DE10343544B4 - Power plant to use the heat of a geothermal reservoir - Google Patents

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Abstract

Geothermische Kraftwerksanlage zur Gewinnung von elektrischem Strom und Prozeßwärme,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine Wärme tauschende Vorrichtung (26, 28, 29) zur Auskopplung von Wärme aus dem geothermischen Bereich (9) für mindestens einen Wärme benötigenden Prozeß (30, 31, 32)
und
mindestens eine Wärme tauschende Vorrichtung (26,28, 29) zur Rückführung von Prozeßwärme in den geothermischen Bereich (9) von mindestens einem Energie wandelnden Prozeß (30, 31, 32) vorgesehen ist.
Geothermal power plant for the production of electricity and process heat,
characterized,
in that at least one heat exchanging device (26, 28, 29) for extracting heat from the geothermal region (9) for at least one heat-requiring process (30, 31, 32)
and
at least one heat exchanging device (26, 28, 29) for returning process heat to the geothermal region (9) of at least one energy conversion process (30, 31, 32) is provided.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftwerksanlage zur Nutzung der Wärme eines geothermischen Reservoirs, verbunden mit Prozessen zur Gewinnung und Speicherung von weiteren erneuerbaren Energieformen. Die Kraftwerksanlage kann als Einzelanlage oder im Verbund betrieben werden.The The invention relates to a power plant for the use of Heat of a geothermal reservoirs associated with recovery processes and storage of other renewable forms of energy. The power plant can be operated as a single unit or as a group.

Eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energieformen ist bekannt. Als überwiegend landgebundene Anlagen werden folgende Systeme aufgebaut: Windkraftanlagen, Laufwasserkraftwerke, Wasserkraftwerke mit Stauseen, Anlagen zur Nutzung von Meeres- und Gezeitenströmung, Meerwärmegewinnungsanlagen, Photovoltaikanlagen, Kraftwerksanlagen mit Spiegelsystemen als Strahlungskonzentrator wie Parabolrinnenanlagen, Aufwindkraftwerke, Blockheizkraftwerke mit Biogas bzw. Wasserstoff und Geothermieheizanlagen. Im Offshore-Bereich werden zunehmend auch Windkraftanlagen, Meereswellenanlagen und Meeresströmungsanlagen errichtet.A Variety of possibilities for generating electricity from renewable energy sources is known. As predominantly land-based systems, the following systems are set up: wind turbines, Run-of-river power plants, hydroelectric power plants with reservoirs, facilities for Use of ocean and tidal currents, sea heat recovery systems, photovoltaic systems, Power plants with mirror systems as a radiation concentrator such as parabolic trough systems, solar wind turbines, combined heat and power plants with biogas or hydrogen and geothermal heating systems. Offshore are increasingly also wind turbines, marine systems and Marine current turbines built.

Meeresströmungs- und Gezeitenenergie sind schwankende Energieformen. Sie sind aber, aufgrund ihrer Periodizität, gut vorhersagbar und damit planbar. Ein großer Verbraucher könnte in seiner Betriebsweise angepaßt werden. Dagegen sind Solarstrahlung, Windenergie und Meereswellenenergie wetterabhängige Energieformen, die nur mit der üblichen Unsicherheit vorhergesagt werden können. Beim direkten Anschluß dieser Anlagen an das elektrische Netz müssen bei der Abweichung des erzeugten Stroms vom tatsächlichen Bedarf Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen entweder, um einen Fehlbetrag auszugleichen, hochgefahren oder aber bei einem Überangebot an erneuerbarer Energie, entsprechend gedrosselt werden.Ocean currents and Tidal energy are fluctuating forms of energy. They are, however, because of their Periodicity, well predictable and therefore predictable. A big consumer could be in adapted to its mode of operation become. In contrast, solar radiation, wind energy and ocean wave energy weather-dependent Energy forms only with the usual Uncertainty can be predicted. When directly connecting this Plants to the electrical network must be in the case of deviation of the generated electricity from the actual Demand fossil fuel power plants either to a shortfall compensate, booted or in the event of an oversupply of renewable energy Energy, be throttled accordingly.

Diese fossil befeuerten Kraftwerke werden jedoch im Ausgleichsbetrieb von fluktuierenden Quellen nicht im optimalen Arbeitspunkt bei bestem Wirkungsgrad betrieben. Im Vergleich zum optimalen Betrieb wird deshalb pro elektrischer Energieeinheit mehr CO2 produziert und mehr Brennstoff benötigt. So entstehen höhere Kosten gegenüber einem kontinuierlichen Betrieb des Kraftwerkes im optimalen Arbeitspunkt. Der Betrieb von Kraftwerken, die mit fossilen Brennstoffen versorgt werden, um den Ausgleich fluktuierender Energieformen zu ermöglichen, schränkt die umweltfreundliche Energiegewinnung regenerativer Kraftwerksanlagen aus diesem Grund wieder ein.However, these fossil-fueled power plants are not operated at the optimum operating point with the best efficiency in the compensation operation of fluctuating sources. Compared to optimal operation, more CO 2 is produced per electric energy unit and more fuel is needed. This results in higher costs compared to a continuous operation of the power plant at the optimum operating point. The operation of fossil-fueled power plants to enable the balancing of fluctuating forms of energy restricts the environmentally friendly generation of energy from renewable power plants for this reason.

In [1] und [2] werden ein Meereskraftwerkskonzept für den Einsatz auf See oder an einem Küstenbereich mit großen Wassertiefen beschrieben, das ausschließlich regenerative Energieformen nutzt. Bei diesem Kraftwerkskonzept sollen mindestens zwei, nach Möglichkeit alle am Ort verfügbaren regenerativen Energieströme genutzt werden. So läßt sich der Ausfall der einen regenerativen Energieform durch eine andere zum gleichen Zeitpunkt ersetzen.In [1] and [2] become a marine power plant concept for use at sea or on a coastal area with big Water depths, which are exclusively regenerative forms of energy uses. In this power plant concept, at least two, after Possibility all available locally regenerative energy flows be used. That's how it works the failure of one regenerative form of energy by another replace at the same time.

Wenn eine direkte Anbindung an ein elektrisches Netz nicht möglich ist, soll die vor Ort gewonnene Energie durch einen Herstellungsprozeß sofort verbraucht und dadurch gespeichert werden. Es gibt verschiedenste Herstellungsprozesse, von der Lebensmittelherstellung über die Produktion bekannter Energieträger bis hin zur Verarbeitung von Metallen. Das Produkt eines Herstellungsprozesses wird dann per Schiff oder falls technisch möglich und wirtschaftlich, durch Rohrleitungen zu einem Speicher in die Nähe des Verbrauchers gebracht. Mit Hilfe von Speichern wird auf diese Weise ein Energie verbrauchendes Netz unabhängig vom Eintreffen der regenerativen Energie. Die Versorgung an Land ist stets gesichert, da die hergestellten Produkte durch eine geeignete Lagerung und Verteilung dem tatsächlichen Bedarf immer optimal angepaßt werden können.If a direct connection to an electrical network is not possible The locally gained energy through a manufacturing process should immediately consumed and thereby saved. There are many different ones Manufacturing processes, from food production over the Production of known energy sources up to towards the processing of metals. The product of a manufacturing process is then by ship or if technically possible and economically, by Pipelines brought to a store close to the consumer. With the help of saving becomes in this way an energy consuming Network independent from the arrival of regenerative energy. The supply on land is always secured because the products produced by a suitable Storage and distribution the actual Need always optimally adapted can be.

Das in [1] und [2] beschriebene Kraftwerkskonzept sieht eine Nutzung von warmen Oberflächenwasser vor, welches gegenüber dem kalten Wasser aus etwa 800 m Tiefe eine Temperaturdifferenz aufweist. Bei genügend großer Temperaturdifferenz kann einem Wärmestrom arbeitverrichtende Energie entzogen werden. Weit ab vom 40. Breitengrad in nördlicher oder südlicher Richtung ist die Temperaturdifferenz zwischen Oberflächen- und Tiefenwasser zu gering, als daß sie sich noch wirtschaftlich nutzen läßt. Aufgrund der benötigten großen Meerestiefe für das kalte Wasser kann dieses Konzept in warmen Flachmeeren, deren Tiefen mindestens 700 m bis 800 m nicht erreichen, auch nicht angewendet werden.The in [1] and [2] described power plant concept sees a use of warm surface water in front of which opposite the cold water from about 800 m depth a temperature difference having. If enough greater Temperature difference can be a heat flow labor-executing energy be withdrawn. Far from the 40th parallel in northern or southern Direction is the temperature difference between surface and Deep water too low, than that can still be used economically. Due to the required great depth of the sea for the Cold water can use this concept in warm shallow seas, their depths not reach at least 700 m to 800 m, even not used become.

Die beschriebene submarine Umkehrosmose benötigt eine Mindesttiefe von ca. 300 m bis 500 m, um noch besonders wirtschaftlich im Vergleich zu anderen Entsalzungsverfahren arbeiten zu können. Ist die Wassertiefe geringer, so muß zusätzlich Energie für den notwendigen Druckaufbau der Umkehrosmose zur Verfügung gestellt werden. Die Umkehrosmose ist dennoch ein interessantes Verfahren zur Meerwasserentsalzung. Trinkwasseraufbereitung und Wasserentsalzung sind sehr wichtige, aber auch energieintensive Prozesse, die an Bedeutung zunehmen. Die weltweite Verknappung von Trinkwasser wird mittlerweile der Öffentlichkeit immer stärker bewußt.The described submarine reverse osmosis requires a minimum depth of approx. 300 m to 500 m in order to be able to work particularly economically in comparison to other desalination processes. If the water depth is lower, then additional energy must be made available for the necessary pressure build-up of the reverse osmosis. The reverse osmosis is still an interesting method for seawater desalination. Drinking water treatment and desalination are very important, but also energy-intensive processes that are gaining in importance. The worldwide shortage of drinking water is becoming public in the meantime more conscious.

In Flachmeeren wie der Nordsee können bei dem Konzept wie in [1] und [2] beschrieben nur Meereswellen, Meeres- und Gezeitenströmung, Wind und Solarstrahlung genutzt werden. Auf die beschriebenen Konzepte der Meerwärmegewinnung unter Ausnutzung von warmen Oberflächenwasser und kaltem Tiefenwasser muß hier verzichtet werden.In Flat seas like the North Sea can in the concept as in [1] and [2] only ocean waves, Ocean and tidal currents, Wind and solar radiation are used. On the described concepts the sea heat recovery taking advantage of warm surface water and cold deep water must be omitted here become.

Da aber Aufstellungsorte für regenerative Energieanlagen auf dichtbesiedeltem Land weiterhin abnehmen, z.B. durch Ausnutzung der schon vorhandenen Eignungsflächen für Windenergie, oder aufgrund von politischem Widerstand gegen Windkraft- und Biogasanlagen, müssen die in Küstennähe liegenden Flachwassermeere in zunehmendem Maße genutzt werden.There but sites for Renewable energy plants in densely populated land continue decrease, e.g. by exploiting the already available aptitude surfaces for wind energy, or due to political resistance to wind power and biogas plants, have to the ones near the coast Shallow seas are increasingly being used.

Nachdem Flachmeere wie die Nordsee von den Anreinerstaaten in Zonen aufgeteilt wurden, dürfen Erdöl- und Erdgasvorkommen und andere evtl. vorhandenen Bodenschätze nur durch die Staaten genutzt werden, zu denen die entsprechende Zone gehörte. Seit etwa 1970 werden Flachmeere wie die Nordsee intensiv industriell genutzt und die fossilen Energievorräte seitdem im großen Umfang ausgebeutet. Die bei der Exploration und der Verteilung von Erdöl auftretenden Unfälle führen aber zu erheblichen Verschmutzungen des Meerwassers und ganzer Küstenregionen (siehe dazu aktuelle Tagespresse). Die Küstenstaaten, die nicht an der Gewinnung von Erdöl und Erdgas beteiligt sind, müssen so erzwungener Maßen die Nachteile ertragen und für die hohen Folgekosten aufkommen.After this Flat seas like the North Sea are zoned by the coastal states oil and gas resources and other possibly existing mineral resources used only by the states to which the corresponding zone belonged. Since about 1970 will be Flat seas such as the North Sea are used intensively industrially and the fossil energy supplies since then in the big one Scope exploited. The exploration and distribution of Petroleum occurring accidents to lead but to significant pollution of seawater and entire coastal regions (see current daily press). The coastal states that are not on the Extraction of crude oil and natural gas are involved so forced endure the disadvantages and for the high follow-up costs arise.

Beim direkten Anschluß von Kraftwerksanlagen, die verschiedene Formen erneuerbarer Energie wie Wind oder Solarstrahlung nutzen, kommt es zu erheblichen Abweichungen zwischen Erzeugung und Verbrauch. Sollen keine fossil betriebenen Kraftwerke für den Ausgleich mehr sorgen müssen, so werden an das Netz angeschlossene Speichereinrichtungen benötigt.At the direct connection of Power plants that use various forms of renewable energy As wind or solar radiation use, it comes to significant deviations between production and consumption. Should not be fossil fueled Power plants for have to worry about the balance so storage devices connected to the network are required.

Zur Speicherung sind Konzepte, die mit Strom aus erneuerbaren Energieformen durch Elektrolyse Wasserstoff produzieren und diesen in Brennstoffzellen oder in Gasverbrennungsturbinen wieder in Strom umwandeln naheliegend und seit langem bekannt [3].to Storage are concepts that use electricity from renewable energy sources produce hydrogen by electrolysis and this in fuel cells or in gas combustion turbines turn into electricity again obvious and long known [3].

Aus der Beschreibung in [4, S.26 ff] ist die Kombination eines Druckluftspeichers mit einem Erdgasturbinenkraftwerk in Verbindung mit Windenergieanlagen bekannt. Bei einem großen Angebot von Elektrizität aus Windenergie wird bei mangelnder Stromabnahme durch das Netz das Überangebot für den Betrieb einer Luftverdichtereinheit verwendet. Die komprimierte Luft wird dabei in einem unterirdischen Hohlraum wie einer Salzkaverne gespeichert. Die Druckluftspeicherung ist damit das Pendant zu einem Pumpspeicher-Kraftwerk. Ist die Nachfrage nach Strom größer als das Angebot aus der Windenergie, so wird die Druckluft zusammen mit Erdgas in einer Turbine verbrannt. Das in der Druckluft gespeicherte Energiepotential kann somit, nach Abzug von Rückwandlungsverlusten, wieder genutzt und schon in kurzer Zeit wieder verfügbar gemacht werden. Eine solche Anlage ist in der Lage, elektrische Ausgleichs- und Regelenergie in weniger als 15 Minuten zur Verfügung zu stellen. Der Speicherinhalt reicht für eine Entnahme von einigen Stunden bis zu einigen Tagen, je nach Auslegung des Speichers.Out the description in [4, p.26 ff] is the combination of a compressed air storage with a natural gas turbine power plant in conjunction with wind turbines known. At a big one Supply of electricity wind energy turns into power shortage due to the grid the oversupply for the Operation of an air compressor unit used. The compressed Air gets into an underground cavity like a salt cavern saved. The compressed air storage is thus the counterpart to a Pumped storage power plant. Is the demand for electricity greater than the offer from the wind energy, so the compressed air is together with Natural gas burned in a turbine. The stored in the compressed air Energy potential can thus, after deduction of reversion losses, again used and made available again in a short time. Such Plant is capable of electrical balancing and control energy to provide in less than 15 minutes. The memory content enough for a withdrawal of a few hours to a few days, depending on Design of the store.

Bei diesem Konzept zur Luftverdichtung gibt es zur Zeit keine Lösung für die Verwendung der anfallenden Verlustwärme, die während der Kompression entsteht. Um dennoch eine sinnvolle Nutzung der Druckluft zu ermöglichen, wird deshalb die Kombination mit der Gasturbine als vorteilhaft angesehen. Die Kombination eines Druckluftspeichers mit einer Gasverbrennungsturbine in Verbindung mit Windenergieanlagen ermöglicht eine erhebliche Reduzierung des CO2-Ausstoßes. Allerdings wird weiterhin ein fossiler Brennstoff eingesetzt, der nur in begrenzter Menge vorhanden ist und bei dessen Verbrennung Schadstoffe, wie NOx und CO2 an die Umwelt abgegeben werden.In this concept for air compression, there is currently no solution for the use of the resulting heat loss, which arises during the compression. In order to still allow a meaningful use of compressed air, therefore, the combination with the gas turbine is considered advantageous. The combination of a compressed air reservoir with a gas combustion turbine in conjunction with wind turbines allows a significant reduction in CO 2 emissions. However, a fossil fuel is still used, which is available only in limited quantities and combustion pollutants, such as NO x and CO 2 are released into the environment.

Zur sehr schnellen Speicherung von elektrischer Energie (im Milli-Sekundenbereich bis einige hundert Sekunden) sind elektrische Spulen- und Kondensatorenbänke, wie sie zur Blindleistungkompensation eingesetzt werden, schon lange bekannt. Der magnetische Speicher mit supraleitenden Spulen [4, S. 162 ff] wird in der Forschung weiter vorangetrieben und neue Hochleistungskondensatoren [4, S. 150 ff] werden heute in Kleinanwendungen wie Taschenlampen mit Solarzellen bis hin zum Einsatz in Automobilen zur Energierückgewinnung erprobt. Wiederaufladbare elektrische Batteriesysteme (elektrochemische Sekundärelemente) werden ebenfalls seit langem verwendet.to very fast storage of electrical energy (in the millisecond range up to a few hundred seconds) are electrical coil and capacitor banks, such as they have been used for reactive power compensation for a long time known. The magnetic memory with superconducting coils [4, P. 162 ff.], Research continues to push ahead with new ones High-performance capacitors [4, p. 150 ff] are today used in small applications like flashlights with solar cells to use in automobiles for energy recovery tested. Rechargeable electric battery systems (electrochemical Secondary elements) also used for a long time.

Auch das bekannte Schwungradspeicherprinzip [4, S. 178 ff] in Kombination mit einer elektrischen Maschine ist weiter entwickelt worden. Es ist sowohl in Fahrzeugen als auch in stationären Energieeinrichtungen im Einsatz. Es kann in wenigen Sekunden den gesamten Energieinhalt abgeben.The well-known flywheel storage principle [4, p. 178 ff] in combination with an electric machine has also been further developed. It is both in vehicles and in stationary energy facilities in use. It can deliver the entire energy content in a few seconds.

Es wurden neue Konzepte entwickelt, die Metalle wie Silicium [5] oder Aluminium [6] als universellen Energieträger verwenden. Beispielsweise kann nach der Herstellung von reinem Silicium in verschiedenen Prozeßschritten mit Hilfe von Stickstoff und Wasser über die Zwischenprodukte Ammoniak und Wasserstoff die durch den Herstellungsprozeß gespeicherte Energie wieder entzogen werden [5, S. 7 ff].It New concepts have been developed that include metals such as silicon [5] or Use aluminum [6] as a universal energy source. For example can after the production of pure silicon in various process steps with the help of nitrogen and water through the intermediates ammonia and hydrogen reflects the energy stored by the manufacturing process be withdrawn [5, p. 7 ff].

Neben Aufwindkraftwerken mit annähernd konstanter Leistungsabgabe steht als einzige regenerative Energieform Erdwärme kontinuierlich auf Abruf für den entsprechenden Bedarf des Verbrauchers zur Verfügung.Next Aufwindkraftwerken with approximately Constant power output is the only regenerative form of energy geothermal continuously on call for the corresponding needs of the consumer.

Aufwindkraftwerke benötigen ausgedehnte Aufstellungsflächen und werden voraussichtlich nur in Wüstenregionen fernab von den Ballungszentren aufgebaut werden. In [12] wird eine Kombination eines Aufwindkraftwerkes in Verbindung mit einem solarthermischen Kraftwerk beschrieben. Hierbei wird das Aufwindkraftwerk zur Abfuhr von Verlustwärme aus dem solarthermischen System verwendet, das nun mit einer einmaligen Wasserbefüllung des Kühlkreislaufs kontinuierlich betrieben werden kann. Die gewonnene Energie kann durch die Verwendung von Höchstspannungsleitungen über Land zu wirtschaftlich akzeptablen Bedingungen in die Ballungszentren übertragen werden.Chimney power plants need extensive installation areas and are expected to be located only in desert regions far from the Conurbations are being built up. In [12] will be a combination an updraft power station in conjunction with a solar thermal Power plant described. Here, the updraft power plant is for discharge from waste heat used from the solar thermal system, now with a one off water filling of the cooling circuit can be operated continuously. The energy gained can through the use of extra high voltage power lines over land transferred to conurbations at economically acceptable conditions become.

Dagegen kann die Erdwärme grundsätzlich an jedem beliebigen Standort genutzt werden. In den oberen Schichten bis ca. 20 m hat die Sonnenstrahlung einen Einfluß auf die Bodentemperatur. in einigen Regionen der Erde können sich die ersten Meter durch Son neneinstrahlung sogar bis auf 50 °C erhitzen oder umgekehrt im Winter bis zum Gefrierpunkt und darunter abkühlen. Daraus entsteht ein nur von der Jahreszeit abhängiger Temperaturverlauf. Die im Boden gespeicherte Sonnenenergie kann beispielsweise durch den Einsatz von horizontalen Erdkollektoren in Verbindung mit Wärmepumpen zur Gebäudeheizung verwendet werden. Diese Energie wird allgemein als oberflächennahe Erdwärme bezeichnet.On the other hand can geothermal energy in principle be used at any location. In the upper layers up to 20 m, the solar radiation has an influence on the Soil temperature. in some regions of the world can be the first meters by solar radiation even up to 50 ° C heat or vice versa Winter to freezing point and cool below. This only creates one depending on the season Temperature curve. The solar energy stored in the ground can for example through the use of horizontal ground collectors in connection with heat pumps for building heating be used. This energy is generally considered near-surface geothermal designated.

Die Kombination von Sonnenkollektoren auf dem Dach mit Anlagen zu Nutzung von oberflächennaher Erdwärme durch Erdkollektoren oder Erdwärmesonden und Wärmepumpen ist bekannt. Es ist sogar möglich, die im Sommer gewonnene Wärme aus Sonnenkollektoren über Wärmetauscher im Erdreich bei geringer Tiefe zu speichern und einen Teil dieser Energie ab dem Herbst wieder zum Heizen zu nutzen [7, S. 89 ff]. Eine Stromerzeugung ist bei diesen Konzepten nicht vorgesehen.The Combination of solar panels on the roof with facilities for use from near-surface geothermal heat through Earth collectors or geothermal probes and heat pumps is known. It is even possible that heat gained in summer from solar panels over heat exchangers to store in the soil at shallow depth and part of this To use energy for heating again from autumn [7, p. 89 ff]. Electricity generation is not provided for in these concepts.

Unterirdischer Wasserströme, warm- oder heißwasserführende Aquifere und durch Vulkanismus erhitzte Böden werden direkt zum Heizen und zur Stromproduktion genutzt. Die geologischen und technischen Grundlagen dazu sind ausführlich in [7] und [8] beschrieben.underground Water currents warm or hot water aquifers and volcanic heated floors are used directly for heating and electricity production. The geological and technical fundamentals are described in detail in [7] and [8].

Außer der oberflächennahen Erdwärme gibt es die Wärme im tiefen Untergrund. Sie stammt nach [7, S.9 f] aus drei verschiedenen Quellen:

  • • Sie ist gespeicherte Energie, deren Ursprung in der während der Erdentstehung frei gewordenen Gravitationsenergie liegt.
  • • Sie ist ein Rest von einer Urwärme vor der Erdentstehung.
  • • Sie entsteht aus dem Zerfall radioaktiver Isotope in der Erdkruste. Diese Wärme ist aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit der Gesteine in der Erde gespeichert.
In addition to the near-surface geothermal heat, there is the heat in the deep underground. It comes from [7, p.9 f] from three different sources:
  • • It is stored energy whose origin lies in the gravitational energy released during the Earth's formation.
  • • It is a remnant of a preheat before the Earth's creation.
  • • It arises from the decay of radioactive isotopes in the earth's crust. This heat is stored in the soil due to the low thermal conductivity of the rocks.

Der daraus resultierende Wärmestrom wird mit 63 mW/m2 angegeben [7, S.40]. Dieser Energiestrom wird als Wärme des tiefen Untergrunds bezeichnet. Für eine erste grobe Abschätzung der Temperaturerhöhung im tiefen Untergrund der kontinentalen Kruste können 30 ° K/km angenommen werden [7, S.34]. Dieses Wärmereservoir ist an jedem Ort der Erde verfügbar.The resulting heat flux is given as 63 mW / m 2 [7, p. 40]. This energy flow is called the heat of the deep underground. For a first rough estimate of the temperature rise in the deep subsurface of the continental crust 30 ° K / km can be assumed [7, p.34]. This heat reservoir is available anywhere in the world.

Das Verfahren zur Nutzung der Wärme des tiefen Untergrunds soll noch beschrieben werden: beim Hot-Dry-Rock-Verfahren (HDR) werden die im Untergrund natürlich vorhandenen Risse im Gestein zur Bildung eines Wärmetauschers genutzt.The Method of using the heat of the deep underground will be described: in the hot-dry-rock process (HDR) will be the cracks naturally present in the subsurface Rock to form a heat exchanger used.

Zunächst werden zwei Bohrungen im Abstand von einigen hundert Meter bis zu Tiefen von 7000 m vorangetrieben. Hier herrscht eine Temperatur von etwa 210 °C, sofern keine Einflüsse wie Vulkanismus existieren, die die Temperatur noch weiter erhöhen würden. In eine der Bohrungen wird Wasser unter hohem Druck hineingepreßt. Das Wasser dringt in die natürlich vorhandenen Risse des Felsens ein. Durch den hohen Druck werden die Risse aufgeweitet. Die im Gestein vorhandenen Kräfte können nun eine sehr geringe Verschiebung einzelner Felsschichten verursachen. Wird der Druck des Wassers wieder verringert, so verbleiben die Felsen in der neuen Position und hinterlassen dabei dauerhaft neue aufgeweitete Risse. Der Vorgang des Wassereinpressens wird mehrmals wiederholt und schließlich solange durchgeführt, bis aus der zweiten Bohrung mit Unterstützung weiterer Pumpen das Wasser wieder austritt. Abhängig vom Durchfluß und der Bohrlochtiefe hat das Wasser eine dem tiefen Untergrund entsprechende Temperatur.First, two holes are drilled at a distance of several hundred meters to depths of 7000 m. Here there is a temperature of about 210 ° C, unless there are influences such as volcanism, which would increase the temperature even further. In one of the holes, water is forced in under high pressure. The water penetrates into the naturally existing cracks of the rock. Due to the high pressure, the cracks are widened. The existing forces in the rock can now cause a very small shift of individual rock layers. If the pressure of the water is reduced again, the rocks remain in the new position and leave permanently new widened cracks. The process of water injection is repeated several times and finally carried out until the water emerges again from the second bore with the assistance of further pumps. Depending on the flow and the hole depth, the water has a temperature corresponding to the deep underground.

Durch ein System von Mikrofonen lassen sich aus den Bruchgeräuschen im Gestein die Größe und die räumliche Ausdehnung der Rißflächen als Wärmetauscher feststellen. Bohrungen können heute bis zu 10 km Tiefe durchgeführt werden. Dabei ist es sogar möglich, nach einigen tausend Metern Tiefe den Bohrkopf im tiefen Untergrund horizontal zu führen [8, S.79]. Einzelne Bereiche können so gezielt angebohrt werden.By a system of microphones can be derived from the breaking noise in the Rock the size and the spatial Expansion of the crack surfaces as heat exchangers determine. Drilling can be carried out today up to 10 km depth. It is even there possible, after a few thousand meters depth, the drill bit in the deep underground to lead horizontally [8, p. 79]. Individual areas can be drilled so targeted.

Das technische Wissen für die Erschließung der Wärme im tiefen Untergrund wurde wesentlich auch durch die Erkundung und Exploration von Erdgas- und Erdöllagerstätten entwickelt [7, S. 208]. In Europa wird zur Zeit eine HDR-Anlage als Forschungsanlage in Soultz-sous-Forets betrieben.The technical knowledge for the development the heat In the deep underground was essential also by the exploration and Exploration of natural gas and oil reservoirs [7, p. 208]. In Europe, an HDR plant is currently being used as a research facility in Soultz-sous-Forets operated.

In der älteren Fachliteratur [9, S. 150 ff] zeigt eine Abschätzung des nutzbaren Energiepotentials durch das HDR-Verfahren, daß die vorhandene Wärmemenge durch die allmähliche Abkühlung und aufgrund des geringen nachliefernden Wärmestroms des Gesteins abnimmt und schließlich nicht mehr wirtschaftlich genutzt werden kann. Die Wiedererwärmung eines über wenige Tage ausgeschöpften Wärmepotentials kann bis zu einigen Jahrzehnten dauern. Auch Potentialabschätzungen in [7, S. 214] gehen von einer Nutzungsdauer eines geologischen Bereiches von 100 Jahren aus. Danach wird die Ausbeute weiterer Wärmemengen als nicht mehr wirtschaftlich angesehen.In the older one Specialist literature [9, p. 150 ff] shows an estimate of the usable energy potential through the HDR process that the existing amount of heat through the gradual Cooling and decreases due to the low replenishing heat flux of the rock and finally can no longer be used economically. The reheating of a few Days exhausted heat potential can take up to several decades. Also potential estimates in [7, p. 214] assume a useful life of a geological one Range of 100 years. After that, the yield is more amounts of heat considered no longer economically viable.

Abschätzungen der Ausnutzung großer Wärmemenge über einen Zeitraum von einigen Jahrzehnten zeigen, daß für eine Wiedererwärmeung u. U. einige hundert, ja sogar bis zu tausend Jahre benötigt werden. Nach der Ausnutzung der Wärme eines geologischen Reservoirs müßte die Anlage also abgebaut und in einigen Kilometern Entfernung wieder neu errichtet werden. Der Rückbau der Anlage und die Erschließung eines neuen Standortes sind mit erneuten Kosten verbunden. in dicht besiedelten Gegenden können u.U. auch keine neue Industrieanlagen mehr errichtet werden. Als Konsequenz daraus verringert sich die Anzahl der möglichen Kraftwerksstandorte.estimates the exploitation of large Amount of heat over one Period of several decades show that for a re-warming u. Some hundreds, even up to a thousand years may be needed. To the use of heat of a geological reservoir would have the Plant dismantled and again in a few kilometers away to be rebuilt. The dismantling the plant and the development of a new location are associated with renewed costs. in dense populated areas can u.U. also no new industrial plants will be built. When As a consequence, the number of potential power plant locations is reduced.

Dies legt den Schluß nahe, daß die Nutzung der Erdwärme nach dem HDR- Verfahren bei dem überall angenommenen Wärmestrom von ca. 63 mW/m2 zwar nach dem heutigen Stand der Technik [7, S. 212] umweltverträglich durchgeführt werden kann, aber, in menschlichen Zeiträumen gedacht, eine einmalige Ausschöpfung eines Energiepotentials darstellt. Die heute geforderte Nachhaltigkeit in der Energiewirtschaft stellt daher eine derartige Energiegewinnung wiederum in Frage, da nachfolgende Generationen diesen Standort für einen langen Zeitraum nicht mehr nutzen können. Selbst Standorte für Kraftwerke sind aber nur in begrenztem Umfang vorhanden.This suggests the conclusion that the use of geothermal energy by the HDR process at the assumed heat flow of about 63 mW / m 2, although according to the current state of the art [7, p 212] can be carried out environmentally friendly, but, conceived in human periods, represents a unique exploitation of an energy potential. The sustainability demanded in the energy industry today, therefore, calls such energy generation into question again, as subsequent generations can no longer use this location for a long period of time. Even sites for power plants are available only to a limited extent.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Konzept so zu erstellen, daß auch eine Kombination fluktuierender erneuerbarer Energieformen in Verbindung mit Energiespeichern, an Standorten auf dem Land, an den Küsten oder in Flachmeeren, wie der Nordsee genutzt werden kann, ohne daß ein ungünstiger CO2-Ausstoß und erhöhte Kosten durch den zusätzlichen Brennstoffeinsatz für die Bereitstellung von Regel- und Ausgleichsenergie entstehen. Es ist ein Kraftwerkskonzept zu entwickeln, das in einer Energiewirtschaft, die allein auf erneuerbaren Energieformen beruht, große Kraftwerkseinheiten im 100 MW-Bereich und mehr ermöglicht. Das Konzept soll auch dazu beitragen, zukünftig auf fossile und nukleare Kraftwerke verzichten zu können.The invention is based on the object to create a concept so that a combination of fluctuating renewable forms of energy can be used in conjunction with energy storage, at locations in the country, on the coasts or in shallow seas, such as the North Sea, without an unfavorable CO 2 emissions and increased costs due to the additional fuel input for the provision of control and balancing energy arise. It is to develop a power plant concept that enables large power plant units in the 100 MW range and more in an energy industry based solely on renewable forms of energy. The concept should also help to avoid fossil and nuclear power plants in the future.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, mindestens ein Wärmereservoir eines geologischen Bereiches unter der Erde als Langzeitenergiespeicher und einen Kurzzeitspeicher mit mindestens einem Energie wandelnden Prozess, dessen Abwärme in das unterirdischen Wärmereservoir zurückgeführt werden kann, an einem Ort in einem Kraftwerk zur Herstellung von Energieträgern wie Strom und/oder Gas zu integrieren. An dieses Kraftwerk ist direkt vor Ort oder über ein Hochspannungsnetz entfernt mindestens eine Anlage zur Gewinnung fluktuierender regenerativer Energie angeschlossen. Dieses Kraftwerkskonzept soll nachfolgend als Integriertes Geothermiekraftwerk IGEC (Integrated Geothermal Energy Conversion Plant) bezeichnet werden.to solution this task is proposed, at least one heat reservoir a geological area under the earth as long-term energy storage and a short-term memory with at least one energy-transforming Process, its waste heat into the underground heat reservoir can be traced back in a place in a power plant for the production of energy sources such as To integrate electricity and / or gas. At this power plant is direct on site or over a high voltage network removes at least one plant for extraction fluctuating regenerative energy connected. This power plant concept is to be referred to below as Integrated Geothermal Power Plant IGEC (Integrated Geothermal Energy Conversion Plant).

Neben der bekannten kontinuierlichen Gewinnung erneuerbarer Energie aus Aufwindkraftwerken ist es nur mit Erdwärme möglich, grundsätzlich an jedem Ort der Erde ebenfalls kontinuierlich Energie zu gewinnen und so mit anderen fluktuierenden erneuerbaren Quellen sinnvoll zu kombinieren.Next the well-known continuous production of renewable energy Aufwindkraftwerken it is possible only with geothermal energy, in principle to gain energy continuously in every place on earth and so makes sense with other fluctuating renewable sources to combine.

Der geringe Wärmestrom von ca. 63 mW/m2 in der Erdkruste ist aber auch ein Beleg für eine gute Wärmeisolation des Gesteins. Da ein geologischer Bereich im tiefen Untergrund über keinen sich schnell erneuernden Energiestrom wie die Sonnen- oder Windenergie verfügt, sollte er als ein Energiespeicher mit einer Anfangsbefüllung angesehen werden. Im Rahmen einer geeigneten Betriebsführung von Energieentnahme und Rückführung von Energie kann ein errichtetes Kraftwerks ohne zeitliche Begrenzung betrieben werden, da kein einmaliges Energiereservoir für immer ausgeschöpft wird.The low heat flow of approx. 63 mW / m 2 in the earth's crust is also evidence of good thermal insulation of the rock. Since a deep-underground geological area does not have a rapidly renewing energy flow such as solar or wind energy, it should be considered as an energy store with an initial charge. Within the framework of a suitable management of energy extraction and recycling of energy, a built power plant can be operated without any time limit, as no single energy reservoir is exhausted forever.

Die Kraftwerksanlage ist gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 ausgebildet. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftwerksanlage sind in den Unteransprüchen angegeben.The Power plant is according to the mark of claim 1 is formed. Advantageous developments of the power plant according to the invention are in the subclaims specified.

Das Konzept wird nun anhand von Zeichnungen in verschiedenen Beispielen erläutert.The Concept will now be based on drawings in different examples explained.

Es zeigen 1 und 2 Geothermiekraftwerke mit einer möglichen Anordnung von geothermischen Bereichen als Langzeitspeicher in Kombination mit Druckspeichern als Kurzzeitspeicher, die auf dem Land, an der Küste oder auf dem Meer aufgebaut sind und Energie aus erneuerbaren Quellen nutzen.Show it 1 and 2 Geothermal power plants with a possible arrangement of geothermal areas as long-term storage in combination with accumulators as short-term storage, which are built on land, on the coast or at sea and use energy from renewable sources.

Die 3 und 4 zeigen die benötigten Komponenten, um Wärmeenergie aus einem geothermischen Bereich bei geringer Temperaturdifferenz zur Stromproduktion verwenden zu können. Es wird auch gezeigt, wie weitere Energie abgebende oder aufnehmende Prozesse in das Geothermiekraftwerk integriert werden können. 5 zeigt die grundsätzliche Möglichkeit der Integration vieler Teilprozesse.The 3 and 4 show the components needed to use heat energy from a geothermal area with low temperature difference for power production. It will also be shown how other energy emitting or receiving processes can be integrated into the geothermal power plant. 5 shows the fundamental possibility of integrating many sub-processes.

Die 6 bis 8 stellen Prozesse dar, die überwiegend Strom aus regenerativen Quellen verbrauchen und ihre Verlustwärme an den geothermischen Speicher abgegeben. Dabei zeigt 6 eine Kompression von Gasen. 7 bildet eine Elektrolyseanlage ab, die mit Niederdruck- und Hochdruck-Speichereinrichtungen ausgestattet ist. 8 stellt eine direkte Umwandlung von Strom in Wärme durch elektrische Heizelemente dar, bei der die Wärme durch Wärmetauscher an den geothermischen Speicher abgegeben wird.The 6 to 8th represent processes that consume predominantly electricity from renewable sources and release their heat loss to the geothermal storage. It shows 6 a compression of gases. 7 forms an electrolysis plant, which is equipped with low-pressure and high-pressure storage facilities. 8th represents a direct conversion of electricity into heat by electrical heating elements, in which the heat is released through heat exchangers to the geothermal storage.

9 zeigt als Blockbild einen allgemein Energie wandelnden Prozeß. Die 10 bis 12 zeigen Prozesse, die überwiegend elektrischen Strom produzieren und bei Bedarf an das Netz abgeben. 10 zeigt Gasdruck-Expansionsturbinen, wahlweise in Verbindung mit Niederdruckspeichern und Einrichtungen zur Wiedergewinnung der Verlustwärme. 11 zeigt eine Gasexpansionseinrichtung mit zusätzlicher Verbrennung. 12 stellt eine Anlage dar, die nach einer Gasexpansion Wasserstoff, Sauerstoff und auch Druckluft bei niedrigem Druckniveau in Brennstoffzellen in Strom verwandelt und die Verlustwärme über Wärmetauscher in den geothermischen Bereich speichert. 9 shows a block diagram of a generally energy-changing process. The 10 to 12 show processes that predominantly produce electricity and deliver it to the grid when needed. 10 shows gas-pressure expansion turbines, optionally in conjunction with low-pressure accumulators and devices for recovering the heat loss. 11 shows a gas expansion device with additional combustion. 12 represents a system that converts hydrogen, oxygen and also compressed air at low pressure level into fuel cells after gas expansion and stores the heat loss through heat exchangers in the geothermal area.

In 13 wird gezeigt, wie bei einem Parabolrinnenkraftwerk die Wärme direkt an den Geothermiespeicher abgegeben werden kann. Abschließend zeigt 14, wie ein be grenzter Kühlwasservorrat eines Geothemiekraftwerkes mit Hilfe eines Aufwindkraftwerkes gekühlt werden kann.In 13 It shows how heat can be dissipated directly to the geothermal reservoir in a parabolic trough power plant. Finally shows 14 how a limited cooling water supply of a geothermal power plant can be cooled by means of a solar power station.

Gemäß 1 ist eine Kraftwerksanlage 1 zur elektrischen Stromerzeugung und zur Gewinnung von Prozeßwärme mit Verbindungsrohrleitungen 12, 13 zum geothermischen Bereich 9 aufgebaut. Zusätzlich kann Sonnenwärme mit Kollektorsystemen 6 unter Verwendung von flüssigen oder von gasförmigen Arbeitsmedien 3 über Wärmetauscher in das geothermische Reservoir 9 eingespeist werden. Allgemein können sowohl die bekannten landgebunden regenerative Quellen 4, als auch Offshore-Einrichtungen als regenerative Quellen 5 mit dem geothermischen Bereich 9 gekoppelt werden. Ab 3 werden verschiedene Möglichkeiten im Detail gezeigt. Das für die Kühlung benötigte Wasser kommt aus einem stehenden oder einem fließenden Gewässer und wird durch Rohrleitungen 10 heran- 10a und wieder abgeführt 10b. An einem Ort können mehrere geologische Bereiche 9 als Wärmespeicher bzw. Quellen neben- und übereinander angelegt werden. Die Abstände zwischen den einzelnen Bereichen 9 sind ausreichend groß zu wählen, damit keine gegenseitige Beeinflussung stattfinden kann. Damit sich ein thermisch (teilweise) entleerter Bereich 9z. B. über einen Zeitraum von wenigen Jahren bis hin zu einigen Jahrzehnten wieder regenerieren kann, wird inzwischen ein anderer Bereich 9 genutzt. Nach der thermischen Regeneration kann der zuvor teilweise entleerte Bereich 9 erneut verwendet werden. Dies ermöglicht einen fortgesetzten Betrieb an einem Kraftwerksstandort über große Zeiträume. Die verschiedenen geothermischen Bereiche 9 werden entweder nur mit einem Paar Leitungen 12, 13 für Hin- und Rücklauf erschlossen, oder sie werden mit einer Vielzahl von Leitungen in die verschiedenen Erdwärmebereiche 9 hinein mit der Kraftwerksanlage 1 verbunden.According to 1 is a power plant 1 for electrical power generation and for obtaining process heat with connecting pipelines 12 . 13 to the geothermal area 9 built up. In addition, solar heat can be used with collector systems 6 using liquid or gaseous working media 3 via heat exchanger into the geothermal reservoir 9 be fed. Generally, both the known land-based regenerative sources 4 , as well as offshore facilities as renewable sources 5 with the geothermal area 9 be coupled. From 3 Different possibilities are shown in detail. The water needed for cooling comes from a standing or flowing water and is piped through 10 zoom in 10a and discharged again 10b , In one place can have several geological areas 9 be created as heat storage or sources next to and above each other. The distances between the individual areas 9 are sufficiently large to choose, so that no mutual influence can take place. This creates a thermally (partially) deflated area 9 z , B. can regenerate over a period of a few years to a few decades back, is now another area 9 used. After the thermal regeneration, the previously partially emptied area 9 to be used again. This allows for continued operation at a power plant site over long periods of time. The different geothermal areas 9 Either only use a pair of wires 12 . 13 for return flow, or they are with a variety of lines in the various geothermal areas 9 into with the power plant 1 connected.

Als mögliche mit dem Geothermiekraftwerk zu kombinierenden Druckgasspeicher 51 können Aquifere, Salzkavernen und ausgediente Bergwerke dienen [4, S.32], die über Rohrleitungen 11 mit der Kraftwerksanlage 1 in Verbindung stehen. Dabei können Drücke von ca. 100 bar bis 200 bar erreicht werden. Möglich sind aber auch herkömmlich hergestellte Druckbehälter 55, die dann entsprechend große Ausmaße haben müssen. Im Gegensatz zu den unterirdischen Druckspeichern 51 können Druckbehälter 55 heute für sehr hohe Drücke, z.B. für 500 bar bis 1000 bar ausgelegt werden. Dadurch lassen sich die Druckbehälter 55 wiederum im geometrischen Volumen kleiner wählen und dabei noch akzeptable Mengen an Druckenergie speichern. Bei entsprechenden Eigenschaften des tiefen Untergrunds können zukünftig auch entleerte Erdöl- und Erdgasfelder, wie sie z.B. unter dem Meeresboden der Nordsee vorhanden sind, sowohl als Druckspeicher, als auch nach Aufweitung der vorhanden Risse als geothermischer Speicher verwendet werden. Von den gesamten installierten Komponenten der Erdölindustrie einschließlich der entleerten Lagerstätten läßt sich so nach einer Umrüstung wenigstens ein Teil weiter nutzen.As possible to be combined with the geothermal power plant compressed gas storage 51 can serve aquifers, salt caverns and disused mines [4, p.32], which pass through pipelines 11 with the power plant 1 keep in touch. In this case, pressures of about 100 bar to 200 bar can be achieved. Possible are but also conventionally produced pressure vessel 55 , which then have to have correspondingly large proportions. In contrast to the underground pressure accumulators 51 can pressure vessel 55 today for very high pressures, for example, be designed for 500 bar to 1000 bar. This allows the pressure vessel 55 again choose smaller in the geometric volume and still store acceptable amounts of pressure energy. In the case of corresponding properties of the deep subsurface, emptied oil and natural gas fields, such as those found below the seabed of the North Sea, can be used as accumulator as well as after expansion of the existing cracks as geothermal storage. Of the total installed components of the oil industry, including the emptied deposits, at least one part can be reused after retrofitting.

2 zeigt eine z.B. im Meer stehende Trägerstruktur 2 mit der Kraftwerksanlage 1, die die Komponenten zur Nutzung eines geothermischen Bereiches 9 enthält. Die Anlage 1 steht außerdem über Rohrleitungen 11 in Verbindung mit den darunterliegenden Druckgasspeichern 51. Weitere Energiewandler, z.B. Windenergieanlagen 7, Meereswellenwandler 8, Meereströmungswandler 54 sind zur Stromproduktion direkt in die Trägerstruktur 2 integriert. Auf diese Weise wird derselbe Standort der Kraftwerksanlage 1 vielfältig genutzt. Das aus dem geothermischen Bereich 9 geförderte heiße Wasser wird in Rohren 12 nach oben und die Restwärme über die Rohrverbindung 13 wieder nach unten geführt. Die Rohrverbindungen weisen eine Wärmeisolierung 14 auf, um Temperaturverluste bei der Durchquerung des kalten Gewässers zu vermeiden. In der unteren Hälfte von 2 ist auch beispielhaft eine Draufsicht von 4 getrennten unterirdischen Druckgasspeichern 51 und darunter liegenden geothermischen Bereichen 9 schematisch dargestellt. 2 shows a standing for example in the sea support structure 2 with the power plant 1 containing the components to use a geothermal area 9 contains. The attachment 1 also has piping 11 in conjunction with the underlying compressed gas storage tanks 51 , Other energy converters, eg wind turbines 7 , Sea wave converter 8th , Ocean current converter 54 are for power production directly into the carrier structure 2 integrated. In this way, the same location of the power plant 1 used in many ways. That from the geothermal area 9 subsidized hot water is in pipes 12 upwards and the residual heat via the pipe connection 13 again led down. The pipe connections have a thermal insulation 14 to avoid temperature losses when crossing the cold water. In the lower half of 2 is also an example of a plan view of 4 separate underground compressed gas storage 51 and underlying geothermal areas 9 shown schematically.

Die thermodynamischen Anlagenkomponenten zur Stromgewinnung aus Erdwärme ähneln denen, die aus der Nutzung der Meerwärme nach dem Konzept des CLOSED CYCLE SYSTEM [10] bekannt sind. So zeigtThe thermodynamic plant components for generating electricity from geothermal energy are similar to those from the use of sea heat according to the concept of the CLOSED CYCLE SYSTEM [10]. So shows

3 einen als Verdampfer betriebenen Wärmetauscher 26, der die Wärme aus dem geothermischen Bereich 9 über die Produktionsleitung 12 an einen sekundären Kreislauf 72, z.B. mit Ammoniak als Arbeitsmittel befüllt, abgibt. Die Druckzunahme und die Enthalpieerhöhung des sekundärseitigen Arbeitsmediums wird über einen Turbinen-Generatorsatz 20 mit Leistungselektronik 16 für die Stromerzeugung zur Abgabe an ein elektrisches Netz 15 genutzt. Die Abkühlung des sekundären Arbeitsmediums erfolgt wieder in einem weiteren Wärmetauscher 27, der überwiegend als Kondensator betrieben wird. Nach dem Kondensator 27 wird das sekundäre Arbeitsmedium von einer elektrisch angetriebenen Speisepumpe 23 wieder in den Verdampfer 26 gefördert. Das, mittels mindestens einer elektrisch angetriebenen Pumpen 22a über die Produktionsleitung 12 in den Wärmetauscher 26 geförderte Wasser wird mit Unterstützung mindestens einer weiteren elektrischen Pumpen 22b wieder über die Injektionsleitung 13 in den Erdwärmespeicher 9 zurück gefördert. Auch der Kondensator 27 wird über elektrische Pumpen 24 mit Kühlwasser über einen Wassereinlaß 10a und Wasserauslaß 10b aus einem Wasservorrat versorgt. Die verwendeten Leistungselektroniken 17 für die E- Motoren ermöglichen einen bedarfsgerechten Betrieb der Pumpenaggregate 22a, 22b, 23 und 24. 3 a heat exchanger operated as an evaporator 26 that absorbs the heat from the geothermal area 9 about the production management 12 to a secondary circuit 72 , eg filled with ammonia as working fluid, releases. The pressure increase and the enthalpy increase of the secondary-side working medium is via a turbine generator set 20 with power electronics 16 for power generation for delivery to an electrical grid 15 used. The cooling of the secondary working medium is again in a further heat exchanger 27 , which is operated mainly as a capacitor. After the capacitor 27 is the secondary working fluid from an electrically driven feed pump 23 back into the evaporator 26 promoted. That, by means of at least one electrically driven pump 22a about the production management 12 in the heat exchanger 26 Promoted water is provided with support from at least one other electric pumps 22b again via the injection line 13 in the geothermal storage 9 promoted back. Also the capacitor 27 is via electric pumps 24 with cooling water via a water inlet 10a and water outlet 10b supplied from a water supply. The used power electronics 17 For the electric motors enable demand-driven operation of the pump units 22a . 22b . 23 and 24 ,

Im Gegensatz zur Meerwärmegewinnung kann bei der Nutzung von Erdwärme die Auslegung der Anlage auf größere Temperaturdifferenzen erfolgen. So lassen sich prinzipiell höhere Wirkungsgrade zur Stromerzeugung erzielen, die bei etwa 10 % und mehr liegen. Als Arbeitsmedium sollen umweltfreundliche Substanzen gewählt werden, die biologisch abbaubar sein müssen und auch nicht den Treibhaus-Effekt fördern.in the Contrary to the sea heat recovery can in the use of geothermal energy the design of the system for larger temperature differences respectively. In principle, higher efficiencies for power generation can be achieved which are about 10% or more. As a working medium should chosen environmentally friendly substances which must be biodegradable and not the greenhouse effect promote.

Nach der Förderung des erhitzten Wassers in der Produktionsleitung 12 kann Prozeßwärme an verschiedenen Stellen des geothermischen Kreislaufs entnommen werden. Es kann aber auch nicht benötigte Wärme in den Kreislauf des geothermischen Reservoirs 9 wieder zurückgespeist werden:
So wird nach dem Verdampfer 26 das zwar abgekühlte, aber noch warme Wasser einem Prozeß A 30 über einen Wärmetauscher, der dem Prozeß A 30 zugeordnet ist, für einen Wärmeübertrag zur Verfügung gestellt. Nun ist es möglich, die Verlustwärme des Prozesses A 30 über den Wärmetauscher an die Injektionsleitung 13 abzugeben. Das Wasser in der Injektionsleitung 13 wird erneut mit Wärme beladen und diese anschließend wieder an den Erdwärmespeicher 9 abgegeben. Ab 6 werden verschiedene Prozesse beschrieben, die ihre Verlustwärme über Wärmetauscher an die Injektionsleitung 13 abgeben. Ein Überbrückungszweig mit Ventil 49 ermöglicht die Abschaltung des Wärmeeintrags aus Prozeß A 30. Die weiteren notwendigen Absperrventile sind dem Prozeß A 30, wie ab 6 beschrieben, zugeordnet.
After the promotion of heated water in the production line 12 Process heat can be taken at different points of the geothermal circuit. But it can also heat not needed in the circulation of the geothermal reservoir 9 be fed back again:
So after the evaporator 26 the cooled, but still warm water a process A 30 via a heat exchanger, the process A 30 is assigned, provided for a heat transfer. Now it is possible the heat loss of process A 30 via the heat exchanger to the injection line 13 leave. The water in the injection line 13 is again charged with heat and then back to the geothermal storage 9 issued. From 6 Various processes are described, which transfer their heat loss via heat exchangers to the injection line 13 submit. A bypass branch with valve 49 allows the shutdown of the heat input from process A. 30 , The other necessary shut-off valves are the process A. 30 how off 6 described, assigned.

Es ist auch möglich, den Wasserstrom der Produktionsleitung 12, nach entsprechender Auslegung, aufzuteilen und nicht nur dem Verdampfer 26, sondern auch einem weiteren Prozeß B 32 eine Wärmezufuhr 33 bei hohem Temperaturniveau zu ermöglichen. Nach Ausnutzung der Prozeßwärme findet eine Wärmeabfuhr 34 bei geringerer Temperatur statt. Über eine Mischeinrichtung 36 mit Wärmetauscher wird diese Restwärme wieder an die Injektionsleitung 13 zur Wärmeabgabe in den Erdwärmespeicher 9 zurückgeführt, oder über die Mischeinrichtung 36 von Prozeß A 30 noch weiter ausgenutzt. Die Mischeinrichtung 36 ist im einfachsten Fall eine Verzweigungs- bzw. Sammeleinrichtung mit Steuer- und Regelventileinrichtungen 49.It is also possible to control the water flow of the production line 12 after appropriate design, divide and not just the evaporator 26 , but also another process B 32 a heat supply 33 to allow at high temperature level. After utilization of the process heat finds a heat dissipation 34 at a lower temperature. About a mixing device 36 with heat exchanger, this rest heat back to the injection line 13 for heat dissipation in the geothermal storage 9 returned or via the mixing device 36 from process A. 30 exploited even further. The mixing device 36 is in the simplest case a branching or collecting device with control and regulating valve devices 49 ,

Die Wasserseite des Verdampfers 26 und der Wärmetauscher des Prozesses A 30 bilden eine Reihenschaltung von mindestens zwei Wärmetauschern, bei der die Temperatur mit zunehmender Anzahl der Komponenten abnimmt. Eine mögliche Parallelschaltung von Teilprozessen Ai 31 wird in 5 erläutert, bei der alle Teilprozesse Ai 31 vom gleichen Temperaturniveau versorgt werden.The water side of the evaporator 26 and the heat exchanger of the process A. 30 form a series connection of at least two heat exchangers, in which the temperature decreases with increasing number of components. A possible parallel connection of subprocesses A i 31 is in 5 explains in which all sub-processes A i 31 be supplied from the same temperature level.

Benötigen der Gesamtprozeß A 30 und die Teilprozesse Ai 31 und auch Prozeß B 32 kaltes Wasser, so kann ein weiterer Wärmetauscher, der den Prozessen A 30, Ai 31 bzw. B 32 zugeordnet ist, als Kühler auch in den Strang des Kondensators 27 in Reihe geschaltet werden. Ein Abzweig des kalten Wassers vor dem Kondensator 27 ist auch möglich, aber nicht mehr dargestellt. Eine Parallelschaltung mehrerer Wasserpumpen zur Versorgung der kalten Seite ist auch möglich, aber ebenfalls nicht dargestellt. Mit Steuer- und Regelventileinrichtungen 49 werden die Prozesse A 30, Ai 31 und B 32 entsprechend einer optimierten Betriebsführung bezüglich der Wärmeströme und Energieausnutzung hinzu- oder abgeschaltet. Entgegen den Konzepten zur Meerwärmegewinnung wird nun kaltes Wasser aus geringer Tiefe, wie es die Nordsee (6°C bis 16 °C) ganzjährig zur Verfügung stellt, zur Kühlung verwendet. War in den südlichen Gewässern das warme Oberflächenwasser die Wärmequelle, so wird jetzt das geothermische Reservoir 9 als Energiequelle genutzt und das Meerwasser nur zur Kühlung verwendet. Im Gegensatz zur Meerwärmegwinnung genügen nun auch geringere Kühlwasserströme bei vergleichsweiser gleicher abgegebener elektrischer Netzleistung.Need the overall process A 30 and the subprocesses A i 31 and also process B 32 cold water, so can another heat exchanger, the processes A 30 , A i 31 or B 32 is assigned, as a cooler in the strand of the capacitor 27 be connected in series. A branch of cold water in front of the condenser 27 is also possible, but not shown anymore. A parallel connection of several water pumps to supply the cold side is also possible, but also not shown. With control valve devices 49 become the processes A 30 , A i 31 and B 32 according to an optimized operation management with respect to the heat flows and energy utilization added or disabled. Contrary to the concepts for the recovery of sea heat, cold water from shallow depths, as provided by the North Sea (6 ° C to 16 ° C) all year round, is now used for cooling. If the warm surface water was the heat source in the southern waters, then now becomes the geothermal reservoir 9 used as an energy source and the sea water used only for cooling. In contrast to the extraction of sea heat, now also lower cooling water flows are sufficient with comparatively equal output electrical network power.

Der Wärmeanteil, der über die Injektionsleitung 13 in die Tiefe geführt wird, steht der Produktionsseite 12 nur mit größerer Zeitverzögerung wieder zur Verfügung, da ein Teil des verpreßten Wassers zunächst im Untergrund zirkuliert. Langfristig trägt es dennoch zur Erwärmung des erschlossenen geologischen Bereiches 9 bei.The amount of heat passing through the injection line 13 is led down to the production side 12 only with a longer time delay again available, since a part of the compressed water circulates first in the underground. Nevertheless, in the long term, it will contribute to the warming of the developed geological area 9 at.

Sofern die geologischen Verhältnisse es zulassen, kann bei geeigneter Auslegung der Pumpen 22a, 22b in den Produktions- und Injektionsleitungen 12, 13 die Durchflußrichtung umgekehrt werden. Dies hätte den Vorteil, daß sich im Bereich des Erdspeichers 9 mit der Produktionsleitung 12 schneller ein höheres Temperaturniveau zur Wiederverwendung einstellt. Die Durchflußrichtung wechselt dann je nach Entnahme- bzw. nach Aufladebetrieb des Wärmespeichers 9. Bei entsprechend großen Wärmemengen könnte nun Prozeß A 30 die dominierende Wärmequelle werden, wobei die Energie sich in einen Anteil zur elektrischen Stromproduktion durch den Turbinen-Generatorsatz 16, 20 und in einen Teil zur Speicherung im geothermischen Bereich 9 aufteilt.If the geological conditions allow it, with a suitable design of the pumps 22a . 22b in the production and injection lines 12 . 13 the flow direction are reversed. This would have the advantage that in the area of the Erdspeichers 9 with the production management 12 faster setting a higher temperature level for reuse. The flow direction then changes depending on removal or after charging the heat storage 9 , With correspondingly large amounts of heat, process A 30 could now become the dominant heat source, the energy becoming part of the electric power production by the turbine generator set 16 . 20 and in a part for storage in the geothermal area 9 divides.

Ein nach dem HDR- Verfahren erschlossener geothermischer Bereich 9 bildet zusammen mit den Anlagenkomponenten 12, 22a, 26, 22b, 13 einen geschlossenen Kreislauf. Nur wenn erhebliche Wasserverluste im tiefen Untergrund 9 auftreten, geht auch ein Teil der rückgeführten Wärme verloren. Ein geringer Wasserverlust ist aber eine Grundvoraussetzung für die Nutzung eines geologischen Bereichs 9 als Wärmespeicher bzw. Quelle und ist damit als ein Qualitätsmerkmal des geothermischen Bereichs 9 anzusehen.A geothermal area developed using the HDR process 9 forms together with the system components 12 . 22a . 26 . 22b . 13 a closed circuit. Only if significant water losses in the deep underground 9 occur, is also a part of the recirculated heat is lost. However, a low water loss is a prerequisite for the use of a geological area 9 as a heat storage or source and is thus a quality feature of the geothermal area 9 to watch.

Aus der Anordnung der Komponenten in 3 ergibt sich auch noch eine Möglichkeit zum Stromverbrauch: Mit dieser Grundschaltung des sekundären Kreislaufs 72 läßt sich auch ein thermodynamischer Prozeß linksläufig realisieren, also ein Wärmepumpenbetrieb durchführen. Dazu muß die Speisepumpe 23 eine Druckerhöhung so durchführen, daß der Wärmetauscher 26 die Wärme bei höheren Temperaturen an das Wasser des geothermischen Primärkreislaufs 71 abgeben kann und sich der Erdwärmespeicher 9 dadurch auflädt. Mit der elektrischen Energie, die aus dem Überschußstrom von regenerativen Quellen stammt, wird die Speisepumpe 23 betrieben. Zusätzlich wird auch Wärme aus dem Arbeitsmittel (Kältemittel), das den Wärmetauscher 27 durchströmt entzogen. Das Wasser im Wärmetauscher 27 wird abgekühlt und verläßt den Wärmetauscher 27 um einige Grad kälter. Über eine Turbine 20 kann ein Teil der Druckenergie wieder gewonnen werden. Um aber den Aufbau zu vereinfachen und um den sekundären Kreis 72 in einem anderen Ar beitspunkt betreiben zu können, wäre auch ein Expansionsventil 21, das unter Umständen gekühlt werden müßte, z.B. in einer Parallelschaltung zur Turbine 20 ebenfalls ausreichend. Mit der beschriebenen Betriebsweise könnte Überschußstrom sinnvoll verwertet werden. Bei einer entsprechenden Auslegung im Bereich von mehreren hundert MW wäre es zudem möglich, die Wärmeenergie von Flüssen zu verringern und einen Teil der Energie des warmen Wassers wieder zu nutzen. Zum Entladen des geothermischen Speichers 9 genügt es wieder, eine zur Stromproduktion geeignete Turbine 20 mit Generator einzusetzen und den Kältemittelkreis in einem für die Turbine optimalen Arbeitspunkt in einem rechtsläufigen thermodynamischen Prozeß zu betreiben. So kann dieses Geothermiekraftwerk in Verbindung mit Überschußstrom aus regenerativen Quellen einen Teil der Umgebungswärme z.B. eines Gewässers nutzen.From the arrangement of components in 3 there is also a possibility for power consumption: With this basic circuit of the secondary circuit 72 can also realize a thermodynamic process to the left, so perform a heat pump operation. For this, the feed pump must 23 perform a pressure increase so that the heat exchanger 26 the heat at higher temperatures to the water of the geothermal primary circuit 71 can give off and the geothermal energy storage 9 by charging. With the electrical energy that comes from the excess electricity from renewable sources, the feed pump 23 operated. In addition, also heat from the working fluid (refrigerant), which is the heat exchanger 27 flows through deprived. The water in the heat exchanger 27 is cooled and leaves the heat exchanger 27 colder by a few degrees. About a turbine 20 a part of the pressure energy can be recovered again. But to simplify the construction and the secondary circle 72 Being able to operate in another operating point would also be an expansion valve 21 , which under certain circumstances would have to be cooled, eg in a parallel connection to the turbine 20 also sufficient. With the described mode of operation excess current could be usefully utilized. With a corresponding design in the range of several hundred MW, it would also be possible to reduce the heat energy of rivers and to reuse part of the energy of the warm water. For unloading the geothermal storage 9 it is sufficient again, a suitable turbine for power production 20 use with generator and operate the refrigerant circuit in an optimal operating point for the turbine in a clockwise thermodynamic process. Thus, this geothermal power plant in conjunction with excess electricity from renewable sources a part of Use ambient heat, eg of a body of water.

Wenn der Kondensator 27 in einem geschlossenen Kühlwasserkreislauf, der Kühlernetze und Kühlmittelpumpen enthält, betrieben wird, so kann auch der Umgebungsluft auf diese Weise Wärme entzogen werden. Kleine Anlagen, als Hausheizungen betrieben, haben diese prinzipielle Funktion schon nachgewiesen. Für eine Anlage im MW-Bereich werden allerdings sehr großflächige Wärmetauschernetze benötigt.When the capacitor 27 is operated in a closed cooling water circuit containing radiator grids and coolant pumps, so the ambient air can be removed in this way heat. Small systems, operated as house heating, have already proven this principle function. For a system in the MW range, however, very large heat exchanger networks are needed.

4 zeigt eine Anlage, die für den Betrieb von Wasserdampfturbinen 20 bei geringem Temperaturniveau geeignet ist. Um die Verwendung von speziellen Verdampfungsmitteln wie Ammoniak zu vermeiden, kann in einem Kraftwerk selbst Wasser als Arbeitsmedium für den Betrieb von Turbinen mit Generatoren verwendet werden. Damit sind nicht das heiße Wasser des geothermischen Kreislaufs selbst und nicht die herkömmlichen Wasserdampferzeuger mit geschlossenen Kreisläufen gemeint. Dieses Konzept verwendet Dampferzeuger und Kondensatoren mit Unterdruckeinrichtungen. Die Wasserversorgung ist für einen offenen Prozeß durch einen entsprechend großen Fluß oder sogar durch einen Standort im oder am Meer von außen sicher zustellen. 4 shows a plant responsible for the operation of steam turbines 20 at low temperature level is suitable. In order to avoid the use of special vaporizers such as ammonia, water can be used as a working medium for the operation of turbines with generators in a power plant itself. This does not mean the hot water of the geothermal circuit itself and not the conventional closed-loop steam generators. This concept uses steam generators and condensers with vacuum devices. The water supply is safe for an open process by a correspondingly large river or even by a location in or on the sea from the outside sure.

Es werden Anlagenkomponenten benötigt, die wieder aus der Meerwärmegewinnung nach dem Prinzip des OPEN CYCLE SYSTEM [10] bekannt sind. Der Verdampfer 26 und auch der Kondensator 27 beinhalten Wärmetauscher, die einen z.B. mit Meerwasser gefüllten Raum, mit Wärme versorgen bzw. abkühlen. Vakuumpumpen 25 sorgen für den notwendigen Unterdruck im Verdampfer 26 und im Kondensator 27. Wasser kann so auch schon bei geringem Temperaturniveau große Wärmemengen aufnehmen und ausreichenden Dampfdruck für den Antrieb von Turbinen-Generatorsätzen 20 entwickeln. Wasserpumpen 24 mit elektrischem Antrieb befüllen den Verdampfer 26 bzw. den Kondensator 27. Zusätzlich ist auch möglich, aus dem Prozeß A 30 die Verlustwärme zur Vorheizung des Wassers im Verdampfer zu verwenden. Dies ist durch einen nach oben gerichteten Abfluß aus dem Prozeß A 30 mit Regeleinrichtung 49 dargestellt.It requires system components that are again known from the production of sea heat according to the OPEN CYCLE SYSTEM [10]. The evaporator 26 and also the capacitor 27 include heat exchangers that provide or cool down a room filled eg with seawater. vacuum pumps 25 provide the necessary vacuum in the evaporator 26 and in the condenser 27 , Thus, even at a low temperature level, water can absorb large amounts of heat and provide sufficient vapor pressure for the drive of turbine generator sets 20 develop. water pumps 24 with electric drive fill the evaporator 26 or the capacitor 27 , In addition, it is also possible from the process A 30 to use the waste heat to preheat the water in the evaporator. This is due to an upward flow from process A. 30 with control device 49 shown.

Bei einer entsprechenden Auslegung kann aus dem Kondensator 27 z.B. über elektrische Antriebe und den benötigten Pumpen 24 sogar entsalztes Wasser über eine Vorrichtung 67 entnommen werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Turbine 20 mit entsalztem Wasser betrieben werden kann und grundsätzlich salzfreies Wasser für Kühlkreisläufe empfindlicher Anlagenkomponenten zur Verfügung steht. Wasser mit erhöhtem Salzgehalt wird im Verdampfer 26 mit Meerwasser auf eine umweltverträgliche Konzentration verdünnt und wieder mit der Pumpe 24 über eine Vorrichtung 68 ins Meer zurückgepumpt. So lassen sich zur energetischen Ausnutzung von geringen Temperaturdifferenzen mit Wasser als Arbeitsmittel die grundsätzlich bekannten Risiken anderer Verdampfer- bzw. Kältemittel vermeiden und sogar nebenbei salzfreies Wasser gewinnen. Die Prozesse A 30, Ai 31, und B 32 und die Mischeinrichtung 36 sind wieder wie in 3 angeschlossen und funktionieren wie oben beschrieben.With a corresponding interpretation can from the condenser 27 eg via electric drives and the required pumps 24 even desalinated water through a device 67 be removed. Another advantage is that the turbine 20 can be operated with desalinated water and basically salt-free water for cooling circuits sensitive plant components is available. Higher salinity water is used in the evaporator 26 diluted with seawater to an environmentally safe concentration and returned to the pump 24 about a device 68 Pumped back to the sea. Thus, for the energetic utilization of low temperature differences with water as a working medium, the basically known risks of other evaporators or refrigerants can be avoided and, incidentally, salt-free water can be obtained. The processes A 30 , A i 31 , and B 32 and the mixer 36 are again like in 3 connected and work as described above.

Bevor weitere Kraftwerksprozesse beschrieben werden, soll die grundsätzliche Möglichkeit der Verknüpfung mehrerer Teilprozesse Ai 31 gezeigt werden:Before further power plant processes are described, the basic possibility of linking several subprocesses A i 31 to be shown:

5 stellt die Parallelschaltung weiterer Prozesse Ai 31 dar, um mehrere Teilsysteme mit einer Heißwasser- 39, 40 und Kaltwasserseite 41, 42 jeweils vom gleichem Temperaturniveau ausgehend 37a, 37b, über Leitungen versorgen zu können. Verzweigungseinrichtungen 38 teilen den Wasserstrom auf, und die Wärme/Kälte wird dem Teilprozeß Ai 31 über eine Zulauf 39, 41 zugeführt. Alle Rückläufe 40, 42 werden an eine Sammeleinrichtung 43 angeschlossen und über Leitungen 44a, 44b abgeführt. Es gibt auch wieder einen Überbrückungszweig mit Ventileinrichtungen 49. 5 represents the parallel connection of further processes A i 31 to provide several subsystems with a hot water 39 . 40 and cold water side 41 . 42 each starting from the same temperature level 37a . 37b to be able to supply via lines. manifolds 38 split the water flow, and the heat / cold is the sub-process A i 31 via an inlet 39 . 41 fed. All returns 40 . 42 be sent to a collection facility 43 connected and via lines 44a . 44b dissipated. There is again a bridging branch with valve devices 49 ,

Es können sowohl gleichartige Systeme, z.B. nur Elektrolyseanlagen 60 oder nur Brennstoffzellenanlagen 62, wie in 7 und 12 gezeigt wird, als auch unterschiedliche Systeme wie Kühleinrichtungen von Gaskompressionsanlagen 45 neben Elektrolyseanlagen 60 und Brennstoffzellenanlagen 62 gemischt, dabei aber wärmetechnisch parallel und unabhängig voneinander betrieben werden. Dies ermöglicht eine große Freiheit beim Entwurf und in der Auslegung einer integrierten Kraftwerksanlage 1. Es können optimale Lösungen entwickelt werden, die sich an den Gegebenheiten vor Ort orientieren und daran anpassen lassen.It can both similar systems, eg only electrolysis systems 60 or only fuel cell systems 62 , as in 7 and 12 as well as various systems such as cooling devices of gas compression systems 45 in addition to electrolysis systems 60 and fuel cell systems 62 mixed, but heat technically parallel and operated independently. This allows a great deal of freedom in the design and layout of an integrated power plant 1 , Optimal solutions can be developed that are based on local conditions and can be adapted to them.

Der Wasserkreislauf 71 des geothermischen Speichers 9 enthält korrosive Substanzen, und auch Salzwasser führende Anlagenkomponenten sind der Korrosion ausgesetzt. Abhängig vom Aufwand und den Kosten ist abzuwägen, ob z.B. eine Turbine mit dem Wasser der Kreisläufe, die korrosive Medien enthalten, direkt gekühlt wird, oder ob ein weiterer Wärmetauscher mit eigenem Kreislauf, der nichtkorrosive Wärmeübertragungsmedien enthält, eingebaut wird. Ein eigener Kühlkreislauf benötigt Pumpenanlagen und Zubehör und verursacht somit wieder höhere Installationskosten. Außerdem vergrößern zusätzliche War metauscher den Verlust an Wärmeenergie in der Gesamtanlage, der nicht mehr regeneriert werden kann. Um alle Figuren übersichtlich zu gestalten, wurde auf die Darstellung von kaskadierten Kühlkreisläufen mit Wärmetauschern, die den Stand der Technik darstellen, verzichtet.The water cycle 71 of geothermal storage 9 Contains corrosive substances, and saltwater system components are also exposed to corrosion. Depending on the effort and cost, it is important to consider, for example, whether to directly cool a turbine with the water in the circuits containing corrosive media or to install another heat exchanger with its own circuit containing non-corrosive heat transfer media. A separate cooling circuit requires pumping systems and accessories and thus again causes higher installation costs. In addition, additional heat exchanger increase the loss of heat energy in the entire plant, which can not be regenerated. In order to make all figures clear, the presentation of cascaded cooling circuits with heat exchangers, which represent the state of the art, has been dispensed with.

Die Überlegungen zur Parallel- und Serienschaltung gelten natürlich auch für Prozeß B 32 und seine Aufteilung in Einzelprozesse Bi, so daß auf eine erneute Beschreibung und Darstellung verzichtet werden kann.The considerations for parallel and series connection of course also apply to process B. 32 and its division into individual processes B i , so that a re-description and presentation can be dispensed with.

In den nachfolgenden Figuren werden energiewandelnde Prozesse beschrieben, die abhängig von Auswahl und Auslegung beispielsweise für die Prozesse A 30 und Ai 31 eingesetzt werden können. So zeigtIn the following figures, energy-converting processes are described which depend on selection and design, for example for the processes A 30 and A i 31 can be used. So shows

6 beispielsweise eine zweistufige Gasverdichtung 45, 46, 47, 48 deren Verlustwärme, die bei der Kompression entsteht, mit zwei in Reihe geschalteten Wärmetauschern 28 z.B. über die Heißwasserseite 39, 40 abgegeben wird. Bei einer Kompression können erhebliche Wärmemengen anfallen. Die Wärme, von der Heißwasserseite 40 kommend, wird über die Injektionsleitung 13 in das geothermische Reservoir 9 abgeführt und dort gespeichert (siehe 3 und 4). Die zusätzlichen Kühler 28 der Kaltwasserseite 41,42 die z.B. aus dem Kondensator 27 (3) über die Einrichtungen 41 und 42 versorgt werden, können beispielsweise bei einem Fehler in der Wasserzirkulation durch den geothermischen Speicher 9 zur Notkühlung der Kompressionseinrichtung verwendet werden und so den kontinuierlichen Betrieb der Verdichtereinrichtung 45, 46, 47, 48 sicher stellen. Die Verdichter 45, 46, 47, 48 werden von elektrischen Maschinen mit Leistungselektronik 17 angetrieben. Die elektrische Energie stammt dabei aus dem Netz 15, das vorzugsweise aus regenerativen Quellen versorgt wird. Verdichtereinrichtungen 45, 46, 47, 48 können in entsprechender Ausführung zur Kompression von z.B. Luft, Wasserstoffgas und Sauerstoff verwendet werden. Die Anzahl der Verdichterstufen hängt von dem zu erreichenden Enddruck ab, bei dem das Gas gespeichert 51, 55 werden soll. Bei niedrigen Drücken reicht gegebenenfalls eine Verdichterstufe schon aus, oder es müssen mehr als zwei Stufen nacheinander geschaltet werden, um besonders hohe Enddrücke zu erhalten. Von elektrischen Maschinen angetriebene Gasverdichter 45, 46, 47, 48, können in wenigen Minuten bis zur vollen Leistung hochgefahren werden und sind als Verbraucher zur Abregelung des Überangebotes eines elektrischen Netzes 15 gut geeignet. Als Druckspeicher 51 können bei entsprechender Eignung sowohl unterirdische Speicher, wie in der Beschreibung von 1 und 2 dargelegt, als auch Druckbehälter verwendet werden. 6 For example, a two-stage gas compression 45 . 46 . 47 . 48 their heat loss, which arises during compression, with two heat exchangers connected in series 28 eg over the hot water side 39 . 40 is delivered. Compression can generate significant amounts of heat. The heat, from the hot water side 40 Coming, is via the injection line 13 into the geothermal reservoir 9 dissipated and stored there (see 3 and 4 ). The additional coolers 28 the cold water side 41 . 42 eg from the condenser 27 ( 3 ) about the facilities 41 and 42 can be supplied, for example, in case of a fault in the water circulation through the geothermal memory 9 be used for emergency cooling of the compression device and so the continuous operation of the compressor device 45 . 46 . 47 . 48 to ensure. The compressors 45 . 46 . 47 . 48 be from electrical machines with power electronics 17 driven. The electrical energy comes from the network 15 , which is preferably supplied from renewable sources. compressor equipment 45 . 46 . 47 . 48 can be used in appropriate execution for the compression of eg air, hydrogen gas and oxygen. The number of compressor stages depends on the final pressure to be reached at which the gas is stored 51 . 55 shall be. At low pressures, a compressor stage may already be sufficient, or more than two stages must be switched in succession in order to obtain particularly high ultimate pressures. Electric machines powered by gas compressors 45 . 46 . 47 . 48 , can be started in a few minutes to full power and are as a consumer to regulate the oversupply of an electrical network 15 well suited. As accumulator 51 may suitably both underground storage, as in the description of 1 and 2 set forth, as well as pressure vessels are used.

Bei einer geeigneten Auslegung der Verdichtereinrichtung 45, 46, 47, 48 als Expansionseinrichtung in einer Maschine, einschließlich der elektrischen Komponenten 16, 17, kann die Anlage im umgekehrten Betrieb auch wieder zur Stromerzeugung verwendet werden.With a suitable design of the compressor device 45 . 46 . 47 . 48 as an expansion device in a machine, including the electrical components 16 . 17 , the plant can be used in reverse operation again for power generation.

Darüber hinaus gibt es Verdichter und Turbinen mit verstellbarer Schaufelgeometrie, um eine optimale Anpassung über einen größeren Arbeitsbereich zur maximalen Energieausnutzung zu ermöglichen. Die in allen Betriebssituationen anfallende Verlustwärme aus Maschine und Abgas wird wieder im tiefen Untergrund 9 gespeichert.In addition, there are compressors and turbines with adjustable blade geometry to allow for optimal adjustment over a larger working range for maximum energy efficiency. The heat loss from the machine and the exhaust gas that accumulates in all operating situations returns to the deep underground 9 saved.

Einen anderen Prozeß zum Verbrauch von Überschußstrom aus regenerativen Quellen zeigta other process to Consumption of excess electricity shows regenerative sources

7 mit einer Elektrolyseeinrichtung 60 zur Wasserstoff- und Sauerstoffproduktion mit mehreren Teilanlagen 60. Die elektrische Energie stammt aus dem Netz 15. Mit den entsprechenden Gasverdichtereinheiten 47, 48 werden Wasserstoff- und Sauerstoffdruckspeicher 56, 57 befüllt. Bei entsprechender Eignung können auch unterirdische Hohlräume 51 verwendet werden. 7 with an electrolysis device 60 for hydrogen and oxygen production with several subsystems 60 , The electrical energy comes from the network 15 , With the appropriate gas compressor units 47 . 48 become hydrogen and oxygen pressure storage 56 . 57 filled. With appropriate suitability can also underground cavities 51 be used.

Um eine Gasausbeute mit optimalen Wirkungsgrad zu ermöglichen, sollten Elektrolyseanlagen 60 bei möglichst konstanter Leistungsaufnahme betrieben werden. Ein geothermisches Kraftwerk schafft diese Voraussetzungen. Bei zeitweise fehlendem Strom aus fluktuierenden regenerativen Quellen wird Wärme zur Stromerzeugung dem geothermischen Reservoir 9 entnommen.To enable a gas yield with optimal efficiency, electrolysis systems should 60 be operated at constant power consumption. A geothermal power plant creates these conditions. With temporary lack of electricity from fluctuating regenerative sources, heat for power generation becomes the geothermal reservoir 9 taken.

Es bietet sich besonders die Elektrolyse 60 mit Gasspeicherung 56, 57 über Gasverdichtereinrichtungen 47, 48 (Details der Verdichtereinrichtungen in 6) in Kombination mit einem geothermischen Kraftwerk 1 an. Während des kontinuierlichen Betriebes der Elektrolyse 60 werden die Gase in Niederdruckspeichern 52, 53 z.B. bis zu einigen 10 bar gesammelt. In dem Zeitraum, in dem ein Überschußstrom anfällt, werden hohe Leistungsspitzen, wie sie von den Windkraftanlagen 7 bekannt sind, für die schnelle Gas-Kompression aus dem Niederdruck- bis in den Hochdruckbereich von einigen 100 bar bis 1000 bar verwendet und auf diese Weise abgebaut. Die Elektrolyseeinrichtungen 60 können abhängig vom ausgewählten elektrochemischen Prozeß in Temperaturbereichen von 80 °C über 160 °C bis hin zu 800 °C (Hochtemperaturelektrolyse) betrieben werden [3, 178 ff, ]. Die Abwärme der Elektrolyse- 60 und Verdichtereinrichtungen 47, 48 wird über Wärmetauscher 28 wieder in den geothermischen Speicherbereich 9 zurückgeführt. So wird ein gleichmäßiger Wasserstoffherstellungsprozeß mit Wärmerückgewinnung unter Ausnutzung von z.B. Windkraftleistungsspitzen ermöglicht.It is particularly the electrolysis 60 with gas storage 56 . 57 about gas compressor equipment 47 . 48 (Details of compressor equipment in 6 ) in combination with a geothermal power plant 1 at. During the continuous operation of the electrolysis 60 the gases are stored in low-pressure reservoirs 52 . 53 eg collected up to several 10 bar. In the period in which an excess current accumulates, high power peaks, such as those from the wind turbines 7 are known, used for the rapid gas compression from the low pressure to the high pressure range of some 100 bar to 1000 bar and degraded in this way. The electrolysis facilities 60 can be operated depending on the selected electrochemical process in temperature ranges from 80 ° C above 160 ° C up to 800 ° C (high-temperature electrolysis) who the [3, 178 ff,]. The waste heat of the electrolysis 60 and compressor facilities 47 . 48 is via heat exchangers 28 back into the geothermal storage area 9 recycled. Thus, a uniform hydrogen production process with heat recovery using eg wind power peaks is made possible.

8 zeigt eine Anordnung von elektrischen Heizelementen 19, die Überschußstrom direkt in Wärme umwandeln können. Da elektrischer Strom nahezu pure Exergie darstellt, möchte man eine direkt Verwandlung in Wärme, also eine Umwandlung in Energie von niedriger Qualität, zunächst vermeiden. Mit Wasser gekühlte elektrische Heizer 19 lassen sich aber einfach und preiswert realisieren, so daß ein Einsatz in Verbindung mit einem guten Wärmespeicher 9 durchaus wirtschaftlich sinnvoll ist. In jedem Fall können elektrische Heizer 19 mit einfachen elektrischen Schaltelementen oder auch mit moderner Leistungselektronik 18 sogar sehr schnell zur Abregelung als Energiesenke in Reserve gehalten werden, um beim Ausfall anderer energieverzehrender Prozesse den Überschußstrom trotzdem aufnehmen zu können. Auch Überspannungen im Netz lassen sich dann leicht vermieden. Die anfallende elektrische Energie aus fluktuierenden Quellen wird wenigstens als Wärme im Erdreich 9 gespeichert. Das gezielte Verringern von Überschußstrom stellt in der elektrischen Energiewirtschaft eine zu vergütende Dienstleistung dar. Andere Kraftwerke können weiter im optimalen Arbeitspunkt arbeiten und müssen in ihrem Betrieb nicht gedrosselt werden. Unabhängig vom Betrieb der Heißwasserseite 39, 40 stellt wieder die Kaltwasserseite 41, 42 einen zuverlässigen Betrieb, auch bei Ausfall des geothermischen Kraftwerksteils als Energiesenke sicher. 8th shows an arrangement of electric heating elements 19 that can convert excess electricity directly into heat. Since electric current is almost pure exergy, one would first like to avoid a direct conversion to heat, ie a conversion to low-quality energy. Electric heaters cooled with water 19 But can be implemented easily and inexpensively, so that an application in conjunction with a good heat storage 9 makes good business sense. In any case, electric heaters 19 with simple electrical switching elements or with modern power electronics 18 even kept very quickly in reserve as a power sink in order to still be able to absorb the excess current when other energy-consuming processes fail. Even surges in the network can then be easily avoided. The resulting electrical energy from fluctuating sources is at least as heat in the ground 9 saved. The targeted reduction of excess current is in the electrical energy industry to be reimbursed service. Other power plants can continue to work at the optimum operating point and must not be throttled in their operation. Regardless of the operation of the hot water side 39 . 40 put the cold water side again 41 . 42 a reliable operation, even in case of failure of the geothermal power plant part as energy sink safe.

9 zeigt allgemein einen Energie wandelnden Prozeß 61: Das Abführen der Verlustwärme bzw. das Zuführen von benötigter Prozeßwärme findet über Wärmetauscher 28, 29 statt, um zwischen dem geothermischen Kreislauf mit korrosiven Medium und dem Energie wandelnden Prozeß 61 mit anderen Arbeitsmedien zu trennen. 9 generally shows an energy-transforming process 61 : The dissipation of heat loss or the supply of required process heat takes place via heat exchangers 28 . 29 instead of going between the geothermal cycle with corrosive medium and the energy-changing process 61 to separate with other working media.

Für den Energie wandelnden Prozeß 61 können auch Stirlingmaschinen in Verbindung mit elektrischen Maschinen eingesetzt und zwischen der Heißwasserseite 39, 40 und der Kaltwasserseite 41, 42 zur Stromerzeugung betrieben werden (rechtsläufiger thermodynamischer Prozeß). Da Stirlingmaschinen auch bei niedrigem Temperaturniveau und geringen Temperaturdifferenzen arbeiten, stellen sie eine Alternative zu den mit flüssigen Arbeitsmitteln befüllten Einrichtungen wie in 3 und 4 beschrieben dar. Wird die Stirlingmaschine durch die elektrische Maschine mit Überschußstrom aus dem Netz angetrieben, so arbeitet sie als Wärmepumpe in einem linksläufigen thermodynamischen Kreisprozeß. Der geothermische Speicher 9 wird dann wieder mit Wärme aufgeladen.For the energy-changing process 61 Stirling machines can also be used in conjunction with electric machines and between the hot water side 39 . 40 and the cold water side 41 . 42 are operated for power generation (right-handed thermodynamic process). Because Stirling engines operate at low temperature and low temperature differences, they provide an alternative to liquid-filled equipment such as 3 and 4 Is the Stirling engine driven by the electric machine with excess current from the network, it works as a heat pump in a left-handed thermodynamic cycle. The geothermal storage 9 is then charged again with heat.

Eine Gasverflüssigungsanlage, die in Verbindung mit den Einrichtungen zur Gasherstellung steht, ist als Energie verbrauchender Prozeß anzusehen. Die bei der Gasverflüssigung in den Anlagenkomponenten entstehende Verlustwärme wird über Wärmetauschereinrichtungen 28 an den geothermischen Bereich 9 zur Speicherung abgegeben. Gasverflüssigungseinrichtungen können für Wasserstoff, für Sauerstoff, für Ammoniak und auch für Luft einzeln oder in Kombination eingesetzt werden. Die Verflüssigung von Gasen ermöglicht eine hohe Dichte und damit kompakte Speicherung von Gasen. Um die verflüssigten Gase wieder im gasförmigen Zustand nutzen zu können, müssen Einrichtungen zur Gasverdampfung und Gasaufheizung eingebaut werden. Die Verdampfungswärme kann sowohl aus der Umgebungsluft der Anlage mit Wärmetauschern, die mit Rippenflächen ausgestattet sind, als auch aus dem geothermischen Speicher 9 mit Hilfe von Wärmetauschern 29 genommen werden. Einrichtungen zur Gasverflüssigung mit anschließender Verdampfung zur weiteren Nutzung des Gases stellen einen Energie wandelnden Prozeß 61 dar.A gas liquefaction plant, which is associated with gas production facilities, is considered to be an energy consuming process. The loss of heat generated during gas liquefaction in the system components is via heat exchanger devices 28 to the geothermal area 9 submitted for storage. Gas liquefaction equipment can be used singly or in combination for hydrogen, for oxygen, for ammonia and also for air. The liquefaction of gases allows a high density and thus compact storage of gases. In order to be able to use the liquefied gases again in the gaseous state, devices for gas evaporation and gas heating must be installed. The heat of vaporization can be obtained both from the ambient air of the system with heat exchangers equipped with ribbed surfaces and from the geothermal store 9 with the help of heat exchangers 29 be taken. Facilities for gas liquefaction with subsequent evaporation for further use of the gas represent an energy-changing process 61 represents.

Neben Wasserstoff können auch andere Produkte als Energieträger angesehen werden:
Z. B. kann aus Sand unter Energiezufuhr Silicium als universeller Energieträger und Rohstoff hergestellt werden. Der Sand kann auf einfache Weise dem Meeresgrund entnommen und weiter verarbeitet werden. Dem reinen Silicium wird dann in verschiedenen Prozeßschritten mit Hilfe von Stickstoff und Wasser über die Zwischenprodukte Ammoniak und Wasserstoff die gespeicherte Energie wieder entzogen. Die für dieses Energieträgerkonzept benötigten technischen Einrichtungen zur Si-Herstellung und zur Energierückwandlung müssen wieder gekühlt werden, was wieder mit der Rückführung der Verlustwärme in den geothermischen Bereich 9 verbunden ist.
Apart from hydrogen, other products can also be considered as energy sources:
For example, silicon can be produced from sand with energy input as a universal energy source and raw material. The sand can be easily removed from the seabed and processed further. The pure silicon is then withdrawn in various process steps using nitrogen and water through the intermediates ammonia and hydrogen, the stored energy again. The technical equipment required for this energy carrier concept for Si production and for energy reconversion must be cooled again, which again with the return of the heat loss in the geothermal region 9 connected is.

Für die Prozesse A 30 und B 32 können anstelle der für die Energiewirtschaft relevanten Prozesse, wie in den vorangegangenen Figuren beschrieben, auch Produktionseinrichtungen für die Herstellung anderer Produkte treten. Für Küstenregionen, in denen Trinkwasser in ausreichendem Maße fehlt, ist es auch interessant, sowohl Wärme, als auch elektrische Energie zur Trinkwasseraufbereitung mittels Destillation, Umkehrosmose und Elektrodialyse zu verwenden.For the processes A 30 and B 32 For example, instead of the processes relevant to the energy industry, as described in the preceding figures, production facilities for the production of other products may also occur. For coastal regions where adequate drinking water is lacking, it is also interesting to use both heat and electrical energy for drinking water treatment by means of distillation, reverse osmosis and electrodialysis.

Abhängig vom Temperaturniveau und vom Aufstellungsort sind geeignete Prozesse auszuwählen. Steht neben dem warmen auch ein kaltes Reservoir in ausreichendem Maße zur Verfügung, so können, wie die Anordnung der Prozesse A 30 und B 32 in 3 und 4 zeigt, mit Hilfe einer Temperaturregelung gewünschte Temperaturverläufe oder konstante Bedingungen unabhängig von den Außentemperaturen eingestellt werden. So lassen sich beispielsweise Nahrungsmittelproduktionen (Fischzucht, Pflanzen-, Algenanbau) optimieren und Destillations- und Trocknungsprozesse ganzjährig durchführen. Die nachfolgende Aufzählung nennt einige bekannte Beispiele von Niedertemperaturprozessen in Abhängigkeit vom Temperaturniveau: Temperatur C° Prozeß bei Niedertemperatur 20 Fischzucht 30 Biodegradation, Gärung 40 Gewächshausbetrieb für Meerespflanzen, Gemüse, Gras 90 Stockfisch-Trocknung 100 Trocknung organischen Materials, Biotrockenmasse 120 Frischwasser durch Destillation 130 Gewinnung von Salz durch Verdampfung und Kristallisation 140 Verpacken von Nahrungsmitteln 160 Fischmehltrocknung 180 Abkühlung/Einfrieren von Lebensmitteln durch Ammoniakabsorption Depending on the temperature level and the place of installation, suitable processes should be selected. If, in addition to the warm one, a cold reservoir is available to a sufficient extent, then, as the arrangement of the processes A 30 and B 32 in 3 and 4 shows, with the help of a temperature control desired temperature curves or constant conditions are set independently of the outside temperatures. For example, food production (fish farming, plant cultivation, algae cultivation) can be optimized and distillation and drying processes can be carried out all year round. The list below gives some well-known examples of low-temperature processes as a function of the temperature level: Temperature C ° Process at low temperature 20 farm 30 Biodegradation, fermentation 40 Greenhouse plant for seaweeds, vegetables, grass 90 Codfish drying 100 Drying of organic material, dry biomass 120 Fresh water by distillation 130 Recovery of salt by evaporation and crystallization 140 Packaging food 160 Fish meal drying 180 Cooling / freezing of food by ammonia absorption

In den nachfolgenden Figuren werden die zur Stromerzeugung benötigten Prozesse beschrieben. Aus dem Überschußstrom bzw. durch den Einkauf von günstigem Strom können allgemein Energie speichernde Prozesse betrieben werden. So lassen sich beispielsweise Gasvorräte für die Spitzenlastzeiten anlegen. Elektrische Energie in Form von Spitzenlaststrom wird dann mit vergleichsweise hohen Einnahmen wieder verkauft.In The following figures show the processes required to generate electricity described. From the surplus stream or by purchasing cheap Electricity can generally energy-storing processes are operated. Let it be For example, gas reserves for the Create peak load times. Electrical energy in the form of peak load current is then sold again with relatively high revenues.

10 zeigt eine mehrstufige Gas-Expansionseinrichtung 63, deren Turbinen über Generatoren und Leistungselektronik 16 zur Stromproduktion an das elektrische Netz 15 angeschlossen sind. Wärmetauscher 29 führen die zum Entspannen gegebenenfalls noch benötigten Wärmemengen aus dem Erdreich 9 zu. Entsteht Verlustwärme, so wird diese je nach Wärmemenge und Temperaturniveau im Erdspeicher 9 regeneriert. Bei einer Expansion von Druckluft wird der Luftstrom und damit auch Verlustwärme über eine Ablufteinrichtung 59 direkt an die Umgebung abgegeben. Gase aber, die wie Wasserstoff oder Sauerstoff selbst als Energieträger dienen, werden in Niederdruckspeichern 52, 53 nach der Expansion wieder gesammelt und stehen dann für nachfolgende Prozeßschritte über eine Entnahmeeinrichtung 66 weiter zur Verfügung. Die Temperatur des entspannten Gases kann über einen Wärmetauscher 28, 29 dem nächsten Prozeßschritt angepaßt werden. Gegebenenfalls werden Wärmetauscher 28, 29 zur Temperaturanpassung nach dem Niederdruckspeicher 52, 53 benötigt, was hier nicht mehr dargestellt ist. 10 shows a multi-stage gas expander 63 whose turbines have generators and power electronics 16 for electricity production to the electrical network 15 are connected. heat exchangers 29 lead to relaxing if necessary still needed amounts of heat from the ground 9 to. If heat loss occurs, it will be stored in the earth tank depending on the amount of heat and the temperature level 9 regenerated. With an expansion of compressed air, the air flow and thus also heat loss via an exhaust device 59 delivered directly to the environment. But gases that serve as energy sources such as hydrogen or oxygen themselves are stored in low-pressure accumulators 52 . 53 collected again after the expansion and then stand for subsequent process steps via a removal device 66 continue to be available. The temperature of the expanded gas can be via a heat exchanger 28 . 29 adapted to the next process step. If necessary, heat exchangers 28 . 29 for temperature adjustment after the low-pressure accumulator 52 . 53 needed, which is not shown here anymore.

11 zeigt eine mehrstufige Gas- Expansionseinrichtung 64 mit Verbrennung. Die Arbeit an der Welle wird mit einem Generator und Leistungselektronik 16 als elektrischer Strom ins Netz 15 eingespeist. Es wird sowohl die Druckenergie aus den Druckspeichern 56, 57, 58 als auch die in den Gasen als Energieträger enthaltene Energie genutzt. Die Verlustwärme der Turbinen 64 und auch die Restwärme in den Verbrennungsgasen werden über Wärmetauscher 28 in den geothermischen Bereich 9 (siehe 3, 4) zur Speicherung zurückgeführt. Zusätzliche Wärmetauscher 28 mit Anschluß an die Kaltwasserseite 41, 42 ermöglichen auch einen Notbetrieb ohne den geothermischen Kraftwerksteil. Über Ventile 49 werden beispielsweise Luft und Sauerstoff vor dem Eintreten in die Verbrennungsmaschinen 64 für eine optimale Verbrennung voreingestellt. Im Eingangsbereich z.B. einer Turbine 64 wird dann der Brennstoff, z.B. Wasserstoff oder auch übergangsweise Erdgas hinzugegeben. Anstelle der Turbine 64 kann grundsätzlich auch eine andere thermodynamische, offen durchströmte Verbrennungskraftmaschine verwendet werden, wie Kolben-, Freikolben- und Drehkolbenmaschinen. Beim Einsatz von Brennern oder katalytischen Heizern zur Nutzung der brennbaren Gase können thermodynamische Maschinen nach dem Stirlingkonzept oder auch Dampfmotoren mit geschlossenen Wasserdampfkreisläufen verwendet werden. Bei allen Verbrennungskraftmaschinen und auch bei der Anwendung von Brennern bzw. Heizern ist der Ausstoß von umweltbelasteneden Abgasen, z.B. NOx, unvermeidbar. Nur mit Hilfe von Abgasnachbehandlungseinrichtungen 65, unter Aufwendung zusätzlicher Energie, können die entstandenen schädlichen Abgase wieder beseitigt werden. 11 shows a multi-stage gas expander 64 with combustion. The work on the shaft comes with a generator and power electronics 16 as electric power into the grid 15 fed. It is both the pressure energy from the pressure accumulators 56 . 57 . 58 as well as the energy contained in the gases as energy sources. The heat loss of the turbines 64 and also the residual heat in the combustion gases are via heat exchangers 28 in the geothermal area 9 (please refer 3 . 4 ) returned for storage. Additional heat exchangers 28 with connection to the cold water side 41 . 42 also allow emergency operation without the geothermal power plant part. About valves 49 For example, air and oxygen are introduced before entering the internal combustion engines 64 pre-set for optimum combustion. In the entrance area eg of a turbine 64 then the fuel, eg hydrogen or transitional natural gas is added. Instead of the turbine 64 In principle, another thermodynamic, open-flow internal combustion engine can be used, such as piston, free-piston and rotary piston engines. When using burners or catalytic heaters for the use of combustible gases thermodynamic machines can be used according to the Stirling concept or steam engines with closed steam cycles. In all internal combustion engines, and also in the use of burners or heaters is the emission of environmentally burdening eden exhaust gases, such as NO x, unavoidable. Only with the help of exhaust aftertreatment devices 65 Using additional energy, the resulting harmful exhaust gases can be eliminated again.

Um schädliche Abgase grundsätzlich zu vermeiden, wird ein weiterer Elektrizität erzeugender Prozeß dargestellt. Es zeigtIn order to avoid harmful exhaust gases in principle, is another electricity generating process shown. It shows

12 eine Anordnung von Expansionsmaschinen 63 in Verbindung mit Hochdruckspeichern 51, 56, 57 58 und Niederdruckspeichern 52, 53, die wiederum eine Anordnung von Brennstoffzellenanlagen 62 versorgen. Eine Mischeinrichtung 35 für Gase mit Druckregelung optimiert die Luft- bzw. Sauerstoffversorgung auf der Niederdruckseite. Der Anschluß der Kühlung von den Expansionsmaschinen 63 ist aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt. Er kann prinzipiell wie nach 10 erfolgen. Die Umwandlung eines Energieträgers, z.B. Wasserstoff, in elektrischen Strom mit Brennstoffzellen 62 kann, abhängig vom elektrochemischen Prozeß, in verschiedenen Temperaturbereichen stattfinden. Folgende Beispiele seien genannt: die Membranbrennstoffzelle (Proton Exchange Membran, PEM) für den Temperaturbereich von ca. 50 °C bis 80 °C, Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (DMFC) für 80 °C bis 130 °C, Phosphorsaure Brennstoffzelle (PAFC) von 160 °C bis 220 °C, Karbonatschmelzen-Brennstoffzellen im Bereich von 640 °C. Schließlich gibt es sogar heiße Systeme wie die Oxidkeramische Brennstoffzelle (SOFC), die im Temperaturbereich von 800 °C bis 1000 °C arbeiten [11, S.30]. Die Abwärme der Brennstoffzellenanlagen 62 wird bei geeignetem Temperaturniveau und/oder entsprechender Auslegung der Wärmetauscher wieder in das geothermische Reservoir 9 zurückgeführt. Die zusätzlich eingetragenen Wärmetauscher 28 auf der Kaltwasserseite 41, 42 ermöglichen wieder einen Betrieb ohne den geothermischen Kraftwerksteil. Wenn Druckluft und/oder komprimierter Sauerstoff zur Verfügung stehen, können in den Brennstoffzellenanlagen 62 die bisher üblichen energieverbrauchenden eigenen Luftverdichtereinrichtungen entfallen. Brennstoffzellenanlagen 62 in Verbindung mit Leistungselektronik 18 können sehr dynamisch innerhalb weniger Sekunden hohe Leistung abgeben und eignen sich daher auch zur Regelung und Sicherstellung der Qualität des elektrischen Netzes (Frequenz, Spannung, Phase). Es sind auch Brennstoffzellensysteme wie spezielle Auslegungen der PEM-Zelle bekannt, die auch umgekehrt elektrolytisch arbeiten können und so wiederum z.B. Wasserstoff und Sauerstoff bei elektrischer Stromzufuhr herstellen. Dies kann zu einer Vereinfachung der Elektrolyse- und Brennstoffzellenanlage führen, da nur gleichartige Komponenten verwendet werden. Anstelle der oben beschriebenen Druckbehälter können abhängig von den geologischen Gegebenheiten und der Anlagenauslegung auch wieder unterirdische Hohlräume 51 verwendet werden. Es sei noch erwähnt, daß große Druckbehälter auch unterirdisch eingebaut werden können. Bei umfangreichen Einrichtungen, die Gase handhaben, bietet es sich an, für den Niederdruck und für den Hochdruckbereich jeweils eigene Gasnetze zu installieren. Über die Kompressions-, Expansions-, Druckminderer- und Druckregeleinrichtungen sind Netze desselben Gases bei unterschiedlichem Druckniveau miteinander verbunden und ermöglichen damit eine optimale Betriebsführung. 12 an arrangement of expansion machines 63 in conjunction with high-pressure accumulators 51 . 56 . 57 58 and low pressure storage 52 . 53 , in turn, an arrangement of fuel cell systems 62 supply. A mixing device 35 for gases with pressure control optimizes the air or oxygen supply on the low pressure side. The connection of the cooling of the expansion machines 63 is not shown for reasons of simplification. He can in principle like after 10 respectively. The transformation of an energy carrier, eg hydrogen, into electricity with fuel cells 62 can take place in different temperature ranges depending on the electrochemical process. The following examples may be mentioned: the membrane fuel cell (proton exchange membrane, PEM) for the temperature range of about 50 ° C to 80 ° C, direct methanol fuel cells (DMFC) for 80 ° C to 130 ° C, phosphoric acid fuel cell (PAFC) from 160 ° C to 220 ° C, molten carbonate fuel cells in the range of 640 ° C. Finally, there are even hot systems such as the oxide ceramic fuel cell (SOFC), which operate in the temperature range from 800 ° C to 1000 ° C [11, p.30]. The waste heat of the fuel cell plants 62 is at a suitable temperature level and / or appropriate design of the heat exchanger back into the geothermal reservoir 9 recycled. The additionally registered heat exchangers 28 on the cold water side 41 . 42 allow operation again without the geothermal power plant part. When compressed air and / or compressed oxygen are available, fuel cell systems can be used 62 the usual energy-consuming own air compressor devices omitted. fuel cell systems 62 in conjunction with power electronics 18 can output high power very dynamically within a few seconds and are therefore also suitable for controlling and ensuring the quality of the electrical network (frequency, voltage, phase). There are also known fuel cell systems such as special interpretations of the PEM cell, which can also operate conversely electrolytic and thus in turn produce, for example, hydrogen and oxygen with electrical power. This can lead to a simplification of the electrolysis and fuel cell system, since only similar components are used. Instead of the pressure vessels described above, depending on the geological conditions and the system design again underground cavities 51 be used. It should be noted that large pressure vessels can be installed underground. In the case of extensive facilities that handle gases, it is advisable to install separate gas networks for the low-pressure and for the high-pressure area. The compression, expansion, pressure reducer and pressure control devices networks of the same gas at different pressure levels are interconnected and thus allow optimal operation.

Es sollen noch zwei weitere Konzepte eines integrierten Geothermiekraftwerkes in Verbindung mit solarthermischen Anlagen gezeigt werden. Um die Möglichkeiten einer direkten Wärmeauskopplung aus einem solarthermischen Kraftwerk darzustellen, zeigtIt Two more concepts of an integrated geothermal power plant will be discussed be shown in connection with solar thermal systems. To the options a direct heat extraction from a solar thermal power plant, shows

13 eine Grundschaltung eines Solarkraftwerkes mit Parabolrinnen 6. Im primären Kreislauf 71 ist ein zweiter Wärmetauscher 28 z.B. parallel zum Dampferzeuger 26 eingebaut. Der hier dargestellte Sekundärkreislauf 72 kann verschieden vom Sekundärkreis der 3 ausgeführt sein. Der Primärkreislauf 71 des Parabolrinnenkraftwerkes 6 arbeitet z.B. auf einem höheren Temperaturniveau. Die Komponenten, wie in 13 abgebildet, sind auch als ein Teil-Prozeß Ai 31 aufzufassen und daher mit dem Geothermiekraftwerk über die angegebenen Zu- und Rückläufe 39, 40 verknüpft. Wenn die elektrische Last den Generator des Parabolrinnenkraftwerksteiles 6 nicht maximal ausnutzt, so wird die Überschußwärme direkt in den geothermischen Bereich 9 (3) geladen. Während der Nacht und während Schlechtwetterperioden kann dem geothermischen Speicher 9 mehr Energie entzogen werden und so die fehlende Stromproduktion aus dem solarthermischen Kraftwerksteil ausgleichen. 13 a basic circuit of a solar power plant with parabolic troughs 6 , In the primary circulation 71 is a second heat exchanger 28 eg parallel to the steam generator 26 built-in. The secondary circuit shown here 72 can be different from the secondary circuit of 3 be executed. The primary circuit 71 of the parabolic trough power plant 6 works eg at a higher temperature level. The components, as in 13 are also part of a process A i 31 and therefore with the geothermal power plant on the specified inflows and returns 39 . 40 connected. When the electric load is the generator of parabolic trough power plant part 6 not maximally exploited, the excess heat is directly in the geothermal area 9 ( 3 ). During the night and during bad weather periods can geothermal storage 9 More energy will be withdrawn and compensate for the lack of electricity production from the solar thermal power plant part.

Die Prozesse zur thermischen Energieübertragung laufen eher langsam ab. Um aber auf schnelle Laständerungen im elektrischen Netz reagieren zu können, wird als weiterer Teil-Prozeß Ai+1 31 der Druckluftspeicher 51 mit Kompressions- 46 (6) und Expansionseinrichtung 63 (10) benötigt. Die Verlustwärme der Kompression kann in den geothermischen Speicher 9 (3), wie schon beschrieben, abgeführt werden, oder auch an den Wärmekreislauf 71 des Parabolrinnenkraftwerkes über einen Wärmetauscher abgegeben werden, der z.B. parallel zu 26 und/oder 29 und/oder in Serie zu 26 und/oder 29 geschaltet ist.The processes for thermal energy transfer are rather slow. However, in order to be able to react to rapid load changes in the electrical network, a further partial process A i + 1 31 the compressed air storage 51 with compression 46 ( 6 ) and expander 63 ( 10 ) needed. The heat loss of compression can be in the geothermal memory 9 ( 3 ), as already described, be discharged, or to the heat cycle 71 the parabolic trough power plant are discharged via a heat exchanger, for example, parallel to 26 and or 29 and / or in series too 26 and or 29 is switched.

14 zeigt ein Kraftwerk 1, das geothermische Bereiche 9 in Kombination mit einem Aufwindkraftwerk 76 nutzt. Wüstengebiete sind auf der Erdoberfläche in großem Umfang vorhanden und sollten für die Sonnenenergiegewinnung genutzt werden. Aufwindkraftwerke sind für Wüstengebiete entworfen worden, da sie hier auf Lebensdauern von mindestens 80 Jahre ausgelegt werden können und kein Wasser zur Kühlung benötigen. Dagegen müssen sowohl solarthermische als auch geothermische Kraftwerke mit Wasser gekühlt werden. Wenn nur eine einmalig begrenzte Menge an Wasser zur Verfügung steht, muß der Kühlkreis mit dem Kondensator 27 geschlossen und die Energie an eine Senke mit dem niedrigsten Temperaturniveau abgegeben werden können. Ein Aufwindkraftwerk 76 erzeugt einen großen Luftmassendurchsatz, so daß hier die Wärme des Wasserkreislaufes des Kondensators 27 über die Kühlernetze 75 unter dem Kollektordach 77 des Aufwindkraftwerkes abgeführt werden kann. Der Kamin 78 des Aufwindkraftwerkes führt die warme Luft nach oben. In ca. 1000 m Höhe verteilt sich die Luft und kühlt dabei wieder ab. Hier stellt die Luft in 1000 m Höhe das notwendige, kleinste Temperaturniveau dar. 14 shows a power plant 1 , the geothermal areas 9 in combination with a solar power station 76 uses. Desert areas are abundant on the Earth's surface and should be used for solar energy. Solar wind turbines have been designed for desert areas, as they can be designed for lifetimes of at least 80 years and do not require water for cooling. In contrast, both solar thermal and geothermal power plants must be cooled with water. If only a limited amount of water is available, the cooling circuit with the capacitor 27 closed and the energy can be delivered to a sink with the lowest temperature level. An updraft power plant 76 generates a large air mass flow rate, so that here the heat of the water cycle of the condenser 27 over the cooling grids 75 under the collector roof 77 of the updraft power plant can be dissipated. The chimney 78 of the updraft power plant, the warm air leads upwards. At about 1000 m altitude, the air is distributed and cools down again. Here the air at 1000 m altitude represents the necessary, smallest temperature level.

Aufgrund der großen Sonneneinstrahlung während des Tagesbetriebes erhöht sich das Temperaturniveau in den Kühlernetzen 75, so daß als Folge davon der Wirkungsgrad der Kühlungseinrichtungen 27, 75 und damit auch des thermischen Kraftwerkes fällt. Sinnvoll ist hier die Installation von zwei Speicherbecken mit einem Kaltwasser- 73 und einem Warmwasservorrat 74 z.B. für den Betrieb über einen Tag. Während des Tages strömt kaltes Wasser aus dem Behälter 73 zur Kühlung durch den Kondensator 27 und wird im Warmwasserspeicher 74 erwärmt gesammelt. Während der kalten Nachtstunden kann das warme Wasser aus dem Vorrat 74 über die Kühlernetze 75 die Wärme aus dem Tagesbetrieb an das Aufwindkraftwerk 76 abgeben. Diese Betriebsweise ermöglicht dem Aufwindkraftwerk 76, im Nachtbetrieb seine Stromproduktion zu erhöhen.Due to the large solar radiation during the daytime operation, the temperature level in the radiator networks increases 75 , so that as a result, the efficiency of the cooling devices 27 . 75 and thus also of the thermal power plant falls. It makes sense to install two storage tanks with a cold water 73 and a hot water supply 74 eg for operation over a day. During the day cold water flows out of the container 73 for cooling by the condenser 27 and is in the hot water tank 74 heated collected. During the cold night hours, the warm water from the supply can 74 over the cooling grids 75 the heat from daytime operation to the solar power station 76 submit. This mode of operation allows the updraft power plant 76 to increase its power production in night mode.

Nachtstunden innerhalb einer Zeitzone sind Schwachlastzeiten, so daß hier nur wenig Strom benötigt wird. Ein geothemisches Kraftwerk könnte im Gegensatz zu einem solarthermischen Kraftwerk in einem linksläufigen thermodynamischen Prozeß, also als Wärmepumpe, betrieben werden. Für diese Betriebsweise fehlt dem solarthermischen Kraftwerk eine Möglichkeit, über die Spiegel an einen zweiten Wärmespeicher Energie abzugeben und diese Energie später wieder zu nutzen.night hours within a time zone are low load periods, so here only little power is needed. A geothermal power plant could unlike a solar thermal power plant in a left-handed thermodynamic Process, so as a heat pump, operate. For This mode of operation lacks the solar thermal power plant a possibility over which Mirror to a second heat storage Give off energy and use this energy later.

Mit dem Überschußstrom während der Nachtstunden wird der elektrische Antrieb der Speisepumpe 23 versorgt. Das durch den Tagesbetrieb erhitze und im Vorratsbehälter 74 gesammelte Wasser gibt seine Wärme während der Nachtstunden über den Wärmetauscher 27 an den Sekundärkreis 72 und über diesen an den Wärmetauscher 26 ab. Über die Leitungen 12, 13 mit Hilfe der elektrischen Pumpenanlagen 17, 22a, 22b wird Wärme an den geothermischen Speicher 9 abgegeben. Die Menge ist abhängig von der elektrischen Energie, die dem Antrieb der Speisepumpe 23 zugeführt wird. Ein Überschußstrom kann auf diese Weise sinnvoll genutzt werden. Weitere Details zum Wärmepumpenbetrieb sind in der Beschreibung von 3 enthalten. Es können für Prozeß A und B auch wieder alle bisher beschriebenen Prozesse eingesetzt werden.With the excess current during the night hours, the electric drive of the feed pump 23 provided. That heated by the daytime operation and in the reservoir 74 collected water gives its heat during the night hours over the heat exchanger 27 to the secondary circuit 72 and via this to the heat exchanger 26 from. Over the lines 12 . 13 with the help of electrical pumping equipment 17 . 22a . 22b Heat is transferred to the geothermal storage 9 issued. The amount depends on the electrical energy that drives the feed pump 23 is supplied. An excess current can be used meaningfully in this way. Further details on heat pump operation are in the description of 3 contain. It can also be used again for process A and B all previously described processes.

Während des Tages arbeitet das geothemische Kraftwerk zur Stromproduktion dann wieder in einem rechtsläufigen thermodynamischen Kreisprozeß. Damit enthält die Kombination eines Geothermiekraftwerkes mit einem Aufwindkraftwerk, wie in 14 gezeigt, noch einen Vorteil gegenüber einer Kopplung mit einem solarthermischen Kraftwerk.During the day, the geothermal power plant works to produce electricity again in a right-handed thermodynamic cycle. Thus, the combination of a geothermal power plant with a Aufwindkraftwerk, as in 14 shown yet another advantage over a coupling with a solar thermal power plant.

Der Vorteil einer Kopplung eines Aufwindkraftwerkes mit einem geothermischen Kraftwerk besteht darin, daß praktisch kein Wasser verbraucht wird und mit dem Geothermiekraftwerk ein Speicherbertrieb möglich ist, um Überschußstrom zu nutzen.Of the Advantage of a coupling of a Aufwindkraftwerkes with a geothermal Power plant is that practical no water is consumed and with the geothermal power plant Storage operation is possible about excess current too use.

Nach den Beschreibungen der Figuren soll noch einmal betont werden, daß ein geothermischer Bereich in erster Linie als ein Wärmespeicher mit einer Anfangsbefüllung angesehen werden muß. Der Betrieb eines geothermischen Kraftwerkes ist so zu führen, daß nach einem Bilanzierungszeitraum wieder ein Energieinhalt hergestellt worden ist, der dem wärmemäßigen Anfangszustand des geothermischen Speichers entspricht. So steht dieses Reservoir an diesem Aufstellungsort auch noch unseren nachfolgenden Generationen für eine Nutzung zur Verfügung. Im folgenden soll daher noch auf den Betrieb eines integrierten Geothemiekraftwerkes IGEC (Integrated Geothermal Energy Conversion Plant) eingegangen werden:
Ein Geothermie-Speicher ist so zu betreiben,

  • • daß die Wärmebilanz innerhalb eines Normaljahres wieder ausgeglichen ist.
  • • daß dem Speicher in einem Jahr mit geringem Angebot an fluktuierenden erneuerbaren Energieformen, wie Wind-, Meereswellen- bzw. Sonnenenergie zusätzlich Wärme entnommen wird, um Liefervereinbarungen nachzukommen.
  • • daß dem Speicher in einem Jahr mit einem Überangebot an erneuerbaren Energieformen für den Ausgleich der Zusatzentnahme während der energiearmen Jahre wieder zugeführt wird.
  • • daß eine Wärmeentnahme über mehrere energieertragsarme Jahre der anderen regenerativen Quellen ausgeglichen wird, dann aber über einen größeren Zeitraum (z.B. 5 bis 10 Jahre) wieder eine ausgeglichene Wärmebilanz hergestellt wird.
It should be emphasized once again, according to the descriptions of the figures, that a geothermal area must first and foremost be regarded as a heat store with an initial filling. The operation of a geothermal power plant is to be carried out so that after an accounting period, an energy content has been restored, which corresponds to the initial heat state of the geothermal memory. So this reservoir at this site is still available to our subsequent generations for use. In the following, therefore, the operation of an integrated geothermal power plant IGEC (Integrated Geothermal Energy Conversion Plant) will be discussed:
A geothermal store should be operated in such a way
  • • that the heat balance is balanced again within a normal year.
  • • additional heat is extracted from the storage facility in a year with a low supply of fluctuating renewable forms of energy, such as wind, sea-wave or solar energy, in order to comply with supply agreements.
  • • that it be re-introduced into the reservoir in one year, with a surplus of renewable forms of energy for offsetting additional abstraction during the low-energy years.
  • • that a heat extraction over several years of low energy yield of the other renewable sources is compensated, but over a longer period of time (eg 5 to 10 years) a balanced heat balance is produced again.

Ähnlich einem Pumpspeicherwerk können die oben beschriebenen Anlagenkonzepte nun folgende Aufgaben erfüllen:

  • • Aufnahme überschüssiger Energie während Schwachlastzeiten und Rückspeisung ins elektrische Netz während Spitzenlastzeiten.
  • • Bereitstellung von momentan einsetzbarer Reserveleistung (Erhöhung der Betriebssicherheit im Stromverbund)
  • • Verwertung von Überschußstrom aus dem Grundlastbereich herkömmlicher Kraftwerke, um den kontinuierlichen Betrieb eines Wärmekraftwerkes zu ermöglichen, ohne eine Einschränkung durch Einsatz zur Leistungsregelung. Dies ermöglicht die Ausdehnung der Betriebszeit mit konstanter Leistung von fossilen Wärmekraftwerken, was zu einer Verringerung der eingesetzten Brennstoffe und des CO2-Ausstoßes pro elektrischer Energieeinheit führt.
  • • Erhaltung der Netzqualität durch Leistungs-, Frequenz- und Spannungsregelung
Similar to a pumped storage plant, the plant concepts described above can now fulfill the following tasks:
  • • Recording excess energy during low load periods and feeding back into the electrical grid during peak load periods.
  • • Provision of currently usable reserve power (increase in operational reliability in the power grid)
  • • Utilization of surplus electricity from the base load range of conventional power plants in order to enable the continuous operation of a thermal power plant, without being restricted by use for power control. This allows the expansion of the constant power operating time of fossil thermal power plants, resulting in a reduction of the fuels used and the CO 2 emissions per unit electrical energy.
  • • Maintenance of power quality through power, frequency and voltage control

Aus der Vielfalt der Möglichkeiten des Konzeptes eines integrierten Geothermiekraftwerkes sind z. Zt. nachfolgende Kombinationen besonders interessant:

  • • Windkraftanlagen angeschlossen an ein Geothermiekraftwerk (IGEC) mit unterirdischen Druckluftspeichern und Kompressionseinrichtungen, verbunden mit Expansionsturbinen ohne/mit Verbrennung, übergangsweise auch mit Erdgas- bzw. Methanhydratverbrennung, später Wasserstoffbetrieb aus einem H2-Gasnetz, verbunden mit Wärmerückgewinnung und Wärmespeicherung im tiefen Untergrund
  • • Windkraftanlagen angeschlossen an ein Geothermiekraftwerk (IGEC) mit Elektrolyseanlage und unterirdischer Druckspeicherung für Luft, Wasserstoff- und Sauerstoffgas und anschließender Stromerzeugung über Gasverbrennungsturbinen oder zukünftig über Brennstoffzellenanlagen, beide Varianten mit Rückgewinnung der Verlustwärme und deren Speicherung im tiefen Untergrund
From the variety of possibilities of the concept of an integrated geothermal power plant z. Zt. Subsequent combinations particularly interesting:
  • • Wind turbines connected to a geothermal power plant (IGEC) with underground compressed air reservoirs and compressors, connected with expansion turbines without / with combustion, transitional also with natural gas or methane hydrate combustion, later hydrogen operation from a H 2 gas network, combined with heat recovery and heat storage in the deep underground
  • • Wind turbines connected to a geothermal power plant (IGEC) with electrolysis system and underground pressure storage for air, hydrogen and oxygen gas and subsequent power generation via gas combustion turbines or in the future via fuel cell systems, both variants with recovery of heat loss and their storage in the deep underground

Trotz des geringen Gesamtwirkungsgrades der gesamten Kette vom Speicher bis zur Wiedererzeugung des elektrischen Stroms sollte dieses Konzept und seine Arbeitsweise als eine Möglichkeit zur Energieveredelung angesehen werden. Für Spitzenlaststrom ist ein vielfach höherer Erlös möglich, als ihn das Einspeisegesetz für erneuerbare Energie zusichert. Nachdem die Strommärkte geöffnet wurden und der Einfluß der Monopolisten zunehmend reduziert wird, kann dieser Strom an den Strombörsen auch zu einem guten Preis verkauft werden. Das integrierte Geothermiekraftwerk (IGEC) mit seiner Fähigkeit zur Energiespeicherung stellt dabei einen wesentlichen Baustein in einer Energiewirtschaft mit regenerativen Quellen dar.In spite of the low overall efficiency of the entire chain from the store until the generation of electricity should this concept and his way of working as a way to refine energy be considered. For Peak load electricity is a much higher revenue possible than the feed-in law for renewable Energy assured. After the electricity markets were opened and the influence of the monopolists This electricity can also be increasingly reduced on the power exchanges to be sold at a good price. The integrated geothermal power plant (IGEC) with his ability for energy storage is an essential element in an energy industry with renewable sources.

Selbst bei größeren Kraftwerkseinheiten bleibt der Charakter einer dezentralen Energieversorgung bei der integrierten geothermischen Energiewandlung (IGEC) erhalten, da die Wärmenutzung vor Ort begrenzt ist und Kraftwerksgrößen zwar bis zu einigen hundert MW möglich sind, aber 1 GW-Einheiten wie im Kernkraftwerksbereich nicht errichtet werden können.Even for larger power plant units remains the character of a decentralized energy supply in the integrated geothermal energy conversion (IGEC), since the heat use Although limited on-site and power plant sizes may be up to a few hundred MW possible are, but 1 GW units as in the nuclear power plant area not established can be.

Man muß sich vergegenwärtigen, daß die fossile Energiewirtschaft heute eine Industrie in riesigem Ausmaß auf unseren Meeren installiert hat. Allein in der Nordsee existieren mehr als 400 Anlagen der Erdöl- und Erdgasindustrie. Die negativen Folgen wie Bohrinsel- und Tankerunfälle finden sich leider zu oft in der Tagespresse. Auch wurde in der Vergangenheit versucht, Altanlagen im Meer zu versenken, was einer ungeheuren Verschwendung an Resourcen und eine Hinterlassenschaft von Müllkippen in den Meeren für nachfolgende Generationen bedeuten würde.you has to be visualize, that the fossil energy industry today is a huge industry on ours Has installed seas. There are more than just in the North Sea 400 oil and gas installations Gas industry. To find the negative consequences such as oil rig and tanker accidents unfortunately too often in the daily press. It has also been tried in the past To sink old plants in the sea, which is a tremendous waste of resources and a legacy of dumping in the seas for subsequent ones Would mean generations.

Hinzu kommt, daß eine Verwendung von Trinkwasser im Rahmen einer Energiewirtschaft immer weniger in Betracht kommen darf. Kernkraftwerke und auch die herkömmlichen fossilen Kraftwerke benötigen Wasser zur Kühlung oder verbrauchen durch den Abbau von Kohle indirekt wichtiges Grundwasser in großen Mengen. Dieses Wasser wird zur Nahrungsmittelproduktion und als Lebensmittel selbst in zunehmenden Maße benötigt. Dagegen ist salziges Meerwasser in großem Umfang vorhanden. Benötigt ein technischer Prozeß reines Wasser, so muß dieses Wasser durch Aufbereitung hergestellt werden. Die Kosten dafür müssen durch das verkaufte Produkt wieder erwirtschaftet werden. Kernkraftwerke und fossile Kraftwerke externalisieren neben CO2-Ausstoß und Endlagerung radioaktivem Materials auch diese Kosten, was einer Dauersubvention gleichkommt.In addition, the use of drinking water as part of an energy industry may be less and less likely. Nuclear power plants and also the conventional fossil power plants need water for cooling or indirectly consume important groundwater in large quantities through the mining of coal. This water is increasingly needed for food production and as food itself. In contrast, salty seawater is present on a large scale. If a technical process requires pure water, this water must be prepared by treatment. The costs must be recovered by the sold product. Nuclear power plants and fossil power plants externalize CO 2 emissions and the disposal of radioactive material as well as these costs, which amounts to a permanent subsidy.

Die vorgestellten Konzepte von IGEC-Anlagen eignen sich auch für Aufstellungsorte an oder in Flachmeeren. Die vorhandenen Erdöl- bzw. Erdgas-Bohrungen können gegebenenfalls weiter genutzt werden, um in Tiefen vorzudringen, die eine wirtschaftliche Nutzung eines geothermischen Bereichs zulassen. Gegebenenfalls können die von fossilen Brennstoffen entleerten Bereiche in Flachmeeren zukünftig als Druckgasspeicher verwendet werden. Es bietet sich dabei an, auch marginale fossile Energiefunde in Verbindung mit Druckgasspeicherung in anderen schon entleerten Kavernen zu nutzen. Der Überschußstrom der Off-Shore-Windanlagen wird für die Kompression verwendet. Die Abwärme von Kompressions- und Verbrennungsturbinenanlagen wird dem geothermischen Speicher zugeführt, so daß diese Wärme wenigstens zu einem Teil wieder genutzt werden kann. Parallel dazu kann an anderen Standorten mit dem Bau und Betrieb von Elektrolyseanlagen für Wasserstoff und Sauerstoff begonnen werden. Bei entsprechender Eignung des Untergrundes läßt sich der Wasserstoff in den von Erdgas entleeren Bereichen speichern. In einer Übergangszeit, in der Wasserstoff und fossile Gase, wie Erdgas und Methanhydrat nebeneinander ausreichend vorhanden sind, können sogar Wasserstoff bzw. synthetisches Gas und Fossilgas bei richtigem Mischungsverhältnis in der gleichen Turbine gemeinsam verbrannt werden. Aufgrund der engen Verwandtschaft von Methanol mit den fossilen Brennstoffen, ist es auch möglich, meerestechnische Anlagen der Erdölindustrie als Speicher für Methanol zu verwenden. Methanol kann synthetisch unter Einsatz regenerativer Quellen hergestellt werden. Der benötigte Kohlenstoff (z.B. Algen, im Wasser gelöstes CO2, Luft) läßt sich aus der Umgebung der Anlagen entnehmen. Ebenso kann synthetisches Brenngas, wie in den Biogasanlagen auf Land, hergestellt und verwendet werden.The presented concepts of IGEC plants are also suitable for sites on or in shallow seas. The existing oil or gas wells may optionally continue to be exploited to penetrate depths that permit the economic utilization of a geothermal area. Optionally, the areas of fossil fuel depleted areas in shallow seas can be used in future as compressed gas storage. It also makes sense to use marginal fossil energy data in conjunction with compressed gas storage in other already emptied caverns. The excess current of the off-shore wind turbines is used for compression. The waste heat of compression and combustion turbine plants is fed to the geothermal memory, so that this heat ge at least in part again can be used. At the same time, construction and operation of electrolysis plants for hydrogen and oxygen can be started at other locations. With appropriate suitability of the substrate, the hydrogen can be stored in the areas emptied of natural gas. In a transitional period where hydrogen and fossil gases, such as natural gas and methane hydrate, are sufficiently present side by side, even hydrogen or synthetic gas and fossil gas can be burned together with the correct mixing ratio in the same turbine. Due to the close relationship of methanol with fossil fuels, it is also possible to use marine equipment of the petroleum industry as storage for methanol. Methanol can be produced synthetically using renewable sources. The required carbon (eg algae, dissolved in water CO 2 , air) can be taken from the environment of the plants. Likewise, synthetic fuel gas, as in the biogas plants on land, produced and used.

Es können auch die vorhandenen Plattformen und Öl- und Gaslager, nach einer Umrüstung als Kraftwerk oder Speicher verwendet werden, noch bevor man sie zur Entsorgung an Land wieder in die Materialkreisläufe zurückführt. Durch das „zweite Leben" dieser Anlagen kann das dafür bisher eingesetzte Kapital wirtschaftlich effizienter genutzt werden.It can also the existing platforms and oil and gas storage, after one conversion be used as a power plant or storage, even before you get them for disposal on land returns back to the material cycles. By the second Life "of these plants can do that previously used capital can be used more economically.

Die zunehmende Industrialisierung der Meere, beginnend mit den Flachmeeren vor unseren Küsten mag erschreckend sein. Aber Anlagen, die regenerative Energien nutzen, benötigen Raum, Aufstellungsfläche und auch Wasser, was in dicht besiedelten Gebieten immer weniger zur Verfügung steht. Daher gewinnen Standorte am oder im Meer an zunehmender Bedeutung. Entscheidend ist, ob eine Anlage den Anforderungen an einen umweltverträglichen Auf- und Abbau und ebenso an einen umweltfreundlichen Betrieb gerecht werden kann. Die verwendeten Prozesse sind in dieser Hinsicht auszuwählen und zu entwickeln.The increasing industrialization of the seas, starting with the shallow seas from our shores likes be terrifying. But plants that use renewable energies, need Space, installation area and also water, which is less and less in densely populated areas disposal stands. As a result, locations on or in the sea are becoming increasingly important. The decisive factor is whether a plant meets the requirements for an environmentally friendly Erecting and dismantling as well as an environmentally friendly operation can be. The processes used are to be selected in this regard and to develop.

Die beschriebenen Varianten der integrierten geothermischen Energiewandlung IGEC lassen sich heute am Rechner leicht simulieren. Es können Anlagen- und Betriebskonzepte nach wirtschaftlichen Kriterien ausgewählt und den Bedingungen vor Ort angepaßt werden. Kraftwerke mit mehreren hundert MW sind möglich und steilen so eine Alternative zu den nuklearen und fossilen Konzepten dar.The described variants of the integrated geothermal energy conversion IGEC can easily be simulated on the computer today. It can be plant and operating concepts selected according to economic criteria and adapted to local conditions become. Power plants with several hundred MW are possible and thus precipitate an alternative to the nuclear and fossil concepts represents.

11
Kraftwerksgebäude mit allen AnlagenkomponentenPower plant building with all system components
22
Trägerstruktur, hier am Gewässerboden verankertSupport structure here on the water bottom anchored
33
Energieübertragung durch Wärmemedium oder elektrischen Strompower transmission by heat medium or electric current
44
Wärme oder elektrische Energie aus landgebundenen regenerativen QuellenHeat or electrical energy from land-based regenerative sources
55
Wärme oder elektrische Energie aus regenerativen Quellen im Off-Shore-BereichHeat or electrical energy from renewable sources in the off-shore area
66
Kollektoren für Sonnenwärme, z.B. Spiegelsysteme wie Parabolrinnencollectors for solar heat, e.g. Mirror systems such as parabolic troughs
77
WindkraftanlagenWind turbines
88th
MeereswellenwandlerSea wave transducer
99
Erdwärmespeicher, geothermischer BereichGeothermal memory geothermal area
1010
10a Wassereinlaß, 10b Wasserauslaß 10a Water inlet, 10b water outlet
1111
Verbindungsrohre zum unterirdischen Druckgasspeicherconnecting pipes to the underground compressed gas storage
1212
Verbindungsrohre vom Erdwärmespeicher: Produktionsleitungconnecting pipes from the geothermal energy storage: Production Manager
1313
Verbindungsrohre zum Erdwärmespeicher: Injektionsleitungconnecting pipes to the geothermal energy storage: injection line
1414
Schutzisolierung der Verbindungsrohre 13, 14 gegen Wärmeverlust beim Durchgang eines GewässersProtective insulation of the connecting pipes 13 . 14 against heat loss when passing through a body of water
1515
Elektrisches Gleich- oder Wechselspannungsnetzelectrical DC or AC mains
1616
Leistungselektronik einer elektrischen Maschinen überwiegend für Generatorbetriebpower electronics an electrical machine predominantly for generator operation
1717
Leistungselektronik einer elektrischen Maschinen überwiegend für Motorbetriebpower electronics an electrical machine predominantly for engine operation
1818
Leistungselektronik für Gleichrichter-, Wechselrichter- und Umrichterbetrieb zur Anpassung unterschiedlicher Spannungsniveaus und Spannungsartenpower electronics for rectifier, Inverter and inverter operation to adapt different Voltage levels and voltage types
1919
Elektrische Heizelementeelectrical heating elements
2020
Turbine mit Generator und Einrichtungen zur Abfuhr der Verlustwärmeturbine with generator and facilities to dissipate the heat loss
2121
Expansionsventilexpansion valve
2222
22a Wasserpumpen für Produktionsleitungen 22b Wasserpumpen für Injektionsleitungen 22a Water pumps for production lines 22b Water pumps for injection lines
2323
Speisepumpe für Arbeitsmediumfeed pump for working medium
2424
Wasserpumpewater pump
2525
Vakuumpumpevacuum pump
2626
Wärmetauscher, überwiegend als Verdampfer betriebenHeat exchangers, mostly operated as an evaporator
2727
Wärmetauscher, überwiegend als Kondensator betriebenHeat exchangers, mostly operated as a capacitor
2828
Wärmetauscher, überwiegend zur WärmeabfuhrHeat exchangers, mostly for heat dissipation
2929
Wärmetauscher, überwiegend zur WärmezufuhrHeat exchangers, mostly for heat supply
3030
Wärme aufnehmender oder abgebender Prozeß AHeat absorbing or donating process A
3131
Wärme aufnehmender oder abgebender Teilprozeß Ai Heat absorbing or dispensing subprocess A i
3232
Wärme aufnehmender oder abgebender Prozeß BHeat absorbing or donating process B
3333
Wärmezufuhr durch Übertragungsmedium für Prozeß Bheat through transmission medium for process B
3434
Wärmeabfuhr durch Übertragungsmedium aus Prozeß Bheat dissipation through transmission medium from process B
3535
Mischeinrichtung für gasförmige Medienmixing device for gaseous media
3636
Mischeinrichtung für flüssige Wärmeübertragermedienmixing device for liquid heat transfer media
3737
37a Gesamtzuführung für Wärmeübertragungsmedium, Heißwasserseite 37b Gesamtzuführung für Wärmeübertragungsmedium, Kaltwasserseite 37a Total supply for heat transfer medium, hot water side 37b Total supply for heat transfer medium, cold water side
3838
Verzweigungseinrichtung in Rohrleitung für Wärmeübertragungsmediummanifold in pipeline for Heat transfer medium
3939
Zulauf für Wärmeübertragungsmedium, HeißwasserseiteIntake for heat transfer medium, Hot water side
4040
Rücklauf für Wärmeübertragungsmedium, HeißwasserseiteReturn for heat transfer medium, Hot water side
4141
Zulauf für Wärmeübertragungsmedium, KaltwasserseiteIntake for heat transfer medium, Cold water side
4242
Rücklauf für Wärmeübertragungsmedium, KaltwasserseiteReturn for heat transfer medium, Cold water side
4343
Sammeleinrichtung für Wärmeübertragungsmediumcollecting device for heat transfer medium
4444
44a Gesamtabführung für Wärmeübertragungsmedium, Heißwasserseite 44b Gesamtabführung für Wärmeübertragungsmedium, Kaltwasserseite 44a Total discharge for heat transfer medium, hot water side 44b Total discharge for heat transfer medium, cold water side
4545
Gasverdichter mit Einrichtungen zur Abfuhr der Verlustwärmegas compressor with facilities to dissipate the heat loss
4646
Gasverdichter für Luftgas compressor for air
4747
Gasverdichter für Wasserstoffgas compressor for hydrogen
4848
Gasverdichter für Sauerstoffgas compressor for oxygen
4949
Steuer- und RegelventileinrichtungenTax- and control valve devices
5050
Druckrückhaltevorrichtung, z.B. RückschlagventilPressure restraint e.g. check valve
5151
Druckgasspeicher, unterirdischer Hohlraum oder DruckbehälterCompressed gas storage, underground cavity or pressure vessel
5252
Druckgasspeicher für Wasserstoff im NiederdruckbereichCompressed gas storage for hydrogen in the low pressure range
5353
Druckgasspeicher für Sauerstoff im NiederdruckbereichCompressed gas storage for oxygen in the low pressure range
5454
Wandlereinrichtungen zur Nutzung der Meeresströmungtransducer means to use the ocean current
5555
Druckgasspeicher im HochdruckbereichCompressed gas storage in the high pressure area
5656
Druckgasspeicher für Wasserstoff im HochdruckbereichCompressed gas storage for hydrogen in the high pressure area
5757
Druckgasspeicher für Sauerstoff im HochdruckbereichCompressed gas storage for oxygen in the high pressure area
5858
Druckgasspeicher für Luft im HochdruckbereichCompressed gas storage for air in the high pressure area
5959
Abluft- bzw. Abgaseinrichtung, auch mit Filtereinrichtungenducted or exhaust device, also with filter devices
6060
Elektrolyseanlagen mit Einrichtungen zur Abfuhr der Verlustwärmeelectrolysis systems with facilities to dissipate the heat loss
6161
Einrichtungen für einen allgemein Energie wandelnden Prozeßfacilities for one generally energy-changing process
6262
Brennstoffzellenanlagen mit Einrichtungen zur Abfuhr der Verlustwärmefuel cell systems with facilities to dissipate the heat loss
6363
Expansionsturbinen zur Druckentspannung mit WärmetauschernTurboexpanders for pressure relief with heat exchangers
6464
Verbrennungsmaschinen mit Wärmetauschern zur Abfuhr der Verlustwärmecombustion engines with heat exchangers to dissipate the heat loss
6565
Einrichtungen zur Abgasnachbehandlungfacilities for exhaust aftertreatment
6666
GasentnahmeeinrichtungGas sampling equipment
6767
Einrichtung zur Entnahme von entsalztem WasserFacility to remove desalinated water
6868
Rückführung von SalzwasserRepatriation of salt water
6969
Wasseroberflächewater surface
7070
Gewässerboden, MeeresbodenWater bottom, Seabed
7171
Primärer Arbeitsmittel- bzw. Kühlmittel-KreislaufPrimary work equipment or coolant circuit
7272
Sekundärer Arbeitsmittel- bzw. Kühlmittel-KreislaufSecondary work equipment or coolant circuit
7373
Kaltwasservorrat im geschlossenen BehälterCold water supply in the closed container
7474
Warmwasservorrat im geschlossenen BehälterHot water supply in the closed container
7575
Kühlernetze zum Austausch von Wärme mit der Umgebungcooling cores to exchange heat with the environment
7676
AufwindkraftwerkAufwindkraftwerk
7777
Kollektordach des Aufwindkraftwerkescollector roof of the updraft power plant
7878
Kamin des Aufwindkraftwerkesfireplace of the updraft power plant

LiteraturlisteBibliography

  • [1] Maritime Kraftwerksanlage mit Herstellungsprozeß zur Gewinnung, Speicherung und zum Verbrauch von regenerativer Energie, T. Pflanz, in: Proceedings, PE2.5, The World Wind Energy Conference and Exhibition, Berlin 2–6 Juli 2003, ISBN 3-936338-11-6, CD-ROM, Veranstalter: WIP-Munich in München[1] Maritime power plant with manufacturing process for the extraction, Storage and Consumption of Renewable Energy, T. Pflanz, in: Proceedings, PE2.5, The World Wind Energy Conference and Exhibition, Berlin 2-6 July 2003, ISBN 3-936338-11-6, CD-ROM, Organizer: WIP-Munich in Munich
  • [2] Patentschriften: [2.1] DE 197 14 512 , Maritime Kraftwerksanlage mit Herstellungsprozeß zur Gewinnung, Speicherung und zum Verbrauch regenerativer Energie [2.2] US 6,100,600 , Maritime Power Plant System with Processes for Producing, Storing and Consuming regenerative Energy[2] Patents: [2.1] DE 197 14 512 , Maritime power plant with manufacturing process for the production, storage and consumption of regenerative energy [2.2] US 6,100,600 , Maritime Power Plant System with Processes for Producing, Storing and Consuming Regenerative Energy
  • [3] Wasserstoff als Energieträger, hg. von Winter Nitsch, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo, 1986[3] Hydrogen as an energy source, ed. from Winter Nitsch, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo, 1986
  • [4] nachfolgende Artikel aus: Tagungsband 2002, Siebentes Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, hg. vom Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) Verein an der Universität Kassel e.V. [4, S. 26 ff] Druckluftspeicher-Gasturbinen-Kraftwerke/Geplanter Einsatz beim Ausgleich fluktuierender Windenergie-Produktion und aktuellem Strombedarf, Fritz Crotogino [4, S. 150 ff] Einsatz von Superkondensatoren in Kraftfahrzeugen, Rainer Knorr, Siemens VDO Automotive AG, Regensburg [4, S. 162 ff] Supraleitende Magnetische Energiespeicher, Dr. Klaus-Peter Juengst, Forschungszentrum Karlsruhe [4, S. 178 ff] Schwungradspeicher-Stand der Technik, Dr. Frank Täubner, rosseta Technik GmbH, Roßlau[4] following articles from: Proceedings 2002, Seventh Kasseler Symposium Energy System Technology, ed. from the Institute of Solar Energy Supply Technology (ISET) Association at the University of Kassel e.V. [4, p. 26 ff] Compressed air storage gas turbine power plants / Geplanter Use in balancing fluctuating wind energy production and current power requirement, Fritz Crotogino [4, p. 150 ff] Use of supercapacitors in motor vehicles, Rainer Knorr, Siemens VDO Automotive AG, Regensburg [4, p. 162 ff.] Superconducting Magnetic Energy Storage, Dr. med. Klaus-Peter Juengst, Research Center Karlsruhe [4, p. 178 ff] Flywheel accumulator prior art, Dr. Frank Täubner, rosseta Technik GmbH, Roßlau
  • [5] Silizium – Der neue Wasserstoff? Norbert Auner, in: Tagungsband 2001, Sechstes Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, hg. vom Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) Verein an der Universität Kassel e.V.[5] Silicon - The new hydrogen? Norbert Auner, in: Proceedings 2001, Sixth Kasseler Symposium Energy System Technology, ed. from the Institute of Solar Energy Supply Technology (ISET) Association at the University of Kassel e.V.
  • [6] DE 101 21 475 A1 Verfahren zur Energieerzeugung[6] DE 101 21 475 A1 Method of energy production
  • [7] Energie aus Erdwärme, Herausgegeben von Martin Kaltschmitt, Ernst Huenges, Helmut Wolff, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Stuttgart 1999[7] energy from geothermal energy, Edited by Martin Kaltschmitt, Ernst Huenges, Helmut Wolff, German publisher for Basic Industry, Stuttgart 1999
  • [8] 20 Jahre Tiefe Geothermie in Deutschland, Tagungsband, 7. Geothermische Fachtagung 06.–08. Nov. 2002 in Waren (Müritz)[8] 20 years of deep geothermal energy in Germany, conference proceedings, 7. Geothermal conference 06.-08. Nov. 2002 in Waren (Müritz)
  • [9] Energie, K. Heinloth, Teubner Verlag Stuttgart, 1983[9] Energy, K. Heinloth, Teubner Verlag Stuttgart, 1983
  • [10] Renewable Energy from the Ocean, a guide to OTEC, William H. Avery, Chih Wu, Oxford University press, New York, Oxford, 1994[10] Renewable Energy from the Ocean, a guide to OTEC, William H. Avery, Chih Wu, Oxford University Press, New York, Oxford, 1994
  • [11] Brennstoffzellen, Entwicklung, Technologie, Anwendung, Konstantin Ledjeff (Hrsg.), C.F. Müller Verlag GmbH, Heidelberg, 1. Auflage, 1995[11] fuel cells, development, technology, application, Konstantin Ledjeff (ed.), C.F. Müller Verlag GmbH, Heidelberg, 1st edition, 1995
  • [12] DE 198 21 659 A1 Aufwindkraftwerk in Verbindung mit solarthermischen Kraftwerken[12] DE 198 21 659 A1 Aufwindkraftwerk in conjunction with solar thermal power plants

Claims (39)

Geothermische Kraftwerksanlage zur Gewinnung von elektrischem Strom und Prozeßwärme, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wärme tauschende Vorrichtung (26, 28, 29) zur Auskopplung von Wärme aus dem geothermischen Bereich (9) für mindestens einen Wärme benötigenden Prozeß (30, 31, 32) und mindestens eine Wärme tauschende Vorrichtung (26,28, 29) zur Rückführung von Prozeßwärme in den geothermischen Bereich (9) von mindestens einem Energie wandelnden Prozeß (30, 31, 32) vorgesehen ist.Geothermal power plant for the production of electricity and process heat, characterized in that at least one heat exchanging device ( 26 . 28 . 29 ) for the extraction of heat from the geothermal area ( 9 ) for at least one heat-requiring process ( 30 . 31 . 32 ) and at least one heat exchanging device ( 26 . 28 . 29 ) for the return of process heat to the geothermal area ( 9 ) of at least one energy-transforming process ( 30 . 31 . 32 ) is provided. Kraftwerksanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens einer Anlage zur Nutzung erneuerbarer Energie (4, 5) wie Sonnenenergie (6), Windkraft (7), Wasserkraft, Meerwärme, Meereswellen (8), Meeres- und Gezeitenströmung (54), Umgebungswärme bzw. -Kälte in Verbindung steht.Power plant according to claim 1, characterized in that it is equipped with at least one plant for the use of renewable energy ( 4 . 5 ) like solar energy ( 6 ), Wind power ( 7 ), Hydropower, Sea heat, Sea waves ( 8th ), Ocean and tidal currents ( 54 ), Ambient heat or cold is connected. Kraftwerksanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens einem Druckgasspeicher (51, 56, 57, 58), mit mindestens einer Gaskompressions- (45, 46, 47, 48) und mit mindestens einer Gasnutzungseinrichtung (63, 64) ausgestattet ist.Power plant according to claim 1, characterized in that it comprises at least one compressed gas reservoir ( 51 . 56 . 57 . 58 ), with at least one gas compression ( 45 . 46 . 47 . 48 ) and at least one gas utilization device ( 63 . 64 ) Is provided. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (12, 13) für den Austausch und Transport der Wärme aus und zum geothermischen Bereich (9) bei der Durchquerung eines Gewässers mit einer Wärmeisolation (14) gegen Wärmeverlust ausgestattet sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the connecting lines ( 12 . 13 ) for the exchange and transport of heat from and to the geothermal area ( 9 ) when crossing a body of water with a thermal insulation ( 14 ) are equipped against heat loss. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das geothermische Reservoir (9) im Hot Dry Rock-Verfahren erschlossen ist.Power plant according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the geothermal reservoir ( 9 ) is developed in the Hot Dry Rock process. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das geothermische Reservoir (9) aus Aquiferen und/oder durch Bohrungen und/oder Sonden erschlossen ist.Power plant according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the geothermal reservoir ( 9 ) from aquifers and / or through holes and / or probes is developed. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das geothermische Reservoir (9) durch horizontale Erdwärmekollektoren erschlossen ist.Power plant according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the ge other mix reservoir ( 9 ) is opened by horizontal geothermal collectors. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere geothermische Bereiche (9) an einem Aufstellungsort einzeln und/oder mehrere gleichzeitig und/oder mehrere Bereiche (9) abwechselnd über mindestens zwei Versorgungsleitungen (12, 13) zur Nutzung verbunden sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that a plurality of geothermal areas ( 9 ) at one site individually and / or multiple simultaneously and / or multiple areas ( 9 ) alternately over at least two supply lines ( 12 . 13 ) are connected for use. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sekundärkreis (72) mit einem leicht verdampfbaren Arbeitsmittel über mindestens einen Wärmetauscher (26) als Verdampfer zum Antrieb mindestens einer Turbine mit Generator (20) zur Stromproduktion und mindestens ein weiterer Wärmetauscher (27) als Kondensator und mindestens eine Speisepumpe (23) zum Umwälzen des Arbeitsmediums in wenigstens einem einstufigen, rechtsläufigen thermodynamischen Kreisprozeß betrieben, auch als CLOSED CYCLE SYSTEM bezeichnet, vorgesehen ist.Power plant according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that a secondary circuit ( 72 ) with an easily evaporable working medium via at least one heat exchanger ( 26 ) as an evaporator for driving at least one turbine with generator ( 20 ) for the production of electricity and at least one further heat exchanger ( 27 ) as a condenser and at least one feed pump ( 23 ) is operated to circulate the working medium in at least one single-stage, right-handed thermodynamic cycle, also referred to as CLOSED CYCLE SYSTEM, is provided. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichen Einrichtungen bestehend aus Turbine mit elektrischer Maschine (20), Speisepumpe (23) und Wärmetauschern (26, 27) auch für einen thermodynamischen mindestens einstufigen, linksläufigen Kreisprozeß, wie Wärmepumpenbetrieb oder Kälteanlagenbetrieb angeordnet sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the same facilities consisting of turbine with electric machine ( 20 ), Feed pump ( 23 ) and heat exchangers ( 26 . 27 ) are also arranged for a thermodynamic at least one-stage, rechtsläufigen cycle, such as heat pump operation or refrigeration system operation. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stromerzeugung durch Ausnutzung der geothermalen Wärme mindestens ein Wärmetauscher (26) als Verdampfer mit Unterdruckeinrichtungen (25), dabei in einem offenen Kreislauf Wasser als Arbeitsmedium zum Antrieb mindestens einer Turbine mit Generator (20), mindestens ein Kondensator (27) mit Unterdruckeinrichtungen (25) und Wasserpumpen (24) zur Speisung in einem rechtsläufigen thermodynamischen Kreisprozeß betrieben, auch als OPEN CYCLE SYSTEM bezeichnet, vorgesehen sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that for generating electricity by utilizing the geothermal heat at least one heat exchanger ( 26 ) as an evaporator with negative pressure devices ( 25 ), while in an open circuit water as a working medium for driving at least one turbine with generator ( 20 ), at least one capacitor ( 27 ) with vacuum devices ( 25 ) and water pumps ( 24 ) are operated for feeding in a clockwise thermodynamic cycle, also referred to as OPEN CYCLE SYSTEM, are provided. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Stirlingmaschine in Verbindung mit mindestens einer elektrischen Maschine zwischen der Heißwasserseite (39, 40) und der Kaltwasserseite (41, 42) vorgesehen ist und daß diese Maschinen sowohl in einem rechtsläufigen thermodynamischen Prozeß zur Stromproduktion und/oder in einem linksläufigen Prozeß als Wärmepumpe betrieben werden können.Power plant according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that at least one Stirling engine in conjunction with at least one electric machine between the hot water side ( 39 . 40 ) and the cold water side ( 41 . 42 ) is provided and that these machines can be operated both in a right-handed thermodynamic process for power production and / or in a left-handed process as a heat pump. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichereinrichtungen (51, 56, 58) für komprimierte Gase unterirdische Hohlräume vorgesehen sind, die im Erdreich vollständig von Sediment, Felsgestein oder Salz und/oder von anderem in der Erde vorkommenden Material umschlossen sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that as memory devices ( 51 . 56 . 58 ) are provided for compressed gases underground cavities, which are completely enclosed in the soil by sediment, rock or salt and / or other material occurring in the earth. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichereinrichtungen (51, 52, 53, 55, 56, 57, 58) für komprimierte Gase Druckbehälter vorgesehen sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that as memory devices ( 51 . 52 . 53 . 55 . 56 . 57 . 58 ) are provided for compressed gases pressure vessel. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Kompressionseinrichtungen (45, 46, 47, 48) für Gase mit Einrichtungen (28) zur Rückgewinnung der Kompressionsverlustwärme vorgesehen sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that compression devices ( 45 . 46 . 47 . 48 ) for gases with equipment ( 28 ) are provided for recovering the compression loss heat. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Druckexpansionseinrichtung wie eine Turbine mit Generator (63) zur elektrischen Stromerzeugung mit Einrichtungen (29, 28) zur Einkopplung von Expansionswärme und/oder Rückgewinnung von Verlustwärme vorgesehen ist.Power plant according to at least one of claims 1 to 15, characterized in that at least one pressure expansion device such as a turbine with generator ( 63 ) for electrical power generation with facilities ( 29 . 28 ) is provided for coupling expansion heat and / or recovery of heat loss. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Druck eines komprimierten Gases, auch dessen Energieinhalt zur Nutzung durch eine Expansionseinrichtung mit Verbrennung (64) wie eine Turbine mit elektrischem Generator und mit Einrichtungen (28) zur Rückgewinnung von Verlustwärme vorgesehen sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 16, characterized in that in addition to the pressure of a compressed gas, its energy content for use by an expansion device with combustion ( 64 ) such as a turbine with electric generator and with facilities ( 28 ) are provided for the recovery of heat loss. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Kompressions- (45, 46, 47, 48) und/oder Expansionseinrichtungen (63, 64) zur Optimierung der Energieausnutzung mit Einrichtungen zur Veränderung der Schaufelgeometrie ausgestattet sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 17, characterized in that compression ( 45 . 46 . 47 . 48 ) and / or expansion devices ( 63 . 64 ) are equipped with devices for changing the blade geometry to optimize the energy utilization. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbrennungskraftmaschinen (64) auch Kolben-, Freikolben- oder Drehkolbenmaschinen mit Wärmerückgewinnung (28) vorgesehen sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 18, characterized in that as internal combustion engines ( 64 ) piston, free-piston or rotary piston engines with heat recovery ( 28 ) are provided. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Brenner oder katalytische Heizer, die thermodynamische Maschinen wie die Stir lingmaschine oder auch Dampfmotoren mit Arbeitsmedien in geschlossenen Kreisläufen antreiben, mit Wärmerückgewinnung (28) vorgesehen sind.Power plant according to at least one of Claims 1 to 19, characterized in that burners or catalytic heaters which drive thermodynamic machines, such as the stirring machine or even steam engines, with working media in closed circuits, with heat recovery ( 28 ) are provided. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Abgasnachbehandlung (65) vorgesehen sind.Power plant according to at least one of Claims 1 to 20, characterized in that devices for exhaust gas aftertreatment ( 65 ) are provided. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um nach der Gasexpansion aus einem Speicher (55, 56, 57) im Hochdruckbreich das Gas in einem Niederdruckspeicher (52, 53) wieder aufzunehmen.Power plant according to at least one of claims 1 to 21, characterized in that means are provided for, after the gas expansion, from a memory ( 55 . 56 . 57 ) in the high-pressure area, the gas in a low-pressure accumulator ( 52 . 53 ) to resume. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Handhabung der verschiedenen Gase für den Niederdruck und für den Hochdruckbereich jeweils eigene Gasnetze für ein Gas installiert werden, an die Kompressions-, Expansions-, Regelungs- und Speichereinrichtungen angeschlossen sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 22, characterized in that for handling of different gases for the low pressure and for the high-pressure area each have their own gas networks for a gas to be installed, to the compression, expansion, regulation and storage devices are connected. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gasherstellung mindestens eine Elektrolyseeinrichtung (60) für die Produktion von Wasserstoff und Sauerstoff vorgesehen ist.Power plant according to at least one of claims 1 to 23, characterized in that for the production of gas at least one electrolysis device ( 60 ) is intended for the production of hydrogen and oxygen. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Gasproduktionseinrichtung wie Biogasanlagen zur Herstellung eines Kohlenstoff bindenden gasförmigen Energieträgers vorgesehen ist.Power plant according to at least one of claims 1 to 24, characterized in that at least a gas production facility such as biogas plants for production a carbon-binding gaseous energy source is provided. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Gasproduktionseinrichtung zur Herstellung eines Stickstoff bindenden gasförmigen Energieträgers, wie Ammoniak vorgesehen ist.Power plant according to at least one of claims 1 to 25, characterized in that at least a gas production facility for producing a nitrogen binding gaseous Energy source, as ammonia is provided. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Einrichtung zur Herstellung eines Kohlenstoff bindenden flüssigen Energieträgers wie Methanol vorgesehen ist.Power plant according to at least one of claims 1 to 26, characterized in that at least a device for producing a carbon-binding liquid energy carrier such as Methanol is provided. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Verflüssigung von Gas wie Wasserstoff und/oder Sauerstoff und/oder Ammoniak und/oder Luft vorgesehen sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 27, characterized in that facilities for liquefaction of gas such as hydrogen and / or oxygen and / or ammonia and / or Air are provided. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um verflüssigte Gase wie Wasserstoff und/oder Sauerstoff und/oder Ammoniak und/oder Luft wieder in den gasförmigen Zustand bei einer gewählten Temperatur bringen zu können.Power plant according to at least one of claims 1 to 28, characterized in that facilities are intended to be liquefied Gases such as hydrogen and / or oxygen and / or ammonia and / or Air back into the gaseous Condition at a selected Temperature to be able to bring. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Einrichtung zur Herstellung eines festen Energieträgers bzw. Rohstoffs aus Metall, wie Silicium und/oder Aluminium und/oder Lithium und/oder Mangan vorgesehen ist.Power plant according to at least one of claims 1 to 29, characterized in that at least a device for producing a solid energy carrier or Raw material of metal, such as silicon and / or aluminum and / or lithium and / or manganese is provided. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Brennstoffzellenanlage (62) in Verbindung mit Leistungselektronik (18) zur Erzeugung von elektrischem Strom mit Einrichtungen zur Rückgewinnung der Verlustwärme vorgesehen ist.Power plant according to at least one of claims 1 to 30, characterized in that at least one fuel cell system ( 62 ) in conjunction with power electronics ( 18 ) is provided for generating electric power with means for recovering the heat loss. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoffzellenanlagen (62) vorgesehen sind, die auch im umgekehrten Betrieb als Elektrolyseanlagen arbeiten können.Power plant according to at least one of claims 1 to 31, characterized in that fuel cell plants ( 62 ) are provided, which can also work in reverse operation as electrolysis. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß als Energiesenke elektrische Heizer (19) mit Wärmerückgewinnung (28) in Verbindung mit einfacher Schalttechnik und/oder mit Leistungselektronik (18) zur Abregelung von Stromüberproduktion vorgesehen sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 32, characterized in that, as energy sink, electrical heaters ( 19 ) with heat recovery ( 28 ) in conjunction with simple switching technology and / or with power electronics ( 18 ) are provided for the curtailment of power overproduction. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß als sehr schnelle Speichereinrichtungen magnetische, elektrische oder magnetelektrische Komponenten wie Spulen, Kondensatoren oder elektrische Schwungradspeicher und/oder wiederaufladbare Batterien mit und ohne Leistungselektronik (18) vorgesehen sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 33, characterized in that as very fast storage devices magnetic, electrical or magnetoelectric components such as coils, capacitors or electric flywheel storage and / or rechargeable batteries with and without Power electronics ( 18 ) are provided. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um Wasser auf ein höher gelegenes Niveau zu pumpen und um anschließend die Lageenergie des Wassers wieder über Turbinen mit Generatoren zur Stromerzeugung zurückgewinnen zu können.Power plant according to at least one of claims 1 to 34, characterized in that facilities are provided to pump water to a higher level and then the potential energy of the water again over turbines with generators to recover electricity to be able to. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Wasserentsalzung und Wasseraufbereitung, wie Destillation und/oder Elektrodialyse und/oder Umkehrosmose vorgesehen sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 35, characterized in that facilities for water desalination and water treatment, such as distillation and / or Electrodialysis and / or reverse osmosis are provided. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nahrungsmittelproduktion Einrichtungen wie Gewächshäuser, Trocknungs-, Kühl- und Gefrieranlagen vorgesehen sind.Power plant according to at least one of claims 1 to 36, characterized in that for food production Facilities such as greenhouses, drying, Cold and Freezing facilities are provided. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kühlwasserkreislauf mit Umwälzpumpen (24) und mit mindestens einem Kühlernetz (75) vorgesehen ist, das mit mindestens einem Wasserbecken (73, 74) in Verbindung steht.Power plant according to at least one of claims 1 to 37, characterized in that at least one cooling water circuit with circulating pumps ( 24 ) and at least one radiator network ( 75 ) provided with at least one pool ( 73 . 74 ). Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufwindkraftwerk (76) zur Kühlung der Kühlernetze (75) für den benötigten Luftmassenstrom vorgesehen ist.Power plant according to at least one of claims 1 to 38, characterized in that an updraft power plant ( 76 ) for cooling the cooling networks ( 75 ) is provided for the required air mass flow.
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