DE102011113094A1 - Geothermal power plant has closed system provided in interior of earth, in which water or steam, such as liquid or evaporable substance, is directed, where closed system is provided as pipes or tube-like system - Google Patents
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Abstract
Description
Sonstige AngabenOther Information
1. Technisches Gebiet: Geothermische Energiegewinnung1. Technical field: Geothermal energy production
2. Stand der Technik:2. State of the art:
Geothermische Kraftwerke operieren bislang i. W. nach zwei Prinzipien: Zum einen wird existierender Heißdampf (z. T. auch Heißwasser) prospektiert und anschließend gefördert. Zum anderen wird in heiße Gesteine Wasser eingepresst. Dieses Wasser erzeugt Mikrorisse im Gestein. Es erwärmt sich im Gestein und tritt in anderen Bohrungen an die Erdoberfläche. Dort wird es dann teils direkt, teils indirekt (z. B. aber nicht nur mit dem sogenannten „Kalina-Prozess” genutzt). Nebeneffekte durch die Mikrorisse sind in Gegenden mit Spannungen zuweilen kleine Erdbeben. Hinzu kommt, dass die entsprechenden Bohrungen sehr teuer sind.Geothermal power plants operate so far i. W. according to two principles: First, existing hot steam (sometimes hot water) prospected and then promoted. On the other hand, water is injected into hot rocks. This water creates microcracks in the rock. It heats up in the rock and enters the earth's surface in other holes. There it is then used partly directly, partly indirectly (eg but not only with the so-called "Kalina process"). Microcracking side effects sometimes cause small earthquakes in areas of stress. In addition, the corresponding holes are very expensive.
Um dieses Problem zu lösen (eine andere Patentschrift) wurde das „meissellose Bohrsystem” entwickelt, mit dem man sehr rasch (1 m/Minute, für 10 km 1–2 Wochen) mit sehr großen Durchmessern (2 Meter) in sehr große Tiefen kommt (z. B. 10–14 km).To solve this problem (another patent), the "chisel-less drilling system" was developed, with which one comes very fast (1 m / minute, for 10 km 1-2 weeks) with very large diameters (2 meters) in very large depths (eg 10-14 km).
Wasser strömt in der Bohrung herab, erwärmt sich in(!) der Bohrung und strömt als Heißdampf wieder herauf. Es ist ein geschlossenes(!) System. Die Probleme konventioneller Bohrungen treten somit nicht(!) auf.Water flows down the hole, heats up in (!) The hole and flows up again as superheated steam. It is a closed (!) System. The problems of conventional drilling thus do not occur (!).
Für größere Leistungen (z. B. 100 MW pro Bohrung) sind entsprechend große Flächen nötig. Dies ist darin begründet, dass das Gestein in der Regel die Wärme nicht so schnell an die Hauptbohrung nachliefern kann, wie sie entnommen wird. Für 2 MW in 350°C heißem Granit werden z. B. 25000 qm Fläche benötigt (die unteren 4 km der Hauptbohrung).For larger outputs (eg 100 MW per hole), correspondingly large areas are required. This is due to the fact that the rock usually can not deliver the heat to the main well as fast as it is taken. For 2 MW in 350 ° C hot granite z. B. 25000 square meters area required (the bottom 4 km of the main bore).
Es werden somit im unteren Teil der Hauptbohrung, z. B. km 8–10 ca. 200–300 kleinere Bohrungen z. B. schräg ins Gestein mit z. B. 0.5 m Durchmesser und 4–6 km Länge niedergebracht. Jede dieser Bohrungen erzeugt dann in voranstehendem Beispiel 0.5 MW. 100 MW können somit mit 200–300 solchen kleinen Bohrungen problemlos erzeugt werden. Werden die Bohrungen in standfestem Gestein (z. B. Quarzit, Sandstein, Kalkstein, Granit) niedergebracht, ist der Winkel im oberen Teil der schrägen Bohrungen kein Problem.There are thus in the lower part of the main bore, z. B. km 8-10 about 200-300 smaller holes z. B. obliquely into the rock with z. B. 0.5 m diameter and 4-6 km in length. Each of these holes then generates 0.5 MW in the example above. 100 MW can thus be easily generated with 200-300 such small holes. If the holes are drilled in stable rock (eg quartzite, sandstone, limestone, granite), the angle in the upper part of the oblique holes is no problem.
Eine Riesen-Hauptbohrung, statt zwei Meter Durchmesser z. B. 20 m Durchmesser, ggf. mit Schlitzen an den Seiten, um die große Fläche zu erzielen ist bei 10–14 km unwirtschaftlich (Kosten des Transports des Materials nach oben). „Nur” abgelenkte Bohrungen direkt von der Oberfläche, also 200–300 Bohrungen, die je 0.5 MW erzeugen, sind auch unwirtschaftlich (Kosten des Stahls für die Entfernung von 0–10 km Tiefe). Eine große Hauptbohrung bis 10 km, z. B. mit 2 m Durchmesser und 200–300 schräge Bohrungen, ist sehr wirtschaftlich. Das Prinzip der schrägen Bohrungen, die von einer Hauptbohrung abgehen ist in der Erdölindustrie seit vielen Jahren bekannt. Aufgrunddessen ist es in der „Geologie allgemein” keine neue Erfindung. Falls jemand trickreich meinen sollte, dass es eine neue Erfindung sei, ist es somit zur Patentierung eingereicht.A giant main bore, instead of two meters in diameter z. B. 20 m diameter, possibly with slots on the sides to achieve the large area is uneconomical at 10-14 km (cost of transport of the material up). "Only" deflected holes directly from the surface, ie 200-300 holes, each producing 0.5 MW, are also uneconomical (cost of the steel for the distance of 0-10 km depth). A large main hole up to 10 km, z. B. with 2 m diameter and 200-300 oblique holes, is very economical. The principle of the oblique holes, which depart from a main well, has been known in the oil industry for many years. Because of this, it is not a new invention in "geology in general". If someone tricked into thinking that it was a new invention, it is thus filed for patent.
Für Kraftwerke ist es natürlich neu, da es solche geothermischen Kraftwerke, insbesondere der Art: Hauptbohrung plus viele Sidetracks, in der Regel mit geschlossenem System, noch nicht gibt (Erfindungshöhe).For power plants, it is of course new, since there are such geothermal power plants, in particular the type: main well plus many sidetracks, usually with a closed system, not yet (invention height).
Davon abgeleitet: Geothermische Laufkraftwerke.Derived from: Geothermal run-of-river power plants.
Bei konventionellen Laufkraftwerken, zum Beispiel auch in der Isar, wird ein Fluss geringfügig aufgestaut, fliesst durch eine Turbine und erzeugt Strom. Die geringe Fallhöhe bedingt einen geringen Ertrag.In conventional run-of-river power plants, for example in the Isar, a river is dammed slightly, flows through a turbine and generates electricity. The low drop height requires a low yield.
Mit dem „meissellosen Bohrsystem” einer anderen Patentschrift kann man rasch sehr tief bohren, zum Beispiel in 7–10 km. Dort kann eine Turbine installiert werden. Das in der Turbine genutzte Wasser erwärmt sich in weiteren Rohren im Gestein und kommt als Dampf „freiwillig” hoch. Es kann dann entweder kondensiert werden, zum Beispiel zur Hausheizung, oder in die Atmosphäre entweichen. Wird ein derartiges geothermisches Laufkraftwerk z. B. am Niederrhein oder der Elbe installiert, können sehr große Energiemengen erzielt werden (gewerbliche Anwendbarkeit). Ähnliches gilt für die Versorgung großer Städte im Bereich der großen Seen der USA (Chicago, Toronto, Montreal) und/oder der dortigen großen Flüsse (Missouri und andere).With the "chiselless drilling system" of another patent, you can quickly drill very deep, for example, in 7-10 km. There, a turbine can be installed. The water used in the turbine heats up in other pipes in the rock and "voluntarily" rises as steam. It can then either be condensed, for example for home heating, or escape to the atmosphere. If such a geothermal running power z. B. installed on the Lower Rhine or the Elbe, very large amounts of energy can be achieved (industrial applicability). The same applies to the supply of large cities in the area of the large lakes of the USA (Chicago, Toronto, Montreal) and / or the large rivers there (Missouri and others).
Im Bereich der Bohrtechnik ist dies für mich naheliegend. Im Bereich der Kraftwerkstechnik ist dies vollkommen neu.In the field of drilling technology this is obvious to me. This is completely new in the field of power plant technology.
Damit verbunden: Schneiden langer schmaler Kavernen, zum Beispiel von 7–8 km Tiefe (also 1 km Höhe) und z. B. 10 m Breite nach Art des „meissellosen Bohrsystems”: So können, nach Art obigen geothermischen Laufkraftwerks, Überschussmengen bei Windstrom gespeichert werden. Dies gilt sinngemäß auch für Kavernen, die fast oder bis an die Erdoberfläche reichen. Die Kavernen werden dann entweder durch Überschussstrom leer gepumpt oder, in obigem Sinn, durch größere Hitze weiter unten geothermisch entleert oder als Kombinationslösung.Associated with this: cutting long narrow caverns, for example from 7-8 km depth (ie 1 km altitude) and z. B. 10 m width on the type of "unscrupulous drilling system": Thus, according to the above geothermal running power plant, surplus quantities are stored in wind power. This also applies mutatis mutandis to caverns that reach almost or to the earth's surface. The caverns are then either pumped empty by excess flow or, in the above sense, by geothermal emptying of greater heat below or as a combination solution.
Kavernen selbst und Pumpspeicherwerke sind nicht neu, siehe eine der Olympiahallen in Lillehammer/Norwegen (in den Fels gesprengt) bzw. das Kraftwerk Walchensee/Kochelsee. Neu ist, dass diese durch die große Tiefe einen extrem hohen Ertrag haben. Da es solche ertragsstarken Pumpspeicherwerke noch nicht gibt und da diese optional geothermisch und/oder durch Pumpen entleert werden können, sind sie Teil der Patentschrift.Caverns themselves and pumped storage power plants are not new, see one of the Olympic halls in Lillehammer / Norway (blown up into the rock) or the Walchensee / Kochelsee power plant. What is new is that they have an extremely high yield due to the great depth. Since such high-yield pumped storage plants do not yet exist and since these can optionally be emptied geothermally and / or by pumps, they are part of the patent specification.
Im Fall von Salzwasser (und ähnlichen Flüssigkeiten, z. B. Brackwasser), Pumpspeicherwerke direkt bei Windparks in der Nordsee, wird die Entleerung im Regelfall durch Pumpen erfolgen; in geothermischen Fällen in der Regel durch Abkratzen/Auflösen des Salzes zu geeigneten Zeiten.In the case of salt water (and similar liquids, eg brackish water), pumped storage plants directly at wind farms in the North Sea, the emptying is usually done by pumping; in geothermal cases usually by scraping / dissolving the salt at appropriate times.
Da das Problem: Speicherung großer Mengen Windstrom noch nicht gelöst ist, ist es ganz klar für Fachleute der Energiewirtschaft nicht naheliegend.Since the problem of storing large amounts of wind power has not yet been solved, it is clearly not obvious for experts in the energy industry.
Eigenes Verständnis: Ich bin Geologe.My own understanding: I am a geologist.
3. Zugrunde liegendes Problem:3. Underlying problem:
Kostengünstig die große Fläche für die Dampferzeugung in großen Tiefen zu erzielen zur Energiegewinnung sei es direkt durch den Heißdampf oder durch Laufkraftwerke (Turbine in sehr großer Tiefe), die das Wasser via Pumpen (Pumpspeichewerke) und/oder via geothermische Hitze (als Dampf) nach oben befördern.Cost-effective to achieve the large area for steam generation at great depths for energy production, either directly by the hot steam or by run-of-river power plants (turbines at very great depths), the water via pumps (pumped storage plants) and / or via geothermal heat (as steam) move up.
4. Die Erfindung für die Schutz begehrt wird:4. The invention for protection is sought:
Geothermische Kraftwerke, die das Prinzip nutzen: Ein oder mehrere Hauptbohrungen, in die ein bis viele kleinere Bohrungen einmünden, wobei der Dampf vollständig oder überwiegend in einem geschlossenen System fließt (unterschied zu Dublettensystemen bzw. zum Fördern von Dampf aus entsprechenden Lagerstätten (Fachbegriff in der Geothermie: Reservoiren)). Zusätzlich: Geothermische Laufkraftwerke im erläuterten Sinn und Pumpspeicherwerke in/bis in sehr große/r Tiefe, die optional, aber nicht zwingend, geothermische Energie zum Entleeren von Kavernen oder kavernen-ähnlichen Hohlräumen (z. B-. langen Schlitzen), Rohren etc. verwenden.Geothermal power plants that use the principle: One or more main wells, in which one or more smaller holes open, the steam flows completely or predominantly in a closed system (different from Dublettensystemen or for conveying steam from corresponding deposits (technical term in the Geothermal: Reservoirs)). In addition: Geothermal run-of-river power plants in the illustrated sense and pumped storage power plants in / to very large depths, which are optional, but not mandatory, geothermal energy for emptying caverns or cavern-like cavities (eg long slots), pipes, etc. use.
5. Gewerbliche Anwendbarkeit:5. Industrial Applicability:
Kostengünstiger geothermischer Strom mit z. B. (Beispiel für Sommer 2011) ca. 3 Ct/kWh Kosten in der Phase der Tilgung (4–7 Jahre) und danach einer Wartungsrücklage von (Beispiel für Sommer 2011) nur ca. z. B. 0.9 Ct/kWh (zzgl. Lizenzgebühren, Versicherung etc.) Geothermischer Strom ist so viel kostengünstiger als Kohlestrom und wohl auch kostengünstiger als Nuklearstrom.Cost-effective geothermal power with z. 3 Ct / kWh costs in the phase of repayment (4-7 years) and then a maintenance reserve of (example for summer 2011) only approx. B. 0.9 Ct / kWh (plus royalties, insurance, etc.) Geothermal electricity is so much cheaper than coal electricity and probably cheaper than nuclear power.
6. Vorteilhafte Wirkungen:6. Advantageous effects:
- Siehe (5)See (5)
7. Ausführung:7th execution:
Mit der gleichen Technik wie beim „meissellosen Bohrsystem” – nur etwas miniaturisiert – die „kleinen” Bohrungen bohren (ca. 0.5 m Durchmesser 4–6 km Länge): teils selbst gebohrt, teils von Lizenznehmern.Using the same technique as the "chisel-less drilling system" - just a bit miniaturized - drill the "small" holes (about 0.5 m in diameter 4-6 km in length): partly self-drilling, partly by licensees.
Sowie, bei Kavernen: Schneiden von Blöcken, zum Beispiel aber nicht nur, von 2 × 2 × 10 m Abmessungen und Transport der Blöcke nach oben.As well as in caverns: cutting blocks, for example but not only, of 2 × 2 × 10 m dimensions and transporting the blocks upwards.
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DE (1) | DE102011113094A1 (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2018054445A1 (en) | 2016-09-25 | 2018-03-29 | Smolka Peter P | Fuel production system for power plants |
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2011
- 2011-08-02 DE DE201110113094 patent/DE102011113094A1/en not_active Withdrawn
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WO2018054445A1 (en) | 2016-09-25 | 2018-03-29 | Smolka Peter P | Fuel production system for power plants |
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