DE19625113A1

DE19625113A1 - Verfahren zur Verbesserung des Wärmeaustausches in einer Geothermiesonde

Info

Publication number: DE19625113A1
Application number: DE19625113A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Phys Wetzel; Detlef Dr Schneider
Original assignee: VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Current assignee: VEAG Vereinigte Energiewerke AG
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1997-12-18

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Wärmeaustausches in einer Geothermiesonde.

Die Geothermiesonde wird als geschlossenes System mit einem Mantelrohr zum Einbringen von zu erwärmendem Wasser und mit einem isolierten Innenrohr zum Ausbringen des erwärmten Was sers in Erdschichten eingebracht.

Dabei wurde festgestellt, daß die Übertragung der Gesteins wärme über die Bohrwandung und das Mantelrohr auf das Umlauf medium mit Verlusten verbunden ist, da das Mantelrohr nicht formschlüssig in der Bohrung angeordnet ist.

Zur Verbesserung des Wärmeaustausches und/oder Wärmeübergan ges ist es daher bekannt, zwischen Bohrwandung und Mantelrohr ein die Wärmeleitung verbesserndes Mittel einzubringen und/oder den Bohrungsdurchmesser sowie damit den Mantelrohrdurch messer zu vergrößern (DE 43 29 269, 41 15 431, 38 01 933). Dies er fordert erhebliche Aufwendungen an Zeit und Kosten für die Herstellung der Geothermiesonde, ohne daß wesentliche Vortei le entstehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Gesteins wärme durch eine Konvektion wesentlich verbessert zu nutzen.

Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Geother miesonde in eine mit einem fluiden Medium gefüllte Kaverne eingebracht wird.

Durch die Erfindung wird gewährleistet, daß der für die Wär meübertragung verantwortliche Durchmesser der Geothermiesonde und insgesamt die Wärmeleitung wesentlich erhöht wird.

Es ist zwar bekannt, Untertage-Hohlräume eines Bergwerkes zur Wärmeerzeugung zu nutzen (DE 42 34 367, 41 31 989, 41 27 161, 38 01 933), jedoch bedarf es dazu erheblicher anlagen- und bau technischer Aufwendungen innerhalb und außerhalb des Bergwer kes. Eine Übertragung auf die Lösung des vorliegenden Pro blems war jedoch nicht gegeben.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt den Schnitt des Salzstockes mit Geothermiesonde.

Im Salzstock 1 ist durch Auslaugung die Kaverne 2 gebildet worden. Die Kaverne 2 ist mit der im Gleichgewicht befindli chen Sole 3 des Salzstockes 1 gefüllt. In die Kaverne 2 wird das geschlossene Mantelrohr 4 mit dem isolierten Innen rohr 5 eingebracht. In der Kaverne bildet sich der interne konvektive Wärme-Kreislauf 6 aus, über den die Salzstock wärme 7 in freier Konvektion auf das Mantelrohr 4 und damit auf das Umlaufmedium 8 übertragen wird.

Wird in den Ringraum 9 zwischen Mantelrohr 4 und isoliertem Innenrohr 5 kaltes Wasser 11 eingebracht, so erwärmt sich dieser und wird als warmes Wasser 10 in an sich bekannter Weise genutzt.

Salzstöcke großer Mächtigkeit bringen große Effekte aufgrund des hohen Wärmeangebotes, z. B. 8 Watt/K/m.

Mehrere kleinere Salzstöcke mit dazwischen liegenden Schich ten reduzieren das Wärmeangebot und erfordern außerdem noch besondere Schutzmaßnahmen.

Ebenso ist es möglich, die Kaverne 2 mit einer Flüssigkeit oder einem Gas zu füllen, wobei über ein gesondertes Be triebssystem ebenso zu speicherndes und/oder zu förderndes Erdöl und/oder Erdgas in die Kaverne 2 einzubringen sind.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

1. Aufgrund des großen Durchmessers der Kaverne und der Fül lung ist ein wesentlich größeres Wärmeangebot nutzbar und die Wärmeleistung verbessert.
2. Wird Sole oder Erdgas und/oder Erdöl als Füllung verwen det, tritt keine Korrosion ein, da keine weiter Lö sung des Salzstockes erfolgt (Stillstand, Gleichgewicht).
3. Da keine Sole entnommen wird, treten vorher genannte Ef fekte ebenfalls ein.
4. Eine für die Öl- und/oder Gas-Speicherung und/oder -För derung genutzte Sole ist für die Geothermie und umgekehrt nutzbar.
5. Verringerung des Bohraufwandes zur Herstellung der Geo thermiesonde durch Nutzung der Kaverne.

Bezugszeichenliste

1 Salzstock
2 Kaverne
3 Sole
4 Mantelrohr
5 Innenrohr
6 Wärme-Kreislauf
7 Salzstockwärme
8 Umlaufmedium
9 Ringraum
10 warmes Wasser
11 kaltes Wasser

Claims

1. Verfahren zur Verbesserung des Wärmeaustausches in einer Geothermiesonde, wobei die Sonde als geschlossenes System mit einem Mantelrohr zum Einbringen von zu erwärmenden Wasser und mit einem Innenrohr zum Ausbringen von erwärmten Wasser ver sehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Geothermiesonde in eine mit einem fluiden Medium ge füllte Kaverne eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kaverne in einem ausgelaugten Salzstock eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kaverne durch Auslaugung eines Salzstockes gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß ein den weiteren Abbau der Kaverne verhinderndes Medium eingebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Kaverne mit der im Gleichgewicht befindlichen Sole′ des Salzstockes gefüllt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Kaverne mit einem zu speichernden und/oder zu för dernden Öl oder Gas gefüllt wird.