DE2249576A1 - Verfahren zur anlage von wasserkraftund dampfkraftwerken in verbindung mit meerwasserentsalzung durch ausnutzung der potentiellen energie des meerwassers und der erdwaerme - Google Patents

Description

• Verfahren zur Anlage von Wasserkraft- und Dampfkraftwerken in Verbindung mit Meerwasserentsalzung durch Ausnutzung der potentiellen Energie des Meerwassers und der Erdwärme Die Erfindung betrifft ein Verfähren zur Anlage von Wasserkraft- und Dampfkraftwerken in Verbindung mit Meerwasserentsalzung durch Ausnutzung der potentiellen Energie des Meerwassers, indem man in Meeresnähe ein-künstliches Gefälle schafft durch Bohrung eines tiefen ßchachtsystems und dabei gleichzeitig die Erdwärme ausnutzt, um das die Wasserturbinen antreibende Wasser an der Sohle des Schachtes wieder verdampfen zu können.
• Die Erzeugung elektrischer Energie mittels Wasserkraft Sand bislang dadurch seine Begrenzung, daß in,Gegenden mit Gefälle (Gebirge) der natürliche Wasservorrat beschränkt ist und in Gegenden mit.genügendem Wasservorrat (Meeresküste) kein ausreichendes natürliches Gefälle vorhanden ist. Dieser-Widerspruch wird erfindungsmäßig gelöst, indem in der Nähe des Meeres ein senkrechter Fall- und Steige schacht in die Erdkruste getrieben wird. Die Tiefe der Schächte richtet sich nach der geothermischen Tiefenstufe.s ist möglichst eine Tiefe anzustreben,tin der das Wasser durch dis Erdwärme bis zur kritischen Temperatur des -Wassers (374,1°C) erhitzt wird, um eine optimale Energieausbeute zu erhalten.
• Im Fallschacht sind.in Abständen von 300 bis 500 m Wasserkraftturbinen eingebaut. Die Meereswasserzufuhr wird durch eine Schleuse geregelt. Zwischen Fall- und: Steigeschacht befindet sich ein Querschacht, in dem die wesentliche Aufheizung des Wassers erfolgt.,Die Länge und der Durchmesser des Querschachtes (Aufheizschacht) richten sich nach der Durchflußmenge des Wassers pro Zeiteinheit und der Menge der vom umgebenden Gestein in dieser Zeiteinheit abgegebenen Wärme. Am Boden des Steigeschachtes befindet sich ein Druckventil, welches sich z.B. im Optimalfall beim Erreichen der kritischen Temperatur des aufgeheizten Wassers öffnet. Um im Querschacht das Wasser bis zur kritischen Temperatur im flüssigen Zustand zu halten, ist im unteren Ende des Fallschachtes eine Wassersäule erforderlich, deren Höhe mindestens dem kritischen Druck des Wassers (221,3 bar) entspricht. Da im Steigeschacht Atmosphären- bzw. künstlich erzeugter Unterdruck herrscht, geht das überhitzte Wasser beim öffnen des Druckventils in den gasförmigen Zustand über und wird mit hoher Geschwindigkeit durch den Steigeschacht getrieben. Dieser mit hoher Geschwindigkeit aufsteigende Dampf wird am Ausgang des Steigeschachtes in mehreren Dam-Oturbinen zur Energieerzeugung ausgenutzt.
• Um das im Meerwasser enthaltene Salz zu verwerten, ist das Druckventil im Steigeschacht derart angebracht, daß die sich unterhalb des Druckventilausgangs und in den im Steigeschacht angebrachten Kühlfallen sammelnden Salzbrüden in die Salzen gewinnungsanlage nach oben abgepumpt werden können.
• Die die Turbinen verlassenden, entspannten Dampfmengen werden teilweise durch Vakuumverdampferstufen geleitet, in denen die noch vorhandene Wärme zum Verdampfen der Salzbrüden verwendet wird.
• Die darüber hinaus noch anfallenden entspannten Damp£mengen werden durch ein Fernheizsystem geleitet und nach Wärmeabgabe als Trinkwasser verwendet.
• Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß 1. das Meer als sich nicht erschöpfende Energiequelle zur Energiegewinnung nutzbar gemacht wird 2. im Prozeß der Energiegewinnung große Mengen an a) Trinkwasser o) Heißwasser c) Salzen freiwerden, wovon-a) eine Ergänzung des mit zunehmender Industrialisierung immer knapper werdenden Trinkwasservorrats ist, b) für die Fernbebeizung ganzer Städte und großer Treibhäuser dienen kann, c) den steigenden Bedarf der chemischen Industrie an Salzen decken kann 3. der gesamte Energiegewinnungsprozeß ohne Umweltverschmutzung abläuft.
• Das Verfahren zur Anlage von Wasserkraft- und Dampfkraftwerken solcher Art ist in der schematischen Zeichnung als Ausführungsbeispiel dargestellt und wird nachstehend erläutert: Die Skizze zeigt einen Querschnitt durch die Anlage in vereinfachter Darstellung. Die Anlage befindet sich unmittelbar am Meer mit Felsenküste. Der Ort hat eine geothermische Tiefenstufe, bei der ein Fallschacht (2) von 7.000 m Tiefe angenommen ist, um die Aufheizung der durchfließenden Wassermenge im Aufheizschacht (6) bis zur kritischen Temperatur zu gewährleisten. Der Meerwasserzulauf in den Fallschacht (2) wird durch eine Schleusenanlage (1) -geregelt. Die Menge des Meerwasserzulaufs wird bestimmt durch das Schluckvermögen der Turbinenstufen (3) pro Zeiteinheit und die Aufhe-izdauer des Meerwassers im Aufheizschacht (6). Unterhalb der letzten Turbinenstufe steht eine Wassersäule, durch deren Höhe ein Druck im Aufheizschacht (6) aufrechterhalten wird, der oberhalb des kritischen Drucks des Wassers liegt. Im unteren Ende des Fallschachtes (2) ist eine Rückschlagklappe (4> eingebaut. Am unteren Ende des Steigeschachtes (10) befindet- sich ein Druckrohr mit Druckventil (9), dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des St&igeschachtes (10). Die Länge des Druckrohres ist so bemessen, daß die Menge des anfallenden Salzbrüden (8) sich unterhalb des Druckventilausgangs (9) ansammelt und zur Salzgewinnungsanlage (13)- durch eine Rohrleitung (16) abgepumpt werden kann. Das Druckventilrohr (9) wird in einen feststehenden Felssockel (7) eingebaut. Beim Durchfluß des überhitzten Wassers durch das Druckventil (9) vom Hochdruckbereich des Aufheizschachtes (6) in den Normal~ bzw. Unterdruckbereich des Steigeschachtes (10) verwandelt sich das überhitzte Wasser in Dampf, der mit hoher Geschwindigkeit durch den Steigeschacht (10) den Dampfturbinen (12) zugeführt wird. Um die Abkühlung der Dampfmassen gering zu halten, ist der Steigeschacht (10) wärmeisoliert. Das sich an den Steigeschachtwänden bildende Kondenswasser wird in Kühlfallen (11) aufgefangen und nach oben gepumpt. Im Gebäude (14) sind die Anlagen für das Fernheizsystem untergebracht, im Gebäude (15) die Transformatoren der Wasserkraftturbinen (3) sowie die Förderanlage für den Aufzugschacht (5), der ebenfalls das notwendige Röhrenleitsystem enthält.
• Der Durchfluß durch die Anlage wird mittels.Druck- und Temperatursensoren über einen Computer gesteuert.
• Patentansprüche

Claims (5)

1. Patentansprüche 3 Verfahren zur Anlage von Wasserkraft- und Dampfkraftwerken in Verbindung mit Meerwasserentsalzung zur Erzeugung von Trinkwasser, Heißwasser, Salzen und vorzugsweise elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet,. daß Meerwasser durch einen künstlich-abgetäuften senkrechten Schacht, dessen Tiefe von der jeweiligen geothermischen Tiefenstufe abhängt, hinabstürzt und seine potentielle and kinetlsche Energie an Wasserkraftturbinen abgibt, die in Abständen von -300 bis 500 m im Fallschacht eingebaut sind.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Querverbindungsschacht (Aufheizschacht) die inodieser Tiefe herrschende Erdwärme unter dem Druck einer dem kritischen Druck des Wassers entsprechenden Wassersäule das Meerwasser bis nahe der kritischen Temperatur des Wassers erhitzt.
3. 3. Verfahren nach-Anspru¢h 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Querverbindungsschachtes, am unteren Ende des Steigeschachtes ein Druckventil sich beim Erreichen der kritischen Temperatur des Wassers öffnet, und das überhitste Wasser-im Steigeachacht als Dampf frei wird; am Ende des Steigeschachtes dann der Dampf von Wasserdampfturbinen zur Energiegewinnung entspannt wird.
4. F. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB der aus den Dampfturbinen herauskommende,entspannte Dampf weiter durch ein Fernhelzsystem geleitet und nach Abgabe der Wärme als Trinkwasser entnommen wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß das Druckventil im unteren Steigeschacht derart angebracht ist, daß die sich unterhalb des Druckventilausgangs und in den im Steigeschacht angebrachten Kühlfallen sammelnden Salzbrückden in die Salzgewinnungsanlage nach oben abgepumpt werden können.