige Viskosität bei relativ hohem Siedepunkt. Aufgrund der Umweltverträglichkeit kann Wasser zudem eben in offenen Kreisläufen eingesetzt werden. The medium may, for example, be in direct contact with the filling material. In this case, the filler is preferably porous or is present as bulk material, so that the largest possible surface is obtained, which allows a correspondingly large heat transfer with the medium. In this case, the medium is preferably water. Water has several advantages, namely the high specific heat capacity, the high heat of vaporization and low viscosity at a relatively high boiling point. Due to its environmental compatibility, water can also be used in open circuits.

[0019] Vorzugsweise ist das Medium aber in einem geschlossenen Kreislauf geführt. Damit können einerseits Kontaminationen des Bohrgrundes, aber auch des Mediums vermieden werden. Des Weiteren wird damit eine weitgehend freie Wahl des Mediums erreicht, da das Medium ja mit dem Erdreich nicht in Kontakt kommt. So können auch Öle, wie zum Beispiel Mineralöle, Synthetiköle oder biologische Öle und andere dem Fachmann bekannte Medien, welche als Wärmeträger geeignet sind, eingesetzt werden. Beim Einsatz von Wasser können damit auch Zusätze, wie Frostschutz, Salze zur Gefrierpunktsenkung etc. zugegeben werden. Preferably, however, the medium is guided in a closed circuit. Thus, on the one hand contamination of the bottom, but also of the medium can be avoided. Furthermore, a largely free choice of the medium is achieved because the medium does not come into contact with the soil. Thus, oils, such as mineral oils, synthetic oils or biological oils and other media known to those skilled in the art, which are suitable as heat transfer can be used. When using water, it is also possible to add additives such as antifreeze, salts to lower the freezing point, etc.

[0020] Bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen Behälter mit einer Behälterwandung, einem Mediumeinlass und einem Mediumauslass, wobei die Behälterwandung in wärmeleitender Verbindung mit dem Füllmaterial steht und der Mediumeinlass und der Mediumauslass mediumführend mit der Fördereinrichtung verbunden sind. Preferably, the device comprises a container having a container wall, a medium inlet and a medium outlet, wherein the container wall is in heat-conducting connection with the filling material and the medium inlet and the medium outlet are connected medium leading to the conveyor.

[0021] Vorzugsweise wird ein Behälter mit einem Mediumeinlass und einem Mediumauslass in wärmeleitendem Kontakt in das Füllmaterial eingebettet. Bevorzugt wird dazu zuerst der Behälter im Bereich des Bohrgrunds platziert, um anschliessend das Füllmaterial einzutragen. In Varianten kann auch zuerst das Füllmaterial eingetragen werden, um anschliessend den Behälter zu positionieren. Preferably, a container having a medium inlet and a medium outlet is embedded in heat-conducting contact in the filling material. For this purpose, the container is preferably first placed in the region of the bottom of the well, in order subsequently to introduce the filling material. In variants, the filling material can first be entered in order to then position the container.

[0022] Über den Mediumeinlass wird das aufzuwärmende Medium in den Behälter geführt. Im Behälter wird das Medium erwärmt und gelangt anschliessend durch den Mediumauslass wieder aus dem Behälter. Durch das Vorsehen eines Behälters wird nun ein geschlossener Mediumkreislauf ermöglicht. Das Füllmaterial muss in diesem Fall nicht zwingend porös sein respektive Zwischenräume aufweisen, sondern kann auch kompakt ausgebildet sein, womit die Wärmeleitung weiter erhöht werden kann. Zwischenräume oder Poren können aber auch mit einem, vorzugsweise wärmeleitenden, Medium gefüllt sein, so dass nicht zwingend ein kompaktes Füllmaterial vorgesehen sein muss. About the medium inlet, the medium to be heated is guided into the container. In the container, the medium is heated and then passes through the medium outlet again from the container. By providing a container now a closed medium circulation is made possible. In this case, the filling material does not necessarily have to be porous or have intermediate spaces, but may also be made compact, with which the heat conduction can be further increased. Gaps or pores can also be filled with a, preferably heat-conducting, medium, so that not necessarily a compact filler material must be provided.

[0023] Vorzugsweise wird das Medium vom Bohrlochkopf in einen sich am Bohrgrund befindlichen Behälter gefördert und anschliessend vom Behälter zum Bohrlochkopf gefördert, wobei die Wärme vom Füllmaterial über eine Behälterwandung des Behälters an das Medium übertragen wird. Damit wird eine physikalische Trennung des Füllmaterials und der Umgebung des Bohrgrundes vom Medium erreicht, womit das Medium frei gewählt werden kann. Dadurch kann das Medium auch vor Verunreinigungen geschützt werden, womit zum Beispiel eine Korrosion der Vorrichtung oder Verstopfungen und Beschädigungen vermieden werden können. Preferably, the medium is conveyed by the wellhead in a container located at the bottom of the well and then conveyed from the container to the wellhead, wherein the heat is transferred from the filler material via a container wall of the container to the medium. Thus, a physical separation of the filling material and the environment of the bottom of the well is achieved by the medium, with which the medium can be chosen freely. As a result, the medium can also be protected against contamination, with which, for example, corrosion of the device or blockages and damage can be avoided.

[0024] In Varianten kann auch auf den Behälter verzichtet werden. Es kann auch eine Zuleitung und eine Ableitung des Mediums im Bereich des Bohrgrunds U-förmig verbunden sein. In diesem Fall kann die Zuleitung im Bereich des Bohrgrunds auch spiralförmig geführt sein, um die Oberfläche für den Wärmeaustausch zu vergrössern und den zeitlichen Aufenthalt des Mediums im warmen Bereich der Bohrung zu vergrössern. In variants can be dispensed with the container. It can also be a supply line and a derivative of the medium in the area of the bottom hole U-shaped connected. In this case, the supply line in the region of the bottom of the well can also be spirally guided in order to increase the surface area for the heat exchange and to increase the time of the medium in the warm region of the bore.

[0025] Bevorzugt umfasst die Fördereinrichtung ein Fallrohr und ein Steigrohr, wobei das Fallrohr mit dem Mediumeinlass mediumführend verbunden ist und wobei das Steigrohr mit dem Mediumauslass mediumführend verbunden ist, wobei vorzugsweise das Fallrohr und das Steigrohr koaxial geführt sind. Preferably, the conveyor comprises a downcomer and a riser, wherein the downpipe is connected to the medium inlet medium leading and wherein the riser is connected medium leading to the medium outlet, wherein preferably the downpipe and the riser are coaxially guided.

[0026] Das Fallrohr kann dabei entweder über eine Pumpe mit dem Medium, oder nur über die Gewichtskraft des Mediums selbst gespiesen sein. Im Behälter angelangt, kann nämlich das Medium entweder nur aufgeheizt oder aber verdampft werden. Insbesondere im letzteren Fall, wenn das Medium im Behälter verdampft wird, hat dies zur Folge, dass die Dichte des Mediums massiv sinkt und mit Druck wieder an die Oberfläche geführt werden kann, so dass der hydrostatische Druck durch die Mediumsäule im Fallrohr dazu ausreichen kann. Natürlich kann zur Unterstützung respektive für eine bessere Regulierung dennoch eine Pumpe zum Speisen des Fallrohrs vorgesehen sein. Auch kann gegebenenfalls eine Pumpe am Ende des Steigrohrs vorgesehen sein, welche die Rückführung des Dampfes oder des erhitzten Mediums begünstigen respektive regulieren kann. Diese kann gegebenenfalls als Dampfpumpe ausgebildet sein. Das Steigrohr ist vorzugsweise wärmeisoliert, so dass ein Wärmeverlust während des Transportes des Dampfes respektive des aufgeheizten Mediums möglichst gering gehalten und eine möglichst grosse Wärmeausbeute erreicht werden kann. Für die Isolation sind dem Fachmann hinreichend Möglichkeiten bekannt, wie zum Beispiel durch einen Doppelmantel, eine Isolationsbeschichtung aus einem Faserwerkstoff, einem Wärmedämmschaum wie zum Beispiel Steinwolle, Glaswolle, Polystyrol und/oder Vakuum etc. In einer bevorzugten Ausführungsform können das Fallrohr und das Steigrohr koaxial geführt sein. The downpipe can be fed either via a pump with the medium, or only about the weight of the medium itself. Once in the container, the medium can either only be heated or evaporated. In particular, in the latter case, when the medium is evaporated in the container, this has the consequence that the density of the medium drops massively and can be led back to the surface with pressure, so that the hydrostatic pressure through the medium column in the downpipe can be sufficient. Of course, a pump for feeding the downpipe can still be provided to support respectively for better regulation. Also, if necessary, a pump may be provided at the end of the riser, which may favor or regulate the return of the steam or the heated medium. This may optionally be designed as a vapor pump. The riser is preferably thermally insulated, so that a heat loss during the transport of the steam or the heated medium kept as low as possible and the highest possible heat yield can be achieved. Sufficient possibilities are known to the person skilled in the art for isolation, such as, for example, a double jacket, an insulation coating made of a fiber material, a thermal insulation foam such as rock wool, glass wool, polystyrene and / or vacuum, etc. In a preferred embodiment, the downpipe and the riser pipe can be coaxial be guided.

[0027] In Varianten kann auch auf das Fallrohr verzichtet werden. Der Behälter kann in diesem Fall mit dem Medium versorgt werden, indem das Bohrloch mit dem Medium geflutet wird, so dass das Medium durch den hydrostatischen Druck über ein Ventil in den Behälter eindringen kann. Das Steigrohr und das Fallrohr müssen nicht zwingen koaxial geführt sein. Insbesondere wenn das Fallrohr einen Rohrfortsatz umfasst, kann es aus konstruktiven Gründen von Vorteil sein, wenn das Fallrohr und das Steigrohr nicht koaxial geführt sind. In variants can also be dispensed with the downpipe. In this case, the container can be supplied with the medium by flooding the borehole with the medium, so that the medium can penetrate into the container through the hydrostatic pressure via a valve. The riser pipe and the downpipe do not necessarily have to be guided coaxially. In particular, if the downpipe includes a pipe extension, it may be advantageous for structural reasons, if the downpipe and the riser are not guided coaxially.

[0028] Vorzugsweise umfasst das Fallrohr einen innerhalb des Behälters liegenden Rohrfortsatz, welcher insbesondere im Bereich eines Bohrlochkopfs eine Umlenkung zur Verteilung des Mediums umfasst. Damit kann das Medium gezielter in den Behälter geführt werden. Weiter kann damit gewährleistet werden, dass auch in einem verhältnismässig langen Behälter das Medium über den gesamten Behälter verteilt Wärme aufnehmen kann. Es soll insbesondere verhindert werden, dass der Behälter an einem unteren Ende überhitzt, so dass das eingetragene Medium zu früh verdampft und nicht bis zum unteren Ende des Behälters gelangt. Mit der Umlenkung kann die Verteilung des Mediums im Behälter weiter optimiert werden. Des Weiteren wird damit der Mediumeingang lokal vom Mediumausgang getrennt, so dass die Verweilzeit des Mediums im Behälter vergrössert werden kann. Die Umlenkung kann zum Beispiel als quer zur Öffnung liegendes Blech ausgebildet sein, auf welches der Mediumstrahl senkrecht auftrifft und so um einen Winkel von beispielsweise ungefähr 90° oder mehr abgelenkt werden kann. Diese Umlenkung kann auch derart beschaffen sein, dass das Medium zumindest teilweise zerstäubt wird. Das Umlenkblech kann aber auch als einfacher Rohrbogen im Endbereich des Rohrfortsatzes ausgebildet sein. Preferably, the drop tube comprises a pipe extension located within the container, which comprises a deflection for the distribution of the medium, in particular in the region of a wellhead. Thus, the medium can be guided more targeted in the container. Furthermore, it can be ensured that even in a relatively long container, the medium can absorb heat distributed over the entire container. It should in particular be prevented that the container overheats at a lower end, so that the medium entered evaporates too early and does not reach the lower end of the container. With the diversion, the distribution of the medium in the container can be further optimized. Furthermore, this means that the medium input is separated locally from the medium outlet, so that the residence time of the medium in the container can be increased. The deflection may be formed, for example, as lying transverse to the opening plate on which the medium jet impinges vertically and so can be deflected by an angle of for example about 90 ° or more. This deflection can also be such that the medium is at least partially atomized. But the baffle can also be designed as a simple pipe bend in the end of the pipe extension.

[0029] In Varianten kann auf die Umlenkung auch verzichtet werden. In variants, the deflection can also be dispensed with.

[0030] Vorzugsweise umfasst der Rohrfortsatz ein Druckreduzierventil. Damit kann der Mediumeinlass in den Behälter reguliert werden. Je nach Länge des Behälters respektive des Rohrfortsatzes kann es von Vorteil sein, mehrere Druckreduzierventile vorzusehen. Das Druckreduzierventil kann fix eingestellt sein oder aber auch variabel steuerbar sein. Das Druckreduzierventil oder eines der Druckreduzierventile kann eingangs des Rohrfortsatzes respektive am Ende des Fallrohrs im Bereich des Eintritts in den Behälter angeordnet sein. Weiter kann das, oder ein weiteres, Druckreduzierventil auch am Ende des Rohrfortsatzes angebracht sein. Solche Druckreduzierventile sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Preferably, the tube extension comprises a pressure reducing valve. Thus, the medium inlet can be regulated in the container. Depending on the length of the container or the tube extension, it may be advantageous to provide several pressure reducing valves. The pressure reducing valve can be set fixed or else be variably controllable. The pressure reducing valve or one of the pressure reducing valves can be arranged at the beginning of the pipe extension respectively at the end of the downpipe in the region of entry into the container. Further, this, or another, pressure reducing valve may also be attached to the end of the pipe extension. Such pressure reducing valves are well known to those skilled in the art.

[0031] In Varianten kann auf das Druckreduzierventil auch verzichtet werden. Stattdessen kann auch der Rohrfortsatz einen geringeren Innendurchmesser aufweisen oder mit Schikanen ausgestattet sein, welche die Fliessgeschwindigkeit des Mediums reduzieren. In variants, it is also possible to dispense with the pressure reducing valve. Instead, the tube extension may have a smaller inner diameter or be equipped with baffles, which reduce the flow rate of the medium.

[0032] Bevorzugt umfasst der Rohrfortsatz mehrere Öffnungen, über welche das Medium im Behälter verteilbar ist. Diese Öffnungen sind vorzugsweise über die Länge des Rohrfortsatzes verteilt. Die Öffnungsdurchmesser können dabei derart variiert sein, dass ein möglichst gleichmässiger Eintrag des Mediums in den Behälter möglich wird. Der Rohrfortsatz kann damit in einem unteren Bereich geschlossen sein, so dass das Medium ausschliesslich durch die Öffnungen im Rohrmantel des Rohrfortsatzes austritt. Der Rohrfortsatz kann aber auch am unteren Ende eine Verjüngung aufweisen, womit ein Rückstau für die Öffnungen erreicht wird. Preferably, the tube extension comprises a plurality of openings through which the medium in the container can be distributed. These openings are preferably distributed over the length of the tube extension. The opening diameter can be varied so that the most uniform possible entry of the medium in the container is possible. The tube extension can thus be closed in a lower region, so that the medium emerges exclusively through the openings in the tube jacket of the tube extension. The tube extension can also have a taper at the lower end, whereby a backwater for the openings is achieved.

[0033] In Varianten kann auf die Öffnungen im Rohrfortsatz auch verzichtet werden, insbesondere wenn der Behälter nicht zu lang ist. In variants, the openings in the tube extension can also be dispensed with, in particular if the container is not too long.

[0034] Vorzugsweise weisen die Öffnungen im Randbereich eine Verstärkung auf, welche insbesondere künstliche Edelsteine umfasst. Auch wenn der Rohrfortsatz aus besonders hartem Edelstahl hergestellt ist, muss dennoch an Kanten mit erosiven Beschädigungen durch das Medium gerechnet werden, da das Medium typischerweise mit hohem Druck in den Behälter eingetragen wird. Daher sind die Öffnungen bevorzugt derart verstärkt, dass sie dem Mediumstrom unbeschadet standhalten können. Eine solche Verstärkung kann durch eine Formgebung und/oder die Materialwahl erreicht werden. Besonders bevorzugt sind die Öffnungen mit künstlichen Edelsteinen gefasst, da diese eine besonders hohe Härte aufweisen und dennoch relativ kostengünstig sind. Alternativ können auch andere Materialien, wie speziell gehärtete Metalllegierungen und dergleichen eingesetzt werden, wobei entweder der Rohrfortsatz oder eben nur die Bereiche um die Öffnungen mit dem Material ausgestattet werden. Preferably, the openings in the edge region on a reinforcement, which includes in particular artificial gems. Even if the tube extension is made of particularly hard stainless steel, edges with erosive damage due to the medium must nevertheless be expected, since the medium is typically introduced into the container at high pressure. Therefore, the openings are preferably reinforced so that they can withstand the medium flow unscathed. Such reinforcement can be achieved by shaping and / or the choice of material. Particularly preferably, the openings are taken with artificial gemstones, since they have a particularly high hardness and yet are relatively inexpensive. Alternatively, other materials, such as specially hardened metal alloys and the like, may be used, with either the tube extension or just the areas around the openings being provided with the material.

[0035] Je nach Betriebsdruck des Mediums und/oder dem Material des Rohrfortsatzes kann auf die Verstärkung der Öffnungen auch verzichtet werden. Depending on the operating pressure of the medium and / or the material of the tube extension can be dispensed with the gain of the openings.

[0036] Bevorzugt weist das Füllmaterial eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 10 W/m*K, bevorzugt mehr als 40 W/m*K auf. Damit kann die Wärmeleitung, zum Beispiel gegenüber einer Übertragung über einen Luft-Zwischenraum zwischen dem Medium und der Umgebung, optimiert werden. Preferably, the filler has a thermal conductivity of more than 10 W / m * K, preferably more than 40 W / m * K on. Thus, the heat conduction, for example, against a transmission via an air gap between the medium and the environment, be optimized.

[0037] In einem Bereich von mehr als 10 W/m*K liegt zum Beispiel hoch legierter, austenitischer Stahl mit ca. 15 W/m*K, Titan mit 22 W/m*K sowie gewisse Titanlegierungen. Dieser hat den Vorteil, dass er resistent gegenüber Korrosion ist. In a range of more than 10 W / m * K, for example, high alloyed austenitic steel with about 15 W / m * K, titanium with 22 W / m * K and certain titanium alloys. This has the advantage that it is resistant to corrosion.

[0038] In einem Bereich von mehr als 40 W/m*K fallen zum Beispiel unlegierter oder niedrig legierter Stahl (40–50 W/m*K), Eisen (80 W/m*K) oder Kohlenstoff (120–160 W/m*K). Dem Fachmann sind auch weitere geeignete Stoffe für das Füllmaterial bekannt. Vorzugsweise handelt es sich um inerte Stoffe, welche kostengünstig und umweltverträglich sind und sich durch eine gute Wärmeleitfähigkeit auszeichnen. In a range of more than 40 W / m * K, for example, unalloyed or low alloy steel (40-50 W / m * K), iron (80 W / m * K) or carbon (120-160 W / m * K). The person skilled in the art is also familiar with other suitable materials for the filling material. Preferably, they are inert materials, which are inexpensive and environmentally friendly and are characterized by a good thermal conductivity.

[0039] In Varianten kann auch eine geringere Wärmeleitfähigkeit in Kauf genommen werden, wenn zum Beispiel ein eingesetzter Behälter hinreichend gross ist, so dass die gewünschte Leistung dennoch erreicht werden kann. In diesem Fall kann auch Calciumcarbonat (Calcit) oder Siliciumdioxid mit einer Wärmeleitfähigkeit von jeweils über 1 W/m*K (Wasser weist gerade mal die Hälfte auf) eingesetzt werden. In variants, a lower thermal conductivity can be accepted if, for example, an inserted container is sufficiently large, so that the desired performance can still be achieved. In this case, calcium carbonate (calcite) or silica with a thermal conductivity of more than 1 W / m * K (water is just half) can be used.

[0040] Bevorzugt umfasst aber das Füllmaterial Metall, insbesondere Metallkugeln. Die Kugelform ist bevorzugt, da damit die Gefahr des Verkantens beim Eintragen in das Bohrloch gering gehalten werden kann. Metall als Material für das Füllmaterial ist zudem zu bevorzugen, da es aufgrund der hohen Dichte besonders kompakt zwischen Bohrloch und Behälter eingefüllt werden kann. Zudem zeichnen sich Metalle durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit aus. Preferably, however, the filler material comprises metal, in particular metal balls. The spherical shape is preferred because it can minimize the risk of jamming when entering the wellbore. Metal as the material for the filler is also to be preferred, since it can be filled very compactly between the well and container due to the high density. In addition, metals are characterized by a high thermal conductivity.

[0041] In Varianten können, wie weiter oben bereits erwähnt, auch andere Stoffe als Füllmaterial eingesetzt werden. Ebenso können die Materialien auch in anderen Formen oder Aggregatzuständen in die Zwischenräume zwischen dem Behälter und dem Bohrloch eingetragen werden. In variants, as already mentioned above, other substances can be used as filler. Likewise, the materials can also be entered in other shapes or aggregate states in the spaces between the container and the wellbore.

[0042] Bevorzugt umfasst das Füllmaterial Stahlkugeln, vorzugsweise mit einem Durchmesser zwischen 0.5 und 5 mm, insbesondere zwischen 1 und 3 mm. Obschon reines Eisen etwa eine doppelt so hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, sind Stahlkugeln, insbesondere aus niedrig legiertem Stahl, zu bevorzugen, da diese nicht rosten und dennoch eine recht hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Durch die relativ geringen Durchmesser der Stahlkugeln wird ein fliessfähiges Schüttgut erreicht, welches besonders einfach in die Zwischenräume zwischen dem Behälter und dem Bohrloch gelangen kann. Kleine Kugeln sind insbesondere zu bevorzugen, da damit die Wärmeleitung weiter verbessert werden kann. Preferably, the filler material comprises steel balls, preferably with a diameter between 0.5 and 5 mm, in particular between 1 and 3 mm. Although pure iron has about twice as high thermal conductivity, steel balls, in particular made of low alloy steel, are preferable because they do not rust and yet have a fairly high thermal conductivity. Due to the relatively small diameter of the steel balls, a flowable bulk material is achieved, which is particularly easy to get into the spaces between the container and the borehole. Small balls are particularly preferable, since the heat conduction can be further improved.

[0043] Die Stahlkugeln können natürlich im Durchmesser auch von obigen Angaben abweichen, insbesondere kann auch ein Stahlpulver mit kleinerer Korngrösse als 0.5 mm oder ein Mischung von Stahlkugeln verschiedener Durchmesser eingesetzt werden. Of course, the steel balls may differ in diameter from the above information, in particular, a steel powder with a particle size smaller than 0.5 mm or a mixture of steel balls of different diameters can be used.

[0044] Vorzugsweise wird, in Abhängigkeit des Bohrgrundes, eine Bohrung in eine Tiefe vorgenommen, wo eine Temperatur von über 300 °C herrscht. Anschliessend wird allenfalls zuerst der Behälter und dann das Füllmaterial eingelassen. Die Bohrtiefe ist in Bezug auf den Wärmegradienten abhängig vom Bohrgrund respektive der Region, wo die Bohrung stattfinden soll. Bei einem grossen Wärmegradienten, das heisst, wenn die Temperatur pro Meter Bohrtiefe stark zunimmt, kann die Bohrtiefe geringer ausfallen, als bei einem Bohrgrund, bei welchem die Temperatur pro Meter Bohrtiefe weniger stark zunimmt. Preferably, depending on the bottom of the hole, a hole is made in a depth where a temperature of about 300 ° C prevails. Subsequently, at best, first the container and then the filling material is admitted. The drilling depth depends on the thermal gradient of the drilling ground or the region where drilling is to take place. In the case of a large thermal gradient, that is to say when the temperature per meter of drilling depth increases sharply, the drilling depth can be lower than in the case of a drilling ground in which the temperature per meter of drilling depth increases less sharply.

[0045] Die Temperatur am Bohrgrund liegt vorzugsweise zwischen 350 °C und 500 °C. Je nach Bohrgrund kann diese Temperatur aber schon bei geringeren Tiefen erreicht werden. Abhängig von der gewünschten Leistung kann auch die Temperatur tiefer sein, zum Beispiel zwischen 200 °C und 300 °C. Dies hängt vom Einsatzzweck der Erdwärme ab. Falls lediglich eine Heizung, ein Thermalbad oder dergleichen gespiesen werden soll, können auch tiefere Temperaturen ausreichen, so dass typischerweise auch die Bohrtiefe geringer gewählt werden kann. Vorzugsweise wird aber eine optimale Energieausbeute angestrebt. The temperature at the bottom of the well is preferably between 350 ° C and 500 ° C. Depending on the bottom of the hole, this temperature can be reached even at shallower depths. Depending on the desired performance, the temperature may be lower, for example between 200 ° C and 300 ° C. This depends on the purpose of the geothermal energy. If only a heating, a thermal bath or the like to be fed, even lower temperatures may be sufficient, so that typically the drilling depth can be chosen lower. Preferably, however, an optimal energy yield is sought.

[0046] Dem Fachmann ist aber klar, dass die Vorrichtung auch bei geringeren Tiefen betriebstauglich sein kann. Dies hängt nicht zuletzt von der gewünschten Leistung der Vorrichtung ab. So kann eine Bohrtiefe von 5 bis 7 km oder sogar zwischen 1 und 5 km bereits ausreichen. Wird das Verfahren, respektive die Vorrichtung zum Beispiel in einem vulkanischen Gebiet eingesetzt, so kann die Bohrtiefe auch wesentlich geringer ausfallen. Andererseits kann die Bohrtiefe auch grösser als 7 km sein. However, it is clear to the person skilled in the art that the device can be operationally suitable even at shallower depths. This depends not least on the desired performance of the device. Thus, a drilling depth of 5 to 7 km or even between 1 and 5 km may be sufficient. If the method, or the device used for example in a volcanic area, the drilling depth can also be much lower. On the other hand, the drilling depth can be greater than 7 km.

[0047] Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung. From the following detailed description and the totality of the claims, there are further advantageous embodiments and feature combinations of the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

[0048] Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Gewinnung von geothermaler Wärme einer ersten Ausführungsform; und <tb>Fig. 2<SEP>eine schematische Darstellung eines Behälters einer zweiten Ausführungsform.The drawings used to explain the embodiment show: <Tb> FIG. 1 <SEP> is a schematic diagram of a geothermal heat recovery apparatus of a first embodiment; and <Tb> FIG. 2 <SEP> is a schematic representation of a container of a second embodiment.

[0049] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Basically, the same parts are provided with the same reference numerals in the figures.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

[0050] Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Gewinnung von geothermaler Wärme einer ersten Ausführungsform. In einem Bohrloch 1 wird dazu ein Behälter 10 am Bohrgrund 2 platziert, welcher über ein Fallrohr 20 und ein Steigrohr 30 mit einer Einrichtung 50 im Bereich des Bohrlochkopfs, welche einen Wärmetauscher, einen Dampftrockner und einen Generator umfasst, mediumführend verbunden ist. Der sich zwischen dem Bohrgrund 2 und dem Behälter 10 ergebende Zwischenraum ist vorliegend mit einem Füllmaterial 40 gefüllt, welches als Stahlkugeln mit Durchmesser ab ca. 0.5 mm vorliegt. Damit wird ein optimaler Wärmetransport zwischen dem Bohrgrund 2 und dem Behälter 10 erreicht. Fig. 1 shows a schematic representation of a device for recovering geothermal heat of a first embodiment. In a borehole 1 to a container 10 is placed on the well base 2, which is connected via a downcomer 20 and a riser 30 with a device 50 in the region of the wellhead, which comprises a heat exchanger, a steam dryer and a generator, medium leading. The resulting between the bottom 2 and the container 10 gap is presently filled with a filler 40, which is present as steel balls with a diameter from about 0.5 mm. For an optimal heat transfer between the bottom 2 and the container 10 is achieved.

[0051] Der Bohrgrund 2 befindet sich unter 5 km unter der Erdoberfläche, wobei am Bohrgrund eine erhöhte Temperatur von über 300 °C herrscht. Die vorliegende Ausführungsform umfasst einen Behälter 10, welcher eine Länge von 200 m oder mehr bei einem Durchmesser von über 15 cm aufweist. Der Behälter 10 ist damit im Wesentlichen als Rohr mit vergrössertem Innendurchmesser ausgebildet. The bottom of the hole 2 is below 5 km below the surface of the earth, wherein at the bottom of the well an elevated temperature of over 300 ° C prevails. The present embodiment comprises a container 10 having a length of 200 m or more with a diameter of over 15 cm. The container 10 is thus formed substantially as a tube with an enlarged inner diameter.

[0052] Als Wärmeträger wird in der vorliegenden Ausführungsform Wasser eingesetzt. Das Wasser gelangt durch den hydrostatischen Druck selbstständig, das heisst ohne zusätzlichen Antrieb durch Pumpen oder dergleichen, über das mit einer Isolation 21 versehene Fallrohr 20 in den sich dem Fallrohr unmittelbar anschliessenden Fallrohrfortsatz 26, welcher bereits innerhalb des Behälters 10 liegt und daher nicht isoliert ist. Am Ende des Fallrohres 20 befindet sich ein Druckreduzierventil 22, womit die Wasserzufuhr in den Behälter 10 steuerbar ist. Vorliegend handelt es sich um ein Ventil mit konstanter Einstellung. Dies wird abhängig von der Bohrtiefe und dem Fallrohrdurchmesser vorgängig eingestellt. As the heat carrier water is used in the present embodiment. The water passes through the hydrostatic pressure independently, that is without additional drive by pumps or the like, via the provided with an insulation 21 downpipe 20 in the downcomer immediately subsequent downcomer extension 26, which is already within the container 10 and therefore is not isolated , At the end of the drop tube 20 is a pressure reducing valve 22, whereby the water supply in the container 10 is controllable. In the present case, it is a valve with a constant setting. This is pre-set depending on the drilling depth and the downpipe diameter.

[0053] Über das Druckreduzierventil 22 gelangt das Wasser schliesslich in den Behälter 10. Die Wärme des Bohrgrunds 2 wird nun über das Füllmaterial 40, das heisst über die Stahlkugeln, an die Behälterwand übertragen. Von der Behälterwand wird die Wärme an das Medium, vorliegend Wasser geleitet. Das Wasser wird damit verdampft und gelangt über das Steigrohr 30, welches mit einer Isolationsschicht 31 gegen Wärmeverlust isoliert ist, nach oben. Der heisse Dampf gelangt schliesslich in den Wärmetauscher 50, wo mit der Wärmeenergie, zum Beispiel über eine Dampfturbine, ein Stromgenerator betrieben werden kann. Bevor der Dampf zur Dampfturbine gelangt, wird er über einen Überhitzer oder Dampftrockner geführt. Damit kann der Wirkungsgrad der Dampfturbine erhöht werden. Auf diesen Dampftrockner kann aber auch verzichtet werden, wenn die Dampftemperatur beim Bohrlochkopf über 374 °C liegt, da Nassdampf nur zwischen 100 °C und 374 °C existiert (bezogen auf Normaldruck), wohingegen bei einer Temperatur von mehr als 374 °C der Dampf bereits als Trockendampf vorliegt. Finally, the water passes into the container 10 via the pressure-reducing valve 22. The heat of the bottom 2 of the drilling is now transferred via the filling material 40, that is to say via the steel balls, to the container wall. From the container wall, the heat is conducted to the medium, in this case water. The water is thus vaporized and passes through the riser pipe 30, which is insulated with an insulating layer 31 against heat loss, upwards. The hot steam finally passes into the heat exchanger 50, where with the heat energy, for example via a steam turbine, a power generator can be operated. Before the steam reaches the steam turbine, it is passed through a superheater or steam dryer. Thus, the efficiency of the steam turbine can be increased. However, this steam dryer can also be dispensed with if the steam temperature at the wellhead is above 374 ° C., since wet steam only exists between 100 ° C. and 374 ° C. (based on normal pressure), whereas at a temperature of more than 374 ° C. the steam already present as dry steam.

[0054] Nachdem dem kondensierten Dampf die Restwärme entzogen worden ist, kann das nun wieder abgekühlte Wasser über das Fallrohr 20 in den Behälter geführt werden, womit der Kreislauf von neuem beginnt. After the condensed steam, the residual heat has been withdrawn, the now cooled water can be passed through the downpipe 20 into the container, whereby the cycle begins again.

[0055] Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Gewinnung von geothermaler Wärme einer zweiten Ausführungsform. Wie bei der ersten Ausführungsform ist der Behälter 10.1 im Bohrgrund (nicht dargestellt) in einem Füllmaterial 40 bestehend aus Stahlkugeln, eingebettet. Im Unterschied zur Fig. 1 sind das Fallrohr 20.1 und das Steigrohr 30.1 bis zum Eintritt in den Behälter 10.1 koaxial geführt. Um den Auslass aus dem Fallrohr 20.1 und den Einlass des Steigrohrs 30.1 lokal zu trennen, mündet das Steigrohr vorliegend innerhalb des Behälters 10.1 in einem oberen Bereich, das heisst beim Eintritt in den Behälter 10.1, seitlich aus dem Fallrohr 20.1. Dazu weist das Fallrohr 20.1 dort eine Durchbrechung auf. Dem Fachmann sind aber auch andere Modifikationen desselben Prinzips bekannt (der Austritt kann auch knapp oberhalb des Behälters 10.1 ausgebildet sein). Fig. 2 shows a schematic representation of a device for obtaining geothermal heat of a second embodiment. As in the first embodiment, the container 10.1 is embedded in the well bottom (not shown) in a filler material 40 made of steel balls. In contrast to FIG. 1, the drop tube 20.1 and the riser 30.1 are coaxially guided until they enter the container 10.1. In order to locally separate the outlet from the downpipe 20.1 and the inlet of the riser pipe 30.1, the riser pipe in the present case opens inside the container 10.1 in an upper region, ie when it enters the container 10.1, laterally from the downpipe 20.1. For this purpose, the downpipe 20.1 has an opening there. However, other modifications of the same principle are also known to the person skilled in the art (the outlet can also be formed just above the container 10.1).

[0056] Sowohl das Fallrohr 20.1 als auch das Steigrohr 30.1 sind vorliegend wärmeisoliert (nicht dargestellt). Das Fallrohr 20.1, das heisst, das äussere der beiden koaxialen Rohre, umfasst unmittelbar vor dem Eintritt in den Behälter 10.1 ein Druckreduzierventil 22.1, welches den Eintritt des Wassers respektive des Wärmeträgermediums kontrolliert. Dem Fachmann ist die Ausbildung solcher annularen Ventile bekannt, zum Beispiel kann das Druckreduzierventil 22.1 lediglich als eine Verjüngung des Fallrohrs ausgebildet sein. Both the drop tube 20.1 and the riser 30.1 are presently thermally insulated (not shown). The downpipe 20.1, that is, the outer of the two coaxial tubes, immediately before entry into the container 10.1, a pressure reducing valve 22.1, which controls the entry of the water or the heat transfer medium. The skilled person is aware of the design of such annular valves, for example, the pressure reducing valve 22.1 may be formed only as a taper of the downpipe.

[0057] Alternativ kann der Eintritt des Steigrohrs 30.1 auch ausserhalb, das heisst oberhalb des Behälters ausgebildet sein, so dass das Druckreduzierventil 22.1 zwischen dem Eintritt und dem Behälter angeordnet werden kann. Der Eintritt des Steigrohrs 30.1 würde einfach durch ein Rohrstück mit dem Behälter verbunden werden, so dass auch ein einfach aufgebautes, insbesondere regelbares Druckreduzierventil 22.1 vorgesehen sein kann. Alternatively, the entrance of the riser 30.1 also outside, that is, formed above the container, so that the pressure reducing valve 22.1 can be arranged between the inlet and the container. The entry of the riser 30.1 would be easily connected by a piece of pipe to the container, so that even a simple design, in particular controllable pressure reducing valve 22.1 can be provided.

[0058] Der Fallrohrfortsatz 20.1 weist vorliegend seitlich Öffnungen 23 auf, welche randseitig mit künstlichen Edelsteinen verstärkt und so gegen Erosion geschützt sind. Durch diese Öffnungen strömt das Wasser mit hohem Druck und wird gleichmässig im Behälter 10.1 versprüht. In dieser Ausführung befindet sich am distalen Ende des Fallrohrfortsatzes 26.1, das heisst beim Austritt des Fallrohrfortsatzes 26.1, eine Düse 25, welche nach unten, in Richtung des Fallrohrs 20.1, gerichtet ist. Unterhalb der Düse 25 ist ein gewölbtes Umlenkblech 24 mit dem Fallrohrfortsatz 26.1 derart verbunden, dass aus der Düse 25 austretendes Wasser auf die konkave Seite des Umlenkblechs 24 trifft und so umfangseitig, seitlich versprüht wird. The downcomer extension 20.1 has in the present case laterally openings 23, which are reinforced on the edge with artificial gemstones and thus protected against erosion. Through these openings, the water flows at high pressure and is uniformly sprayed in the container 10.1. In this embodiment, located at the distal end of the downcomer extension 26.1, ie at the outlet of the downcomer extension 26.1, a nozzle 25, which is directed downwards, in the direction of the downpipe 20.1. Below the nozzle 25, a curved deflecting plate 24 is connected to the downcomer extension 26.1 in such a way that water exiting from the nozzle 25 strikes the concave side of the deflecting plate 24 and is sprayed on the circumference, laterally.

[0059] In einer dritten, nicht dargestellten Variante kann auf das Umlenkblech in der Ausführung gemäss Fig. 2 auch verzichtet werden. Ebenso kann die Ausführungsform gemäss Fig. 2 auch mit parallel nebeneinander, das heisst nicht koaxial geführten, Fallrohr und Steigrohr ausgestattet sein. In einer vierten, nicht dargestellten Variante kann die Ausführungsform gemäss Fig. 1 ein solches Umlenkblech unten am Fallrohrfortsatz 26 umfassen. In einer fünften, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Ausführungsform gemäss Fig. 1 Öffnungen gemäss der Ausführungsform der Fig. 2 aufweisen. In a third, not shown variant can also be dispensed with the baffle in the embodiment according to FIG. Likewise, the embodiment according to FIG. 2 can also be equipped with a side by side parallel, ie not coaxially guided, downpipe and riser pipe. In a fourth variant, not shown, the embodiment according to FIG. 1 may comprise such a deflection plate at the bottom of the downcomer extension 26. In a fifth embodiment, not shown, the embodiment according to FIG. 1 may have openings according to the embodiment of FIG. 2.

[0060] Die Stahlkugeln können auch andere Durchmesser aufweisen. Zudem können auch andere Materialien für den Wärmetransport zwischen Bohrgrund 2 und Behälter 10 vorgesehen sein. So könnte der Zwischenraum auch mit einem zementartigen Material aufgefüllt respektive ausgegossen werden, welches eine hinreichend gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Damit könnte zudem die Stabilität des Bohrlochs weiter verbessert werden. The steel balls may also have other diameters. In addition, other materials for the heat transfer between bottom 2 and container 10 may be provided. Thus, the gap could also be filled with a cementitious material or poured, which has a sufficiently good thermal conductivity. In addition, the stability of the borehole could be further improved.

[0061] Als Wärmeträger können, insbesondere beim bevorzugten geschlossenen Kreislauf des Wärmeträgers, auch ein Öl oder weitere Flüssigkeiten vorgesehen sein. Das Druckreduzierventil 22 kann auch am Ende des Fallrohrfortsatzes 26 montiert sein. As a heat carrier, in particular in the preferred closed circuit of the heat carrier, an oil or other liquids may be provided. The pressure reducing valve 22 may also be mounted at the end of the downcomer extension 26.

[0062] Statt den Wasserdampf durch einen Wärmetauscher zu führen, kann damit auch direkt eine Dampfturbine oder dergleichen betrieben werden (zum Beispiel zur Stromerzeugung). Instead of leading the water vapor through a heat exchanger, it is also possible to directly operate a steam turbine or the like (for example for power generation).

[0063] Auch wenn in der Fig. 1 die Bohrung senkrecht dargestellt wird, ist dem Fachmann klar, dass solche Bohrungen auch einen gewissen Neigungswinkel aufweisen können. Dieser kann zum Beispiel zwischen einem Winkel von 1° bis 10° zur Vertikalen liegen oder auch grösser sein. Although the bore is shown vertically in FIG. 1, it is clear to the person skilled in the art that such bores can also have a certain angle of inclination. This can for example be between an angle of 1 ° to 10 ° to the vertical or be greater.

[0064] Zusammenfassend ist festzustellen, dass erfindungsgemäss eine besonders effiziente Vorrichtung zur Gewinnung von geothermaler Energie geschaffen wird. In summary, it should be noted that, according to the invention, a particularly efficient apparatus for obtaining geothermal energy is provided.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Gewinnung von Erdwärme aus einer Bohrung (1) mit einem Bohrlochkopf und einem Bohrgrund (2), umfassend eine Fördereinrichtung, womit ein Medium von dem Bohrlochkopf zum Bohrgrund (2) sowie vom Bohrgrund (2) zum Bohrlochkopf förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter ein in den Bohrgrund (2) eingebrachtes Füllmaterial (40) umfasst, womit Wärme an das Medium übertragbar ist.A device for obtaining geothermal heat from a bore (1) having a wellhead and a bottom (2), comprising a conveyor, whereby a medium from the wellhead to the well (2) and from the well (2) is conveyed to the wellhead, characterized in that the device further comprises a filling material (40) introduced into the drilling base (2), with which heat can be transferred to the medium. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Behälter (10) mit einer Behälterwandung, einem Mediumeinlass und einem Mediumauslass umfasst, wobei die Behälterwandung in wärmeleitender Verbindung mit dem Füllmaterial (40) steht und der Mediumeinlass und der Mediumauslass mediumführend mit der Fördereinrichtung verbunden sind.2. Device according to claim 1, characterized in that it comprises a container (10) having a container wall, a medium inlet and a medium outlet, wherein the container wall is in heat-conducting connection with the filling material (40) and the medium inlet and the medium outlet leading to the medium Conveyor are connected. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung ein Fallrohr (20) und ein Steigrohr (30) umfasst, wobei das Fallrohr (20) mit dem Mediumeinlass mediumführend verbunden ist und wobei das Steigrohr (30) mit dem Mediumauslass mediumführend verbunden ist, wobei vorzugsweise das Fallrohr (20) und das Steigrohr (30) koaxial geführt sind.3. A device according to claim 2, characterized in that the conveying device comprises a downpipe (20) and a riser (30), wherein the downpipe (20) is connected to the medium inlet medium leading and wherein the riser pipe (30) connected medium leading to the medium outlet is, wherein preferably the downpipe (20) and the riser pipe (30) are guided coaxially. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fallrohr (20) einen innerhalb des Behälters (10) liegender Rohrfortsatz (26) umfasst, welcher insbesondere im Bereich eines Bohrlochkopfs des Rohrfortsatzes (26) eine Umlenkung zur Verteilung des Mediums umfasst.4. The device according to claim 3, characterized in that the downpipe (20) within the container (10) lying tubular extension (26), which in particular in the region of a wellhead of the tubular extension (26) comprises a deflection for the distribution of the medium. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrfortsatz (26) ein Druckreduzierventil (22) umfasst.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the tube extension (26) comprises a pressure reducing valve (22). 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrfortsatz (26) mehrere Öffnungen (23) umfasst, über welche das Medium im Behälter (10) verteilbar ist.6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the tube extension (26) comprises a plurality of openings (23) through which the medium in the container (10) can be distributed. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (23) im Randbereich eine Verstärkung aufweisen, welche insbesondere künstliche Edelsteine umfasst.7. The device according to claim 6, characterized in that the openings (23) have a reinforcement in the edge region, which comprises in particular artificial gems. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (40) eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 10 W/m*K, bevorzugt mehr als 40 W/m*K, aufweist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filling material (40) has a thermal conductivity of more than 10 W / m * K, preferably more than 40 W / m * K. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (40) Metall, insbesondere Metallkugeln, umfasst.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the filling material (40) comprises metal, in particular metal balls. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (40) Stahlkugeln umfasst, vorzugsweise mit einen Durchmesser zwischen 0.4 und 5 mm, insbesondere zwischen 0.5 und 3 mm.10. The device according to claim 9, characterized in that the filling material (40) comprises steel balls, preferably with a diameter between 0.4 and 5 mm, in particular between 0.5 and 3 mm. 11. Verfahren zur Gewinnung von Erdwärme aus einer Bohrung mit einem Bohrlochkopf und einem Bohrgrund (2), wobei mit einer Transporteinrichtung ein Medium vom Bohrlochkopf zum Bohrgrund (2) und anschliessend vom Bohrgrund (2) zum Bohrlochkopf gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme von einem in den Bohrgrund (2) eingelassenen Füllmaterial (40) an das Medium übertragen wird.11. A method for obtaining geothermal heat from a wellbore having a wellhead and a wellbore (2), wherein a medium is conveyed from the wellhead to the wellbore (2) and then from the wellbore (2) to the wellhead by a transport means, characterized in that heat is transferred from a in the bottom (2) embedded filling material (40) to the medium. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium vom Bohrlochkopf in einen sich am Bohrgrund (2) befindlichen Behälter (10) gefördert wird und anschliessend vom Behälter (10) zum Bohrlochkopf gefördert wird, wobei die Wärme vom Füllmaterial (40) über eine Behälterwandung des Behälters (10) an das Medium übertragen wird.12. The method according to claim 11, characterized in that the medium is conveyed from the wellhead into a located on the bottom (2) container (10) and is subsequently conveyed from the container (10) to the wellhead, wherein the heat from the filler (40) is transmitted to the medium via a container wall of the container (10).
CH00404/13A 2013-02-05 2013-02-05 Apparatus for producing geothermal energy. CH707577A2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH00404/13A CH707577A2 (en) 2013-02-05 2013-02-05 Apparatus for producing geothermal energy.
EP14710786.6A EP2954268A1 (en) 2013-02-05 2014-02-05 Apparatus for recovering geothermal energy
PCT/CH2014/000016 WO2014121408A1 (en) 2013-02-05 2014-02-05 Apparatus for recovering geothermal energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH00404/13A CH707577A2 (en) 2013-02-05 2013-02-05 Apparatus for producing geothermal energy.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH707577A2 true CH707577A2 (en) 2014-08-15

Family

ID=50289323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH00404/13A CH707577A2 (en) 2013-02-05 2013-02-05 Apparatus for producing geothermal energy.

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2954268A1 (en)
CH (1) CH707577A2 (en)
WO (1) WO2014121408A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104896618B (en) * 2015-05-04 2018-05-11 河南润恒节能技术开发有限公司 Geothermal energy central air-conditioning interconnection system shallow layer geothermal energy is the same as well conversion equipment and method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4094356A (en) * 1977-01-06 1978-06-13 Whewell Frank Ash Geothermal heat recovery system
DE3029900A1 (en) 1980-08-07 1982-03-11 Günter 4952 Porta Westfalica Strathe Heat exchanger to utilise geothermal energy - consists of shaft with oil and water filling, and boiler with water and steam connections
DE20013561U1 (en) * 2000-08-08 2000-11-23 Krueger Alexander Heat exchanger as a submersible collector for heat pump systems
EP1486741B1 (en) * 2003-06-13 2006-11-29 Tiroler Röhren- und Metallwerke Aktiengesellschaft Energy pile
US9423158B2 (en) * 2008-08-05 2016-08-23 Michael J. Parrella System and method of maximizing heat transfer at the bottom of a well using heat conductive components and a predictive model
IT1391793B1 (en) 2008-11-21 2012-01-27 Baioni REFINED GEOTHERMAL PROBE
JP5454917B2 (en) * 2010-04-09 2014-03-26 ケミカルグラウト株式会社 Geothermal system
US8650875B2 (en) * 2010-12-08 2014-02-18 Dwpna, Llc Direct exchange geothermal refrigerant power advanced generating system

Also Published As

Publication number Publication date
EP2954268A1 (en) 2015-12-16
WO2014121408A1 (en) 2014-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1194723B1 (en) Device for utilizing geothermal heat and method for operating the same
DE69732491T2 (en) GEOTHERMAL PRODUCTION PLANT
CH677698A5 (en)
EP0118788A2 (en) Method of and device for utilizing geothermal energy
DE102007054472B4 (en) geothermal system
DE202006019801U1 (en) Ground heat exchanger for ground heat producing arrangement, has tube-like line composed of plastically deformable material, which allows displacement of distance of helical coils in axial direction from each other
DE102010044200A1 (en) Plant for exothermic high-pressure wet chemical reactions
DE102005011239A1 (en) Geothermal energy plant operating method, by extracting heat from the system and inputting heat to the system simultaneously or with a time offset
DE102006026531B3 (en) Ground probe for recovering heat, has pipes arranged concentrically around central pipe and connected with each other, where probe is made of stainless steel and sum of nominal sizes of all pipes is larger than nominal size of central pipe
EP2223020B1 (en) Method for obtaining geothermal energy from a water supply network
CH707577A2 (en) Apparatus for producing geothermal energy.
DE102019129308A1 (en) Earth probe system
DE3022588A1 (en) Underground heat extraction tube for heat pump - has insulation around inner and outer water circulating pipes to reduce heat losses
EP1634022B1 (en) Device for heating a coolant conveyed inside the circuit of a heat pump
DE3037777C2 (en) Process for generating electrical energy from heat
DE8032916U1 (en) HEAT PIPE FOR THE USE OF EARTH HEAT
DE102005053364B4 (en) Geothermal heat exchanger and arrangement of geothermal heat exchangers
WO2013102622A1 (en) Process and device for obtaining drinking water from an ambient atmosphere
DE3000157C2 (en) Heat exchanger device for extracting thermal energy from the ground
DE102010046719B4 (en) geothermal probe
DE19929614A1 (en) Firing system with liquid-cooled grate elements
DE202013010201U1 (en) Warm water overflow buffer
CH691326A5 (en) Method and apparatus for removal of warm deep water.
DE10216291A1 (en) Geothermal heat recovery system comprises pipe with heated medium run down to seabed intake funnel with maneuvering drives and led up to surface vessel for processing.
AT5149U1 (en) PLANT FOR THE EXTRACTION OF HEATING ENERGY FROM GROWTH

Legal Events

Date Code Title Description
PCAR Change of the address of the representative

Free format text: NEW ADDRESS: EIGERSTRASSE 2 POSTFACH, 3000 BERN 14 (CH)

PUEA Assignment of the share

Owner name: KLAUS HELLER, CH

Free format text: FORMER OWNER: KLAUS HELLER, DE

AZW Rejection (application)