DE2419237A1

DE2419237A1 - Verfahren und vorrichtung zum gewinnen geothermischer energie

Info

Publication number: DE2419237A1
Application number: DE2419237A
Authority: DE
Inventors: Hugh Brookie Matthews
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1974-04-22
Filing date: 1974-04-22
Publication date: 1975-11-06
Also published as: DE2419237C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Gewinnen geothermischer Energie Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Gewinnen geothermischer Energie aus geothermischen Quellen und betrifft insbesondereS jedoch nicht ausschließlich Verfahren und Vorrichtungen, die es ermoglichen, überhitzten Dampf zu erzeugen, wobei in Verbindung mit tiefliegenden Heißwasserquellen Pumpeinrichtungen benutzt werden, um unter der Erdoberfläche verfügbare thermische Energie zur Erdpberfläche zu bringen.
Zwar befinden sich bereits in einem begrenzten Ausmaß Anlagen in Betrieb, bei denen geothermische Energie zum Erzeugen von nutzbarer Energie verwendet wird, doch arbeiten die hierbei benutzten bekannten Vorrichtungen mit einem relativ niedrigen Wirkungsgrad, und sie weisen außerdem zahlreiche weitere schwerwiegende Nachteile auf. Bei den relativ wenigen Anlagen, bei denen unterirdische Quellen im wesentlichen trockenen Dampf an der Erdoberfläche erscheinen lassen, ist es nach dem Entfernen aller festen Stoffe aus dem Dampf möglich, den Dampf von der ündung der Quelle bzw. eines Bohrlochs aus direkt einer Turbine zuzuführen.
Im übrigen sind jedoch die meisten geothermischen Quellen oder Bohrungen dadurch gekennzeichnet, daß sie an der Erdoberfläche ein Gemisch aus Dampf und heißem Wasser liefern, so daß es erforderlich ist, das Wasser von dem Dampf zu trennen, bevor der Dampf in einer Turbine nutzbar gemacht wird.
Bei beiden genannten Arten von Anlagen erhält man normalerweise Dampf von relativ niedrigem Druck, so daß man Turbinen von besonderer Bauart benötigt, und daß bei der Erzeugung von Energie im Vergleich zu der üblichen Verwendung von mit fossilen Brennstoffen oder mit Kernenergie arbeitenden Kraftwerken nur ein relativ niedriger Wirkungsgrad erzielbar ist. Nur in einigen wenigen Fällen erzeugen geothermische Quellen tatsächlich echten überhitzten Dampf, der nur kleine Mengen an unerwünschten Gasen und kein Wasser im flüssigen Zustand enthält.
Das Vorhandensein rheblicher Mengen flüssigen Wassers in Bohrungen zum Betreiben bekannter geothermischer Anlagen führt neben der Notwendigkeit, unerwünschte Stoffe abzuscheiden, zu weiteren Schwierigkeiten. Bat das Wasser nur eine mäßige Temperatur, kann sich die Gewinnung von Wärmeenergie als kostspielig erweisen, oder es ergibt sich mindestens ein unzureichender Wirkungsgrad. Das Wasser muß ohne Rücksicht darauf verarbeitet werden, ob die Wärme ausgenutzt wird oder nicht. In dem Wasser sind gewöhnlich erhebliche Konzentration von Kieselsäure enthalten, ferner von Alkalisalzen unter Einschluß von Chlorid=, Sulfat-, Carbonat-und Borationen und anderen Ionen, und alle diese gelösten Salze führen zu Schwierigkeiten, da sie dort ausgefällt werden, wo auch nur ein Teil des Wassers plötzlich in Dampf verwandelt wird. Läßt man zu, daß das alkalihaltige Wasser aus der Anlage entweicht, ergeben sich schwerwiegende chemische und thermische Schädigungen von fließenden Gewässern. werner bestehen gewisse Anzeichen dafür, daß das Abführen großer Wassermengen aus geothermischen Lager stätten auf eine allgemein unvorhersehbare Weise in der Umgebung von thermisch genutzten Tiefbohrungen zu unerwünschen Bodensenkungen führen kann.
Um die vorstehend genannten Schwierigkeiten zu vermeiden, ist durch die Erfindung eine Vorrichtung geschaffen worden, die es in Verbindung mit einer geothermischen iefbohrung ermöglicht, geothermische Energie nutzbar zu machen, die in einem geothe£ischen Flud enthalten ist; zu dieser Vorrichtung gehört eine erste Linrichtung, die dazu dient, in einer tiefliegenden Formation der Erde einen Teil der verfügbaren geothermischen Energie aus dem geothermischen Flud auf ein zweites Flud zu übertragen, damit das zweite F.lud in ein entsprechendes Arbeitsmittel verwandelt wird; ferner ist eine zweite Einrichtung vorhanden, die durch das Arbeitsmittel betätigbar ist und dazu dient, das geothermische Flud aus der tiefliegenden Formation der Erde stets im flüssigen Zustand in Wärmeaustauschbeziehung zu der ersten Einrichtung zu bringen.
Ferner ist durch die Erfindung ein Verfahren zum Gewinnen thermischer Energie aus dem Inneren einer heißen Formation der Erde geschaffen worden, das es ermöglicht, die gewonnene Energie nahe der Erdoberfläche nutzbar zu machen; dieses Verfahren umfaßt Maßnahmen, um eine erste Flüssigkeit zunächst in einem relativ kühlen Zustand von einer der Erdoberfläche nahe benachbarten ersten Station zu einer zweiten Station im Inneren der heißen Formation zu pumpen, um einen Teil der thermischen Energie dazu auszunutzen, die erste Flüssigkeit an der zweiten Station in Dampf zu verwandeln, um diesen Dampf zu benutzen, um eine Pumpeinrichtung an der zweiten Station zu betreiben, um die eumpeinrichtung zu benutzen, um eine zweite Flüssigkeit von der heißen Formation aus unter einem solchen Druck zu der ersten Station zu pumpen, daß die zweite Flüssigkeit ständig im flüssigen Zustand gehalten wird, und um der zweiten Flüssigkeit an der ersten Station einen Teil ihrer thermischen Energie zu entziehen, der dann dazu dient, nutzbare Arbeit zu leisten.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht eine Vorrichtung zur Verfügung, welche die Erzeugung von Energie unter Erzielung eines hohen Birkungsgrades ermöglicht; bei dieser Vorrichtung wird geothermischen Quellen Energie dadurch entnommen, daß trockener überhitzter Dampf erzeugt wird, und daß dann eine unterirdische Einrichtung benutzt wird, um äußerst heißes Wasser aus der Tiefbohrung unter hohem Druck zur Erdoberfläche zu pumpen. Reines Wasser wird an einer an der Erdoberfläche befindlichen ersten Station in die Tiefbohrung eingeleitet, wo thermische Energie, die in der Tiefbohrung in gelöste Stoffe enthaltendem Wasser gespeichert ist, an einer zweiten Station unter der ,rdoberfläche dazu dient, aus dem reinen Wasser überhitzten Dampf zu erzeugen. Der so erzeugte trockene überhitzte Dampf dient am Boden des- Bohrlochs dazu, mittels einer Turbine eine Pumpe anzutreiben, deren Aufgabe darin besteht, das gelöste Stoffe enthaltende heiße Wasser aus dem Bohrloch zu der ersten Station an der Erdoberfläche zu fördern; hierbei wird das Wasser stets und an allen Punkten der Anlage unter einem Druck gepumpt, bei dem ein plötzliches Entstehen von Dampf unmöglich ist. Das in hohem Maße energiehaltige Wasser wird an der ersten Station, d.h. an der Erdoberfläche, in einem mit zwei lumen arbeitenden System so verarbeitet, daß seine Wärmeenergie in eine als geschlossene Schleife ausgebildete, an der Erdoberfläche befindliche Kessel- und Turbinenanlage überführt wird, mittels welcher ein Generator angetrieben wird, um Wechselstrom zu erzeugen. Das abgekühlte reine Wasser wird dann in der Station an der Erdoberfläche regeneriert, damit es erneut in das Bohrloch eingeleitet werden kann, um die darin angeordnete Dampfturbine zu betreiben, Die unerwünschten gelösten Stoffe werden über eine gesonderte Tiefbohrung als konzentrierte Sole wieder in die Erde zurückgepumpt.
Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, deren Leistung relativ gering ist, ist die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung durch einen hohen Wirkungsgrad und zahlreiche weitere Vorteile gekennzeichnet. Die Anwendbarkeit der Erfindung beschränkt sich nicht auf die nur selten anzutreffenden Quellen, die trockenen Dampf liefern, und die Schwierigkeiten, die sich bei den bekannteren Vorrichtungen, die in Verbindung mit Quellen benutzt werden, welche ein Gemisch aus Dampf und heißem Wasser liefern, so daß das Wasser von dem Dampf getrennt werden muß, fallen fort.
Da gemäß der Erfindung mit trockenem, hoch überhitzten Dampf gearbeitet wird, ist es ohne weiteres möglich, mit hohem Wirkungsgrad arbeitende Wärmeaustau-schelemente und Hochdruckturbinen bekannter Art zu benutzen. Somit läßt sich der sehr hohe Wärmeinhalt des unter hohem Druck stehenden heißen Wassers auf wirtschaftliche Weise ausnutzen. Da als Wärmeübertragungsmittel eine unter hohem Druck stehende Flüssigkeit benutzt wird, wird jedes unerwünschte plötzliche Entstehen von Dampf verhindert, so daß auch keine unerwünschten Ablagerungen aus gelösten Stoffen entstehen können. Da die gelösten Salze auf zweckmäßige Weise in der erforderlichen Entfernung von der geothermischen Quelle wieder in die Erde zurückgepumpt werden, ergibt sich keine Umweltverschmutzung, und in der Nähe der geothermischen Quelle besteht nur eine relativ geringe Gefahr des Auftretens von Bodensenkungen.
Die E finaung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert Es zeigt: Fig. 1 einen verkürzten Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer in einer geothermischen Tiefbohrung zu benutzenden Pumpeinrichtung für eine Vorrichtung zum Ausnutzen geothermischer Energie; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer an dof Erdoberfläche befindlichen Anlage, die mit der Sumpeinrichtung nach Fig. 1 zusammenarbeitet; und Figo 3 -eiraen Schnitt durch einen steil der Einrichtung nach Fig. lo Die nachstehend anhand der Zeichnungen beschriebene Vorrichtung ermöglicht es auf zweckmäßige und wirtschaftliche Weise, geothermische Energie zum Erzeugen elektrischer Energie oder anderer Energieformen aus der Wärme zu gewinnen, die von Natur aus vom Erdinneren in Richtung auf die Erdoberfläche abgestrahlt wird, insbesondere von heißen Formationen, die örtliche geothermische Energiequellen bilden und an vielen Punkten in den äußersten Schichten der Erdoberfläche anzutreffen sind. In diesen thermischen Reservoiren ist ärmeenergie nicht nur in festen stoffen der Formationen, sondern auch in Wasser und Dampf gespeichert, denn wasser dringt leicht in heiße aufgerissene Gesteinsschichten und deren Höhlungen ein, so daß es dem Wasser bzw. dem Dampf möglich ist, Wärmeenergie aus solchen thermischen Speichern zu einer Wasser oder Dampfquelle zu übertragen, über welche die Energie zur Lrdoberfläche weitergeleitet werden kann. Wasser oder Dampf kann außerdem dazu dienen, Warme von einer tiefliegenden geothermischen Quelle aus zu übertragen, denn das Wasser strömt nach oben bis zu Punkten, die nur so tief unter der Erdoberfläche liegen, daß sie mit Hilfe von Tiefbohrungen ohne weiteres erschlossen werden können.
Fig. 1 und 2 zeigen den Aufbau eines Teils 1 einer Vorrichtung zum Gewinnen geothermischer Energie, der in einem Bohrloch zu einer tief unter der Oberfläche der B'rde oder eines anderen Elaneten herabgelassen wird, bis er sich in einer Tiefe befindet, in der eine reichliche Zufuhr von äußerst heißem, unter hohem Druck stehendem Wasser von Natur aus zur Verfügung steht; dieser Teil 1 der Vorrichtung wird an der zweiten Station in einer allgemein auf bekannte Weise ausgebildeten Rohrleitung oder Bohrlochverrohrung 2 unterstützt. Von der Bohrlochmündung 3 (Fig. 2) aus, die an der Erdoberfläche oder in ihrer Nähe angeordnet ist, erstreckt sich nach unten die Verrohrung 2, die vorzugsweise konzentrisch mit einem innersten, aus nichtrostendem Stahl oder einem anderen hochwertigen legierten Stahl hergestellten Iiohr bzw. einer Leitung 4 angeordnet ist, die dazu dient, zu einem noch zu erläuternden Zweck relativ kühles und relativ reines Wasser zu einem Punkt nahe dem unteren Ende des Bohrlochs zu leiten. Ferner ist in der Verrohrung 2 eine zweite, einen größeren Innendurchmesser aufweisende Rohrleitung 5 aus einem ähnlichen hochwertigen Werkstoff wie die Leitung 4 so angeordnet, daß sie die Leitung 4 in einem Abstand umgibt; die zweite Leitung 5 erstreckt sich von der ündung 3 des Bohrlochs aus nach unten bis zu der am unteren ende des Bohrlochs angeordneten Einrichtung, damit das aus der Turbine austretende heiße Flud auf eine noch zu erläuternde Weise zur Erdoberfläche strömen kann.
Zu dem am Boden des Bohrlochs angeordneten Teil 1 der Vorrichtung zum Gewinnen geothermischer Energie gehören mehrere im folgenden näher beschriebene, zusa.mmenarbeitende Linrichtungen, und zwar ein Dampferzeugerteil 6, eine Dampfturbine 7 oder eine andere Einrichtung zum Erzeugen einer Drehbewegung sowie ein Rotationspumpenteil 8 für heißes Wasser, der durch den hntriebsteil 7 angetrieben wird. Die verschiedenen Teile dieser drei Einrichtungen sind zur Ermöglichung ihres Zusammenarbeitens nahe dem unteren Ende des Bohrlochs in der Verrohrung 2 aufgehängt und gegenüber den beiden inneren Rohrleitungen 4 und 5 abgestützt; hierbei wird ein Teil der Last von einer Dichtung 9 aufgenommen, die sich an der Innenwand der Verrohrung 2 abstützt, während ein weiterer Teil von den konzentrischen Rohrleitungen 4 und 5 getragen wird. Außerdem können zusätzliche Tragglieder bekannter Art vorhanden sein, um die genannten Teile zu unterstützen und sie in ihrer konzentrischen Lage zu halten.
Gemäß Fig. 1 wird relativ reines, kaltes Wasser von der ersten Station an der Erdoberfläche aus nach unten zu einer Einschnürung 10 der Rohrleitung 4 gefördert. Oberhalb der Einschnürung 10 weist die Rohrleitung 4 eine oder mehrere Öffnungen 11 auf, so daß das kühle Wasser über eine Zweigleitung 12 zu einem auf bekannte Weise ausgebildeten Druckregler und Druckminderer 13 strömen kann; der tatsächliche Druck des reinen Wassers in der Rohrleitung 4 wird so gewählt, daß das reine Wasser durch ein Rohr 14 zu dem Dampferzeugungsteil 6 strömen kann, ohne daß ein unerwünschtes Zurückströmen von Dampf stattfindet. Das reine Wasser strömt von dem Druckregler und Druckminderer 13 zwischen den Rohrleituhgen 4 und 5 durch das Rohr 14 zu einem eine große Länge aufweisenden, aus legiertem Stahl hergestellten Wärmetauscher- oder Kesselrohr 15, das eine Rohrschlange mit mehreren Windungen bildet und in einem zylindrischen Kanal zwischen der Rohrleitung 5 und der Verrohrung 2 angeordnet sein kann.
Äußerst heißes Wassxr strömt auf noch zu erläuternde Weise in dem Bereich zwischen den Rohren 2 und 5 nach oben, um das dem gewendelten Kesselrohr 15 zugeführte reine Wasser in trockenen überhitzten Dampf von hohem Energieinhalt zu verwandeln. Bevor das reibe Wasser den Druckregler und Druckminderer 13 durchströmt, befindet es sich infolge seinen hydrostatischen Gefälles unter einem sehr hohen Druck.
Der Druckregler und Druckminderer 13 setzt diesen Druck in einem hinreichenden Ausmaß herab, damit das reine Wasser durch das heiße Wasser aus der Quelle verdampft und erhitzt werden kann. Der so erzeugte Dampf wird durch ein nach unten gerichtetes Rohr 16 geleitet, das sich von der letzten Windung 17 der Rohrschlange 15 des Dampferzeugerteils 6 azs @rstreckt und den innenwand der Verrehrung 2 @ennekbart ist. In der Höhe @er Letzten Windung 17 des Dampferzeugerteils @ und der @@ch nach unten erstreckenden Rohrs 16 @ist die Rohrleitung @ @iren größerer Durchmesser auf, so daß eine Erweiterung @@ vorhenden ist, deren Querschnitt sur Form einer darin angeordneten Dampfturbine 19 paßt.
Die Dampfturbine 19 ist von einer Wand 20 aus legierten Stahl unterstützt, die eine Verlägerung des sich erweiternden Wandteile 18 der Rohrleitung 5 bildet und sich in der entgegengesetzten Richtung verjüngt; weitere Unterstützungen für die Dampfturbine 19 werden durch einander gegenüberliegende, durch einen axialen Abstand getrennte, parallele kreisrunde Wände 21 und 22 aus Stahl gebildet.
Die Dampfturbine 19 weist mit Wasser geschmierte Lagergehäuse 23 und 24 auf, die in der Mitte der beiden kreisrunden Wände 21 und 22 angeordnet sind und Lager enthalten, welche die Hauptwelle 25 der Dampfturbine 19 auf eine noch zu erkäuternde Weise unterstützen. Die Wände 20, 21 und 22 sind durch Verschweißen oder auf andere Weise fest miteinander verbunden, um eine tragende Umschließung für die Dampfturbine 19 zu bilden; die Hochdruckdampfleitung 16 ist mit dem Eintrittsende der Dampfturbine 19 durch eine Öffnung 26 in der unteren Wand 22 verbunden. Die runde obere Wand 21 ist mit mehreren großen Öffnungen 27 und 28 versehen, damit der Abdampf der Turbine 19 zu dem Ringraum zwischen den konzentrischen Rohrleitungen 4 und 5 gelangen kann. Somit kann das relativ reine Wasser, das gemäß Fig. 1 in Richtung der Pfeile 29 in der Rohrleitung 4 nach unten strömt, nach seiner Verwandlung in teilweise verbrauchten trockenen Dampf in Wichtung der Pfeile 30 durch den Ringraum zwischen den Rohrleitungen 4 und 5 nach oben zur Mündung 3 des Bohrlochs strömen Bei der Dampfturbine 19 kann es sich um eine von mehreren brauchbaren Bauarten handeln; beispielsweise kann die Turbine als sogenannte Aktionsturbine ausgebildet sein, bei der sich der Dampf nur zwischen den ortsfesten Schaufeln oder Düsen der Turbine ausdehnt. In diesem Ball kann die Turbine einen Düsenkranz aufweisen, an den sich mehrere um eine gemeinsame Achse umlaufende Schaufelkränze anschließen, wobei einander benachbarte Schaufelkränze jeweils durch Umlenkschaufeln voneinander getrennt sind. Geeignete Turbinen sind z.B. auf 5. 1225 ff des Werke von Marks "Mechanical Engineers' Handbook", 4. Aufl. (1941), McGraw-Hill Book bompany, Inc. sowie in anderen Literaturstellen beschrieben.
Bei dem Dampferzeugungsteil 6 mit der Turbine 19 kann es sich um eine der bekannten Anordnungen handeln, bei denen zur Dampferzeugung dienende Rohrschlangen hintereinander- oder parallelgeschaltet sind, oder die innerhalb des Teils 6 eine oder mehrere getrennte, zu einem Stapel vereinigte Rohrschlangen aufweisen, mittels welcher der Dampf zwischen den verschiedenen Stufen der Turbine 19 erneut erhitzt wird. In manchen Fällen kann man eine mindestens zweistufige Turbine verwenden, was sich jeweils nach dem zulässigen Außendurchmesser der Turbine richtet, Die Dampfturbine. 19 hat die Aufgabe, eine in dem Pumpenteil 8 untergebrachte Heißwasserpumpe 31 anzutreiben0 Hierbei stehen verschiedene Bauarten von Rotationspumpen, z.B. mehrstufige oder mit gemischten Strömen arbeitende Pumpen oder Schleuderpumpen zur Verfügung, die mit beschaufelten Diffusoren ausgerüstet sind, sowie bestimmte weitere Bauarten von Pumpen, wie sie häufig als Tiefpumpen benutzt werden. In der technischen Literatur sind zahlreiche Beschreibungen von für den vorliegenden Zweck geeigneten Pumpen zu finden. Beispielsweise sei auf die Seiten 5 bis 59 ff des Werks von J.K. Selisbury, "Kent's Mechanical Engineer's Handbook - Power", 12. Aufl. (1954), John Wiley and Sons verwiesen.
Die Pumpe 31 wird von einem zylindrischen Gehäuse 32 getragen, das in der Verrohrung 2 konzentrisch mit dieser angeordnet ist. Der obere Teil des Gehäuses 32 erweitert sich nach oben in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise, so daß er einen allgemein konischen Wandabschnitt 33 bildet, dessen oberer Teil so profiliert ist, daß es gemäß Fig. 1 möglich ist, an der mit 9 bezeichneten Stelle eine Abdichtung zwischen dem Gehause 32 und der Verrohrung 2 zu bewirken. Die die Turbine 19 umschließende, sich nach unten verjüngende Wand 20 st unterhalb der Turbine so verlängert, daß sie einen allgemein glockenförmigen Abschnitt 34 bildet; der Abschnitt 34 ist allgemein auf ähnliche Weise profiliert be der abschnitt 33 des Pumpengehäuses 32, so daß ein ringförmiger Kanal für eine hydrodynamische Strömung vorhanden ist, auf dessen Wirkungsweise im folgenden näher eingegangen wird.
Die Pumpe 31 wird in dem Gehäuse 32 teilweise durch eine Stirnwand 35 in ihrer Lage gehalten, die mit dem Gehäuse 32 an einer Ringfläche 46 verschweißt oder auf andere Weise verbunden i es, Die Stirnwand 35 nimmt in ihrer Mitte ein Axiallgergehäuse 36 für das untere Ende 37 der Pumpenwelle 25 auf; die Lagergehäuse 24 und 36 enthalten Lager die mit reinem Wasser geschmiert werden können, und die gemeinsam dazu dienen, die Welle 25 und den Läufer der Heißwasserpumpe 31 zu lagern. Die Stirnwand 35 weist einen Kranz von Öffnungen 38 auf, über die heißes Wasser zu der Pumpe 31 strömen kann; das heiße Wasser wird durch den Läufer der Pumpe 31 nach oben gefördert und beschleunigt, so daß es in den Ringraum eintritt, der durch die konzentrischen, sich nach unten verjüngenden bzw. glockenförmigen Wandabschnitte 33 und 34 abgegrenzt wird. Da diese Wandabschnitte zügig in die Verrohrung 2 bzw. die Rohrleitung 5 übergehen, wird das heiße Wasser in Richtung der Pfeile 39 nach oben zur Mündung 3 des Bohrlochs gepumpt.
Natürlich sind die Abmessungen der Öffnungen 11, die Kennwerte des Druckreglers und Druckminderers 13 sowie der Druck, unter dem das kühle Wasser am oberen Ende des Bohrlochs zugeführt wikrd, so gewählt, daß Wasser zum Schmieren der beschriebenen Lager über die Einschmürung 10 der Rohrleitung 4 von oben nach unten den Lagergehäusen 23, 24 und 26 zugeführt wird. In den verschiedenen Lagern wird das zur Schmierung dienende Wasser zwischen die Lagerflächen gedrückt, um die auf bekannte Weise voneinander getrennt zu halten und so als Schmiermittel aus Wirkung zu konnen.
Das zur Schmierung verwendete Wasser kann aus den verschiedenen Lagergehäusen über Öffnungen 40, 41 und 42 entweichen. Das über die Öffnung 40 aus dem Lagergehäuse 23 entweichende Wasser zum Schmieren des zugehörigen Lagers hat z.B. einen solchen Druck, daß es in den Raum eintreten kann, der den Abdampf der Turbine 19 aufnimmt; da es sich hierbei nur um kleine Wassermengen handelt, hat das Wasser nur einen geringen Einfluß auf den Dampf. Von der Öffnung 41 des Lagergehäuses 24 aus strömt das als Schmiermittel verwendete Wasser einfach in Richtung des der Öffnung 41 in Fig. 1 benachbarten Pfeils 39 in den nach oben geförderten Heißwasserstrom ein. Das untere Lagergehäuse 36 und das darin angeordnete Lager werden durch Wasser geschmiert, das nach dem Gebrauch aus der Öffnung 42 austritt und sich mit dem durch die Pumpe 31 nach oben geförderten Wasser vereinigt. bezüglich sämtlicher Lager ist zu bemerken, daß der Druck des zur Schmierung dienenden reinen Wassers derart ist, daß eine unerwünschte Strömungsumkehrung verhindert wird Beispielsweise genügt an der Öffnung 42 der Druck des reinen Wassers, um zu verhindern, daß verunreinigtes Wasser aus dem Bohrloch in das flagergehäuse 36 eintritt und su einer Beschädigung des zugehörigen Lagers Anlaß gibt. Da die Wirkungsweise der Turbine 19 und der Pumpe 31 in der Praxis dazu führen kann, daß die ihnen gemeinsame Welle 25 nach oben der unten bewegt wird, haben die Lager in den Lagergehäusen 23 und 36 notwendigerweise die Aufgabe, die Welle nicht nur zu führen, sondern auch axiale Kräfte aufzunehmen. Bekanntlich kann man solche Lager so ausbilden, daß in den Schmierspalten in wesentlichen im Gleichgewicht stehende hydrostatische Druckbedingungen herrschen.
Gemäß Fig. 2 hat die in dem Bohrloch angeordnete Einrichtung nach Fig. 1 die Aufgabe, die Erzeugung großer Mengen elektrischer Energie an der ersten Station an der Erdoberfläche zu ermöglichen, wobei Dampfturbinen und Stromerzeuger benutzt werden, die vorzugsweise in Bodenhöhe angeordnet sind, z.B. gemäß Fig. 2 eine Dampfturbine 60 und ein Synchromgenerator 61, dem die elektrische Energie über Klemmen 62 entnommen werden kann. Zu diesem Zweck wird das zur Erdoberfläche gepumpe @ei@e Wasser über die Verzohrung 2, eine sich @aran anaschließende Rohrleitung 63 und ein normalerweise offenen Ventil 64 einem Element 66 eines Kesselwärmetauschers 65 bekannter Art zugeführt. Der Wärmetauscher 65 ist auf bekannte Weise als geschlossener Behälter ausgebildet und dient dazu, einen Wärmeaustausch zwischen mehreren darin angeordneten Wärmetauscherelementen 66, 70, 71 und 72 zu bewirken. Diese vier Elemente können als gerade e oder gewendelte Rohre ausgebildet sein denen Austausch von Wärmeenergie durch direkte Wärmeleitung durch ihre Metallwände hindurch oder unter Vermittlung durch ein dazwiscshen vorhandenes Flud auf bekannte Weise zu bewirken.
Die Wärme, die in dem der Rohrleitung 63 zugeführten heißen Wasser enthalten ist, bildet die Hauptquelle für Wärme, die dem Wärmetauscher 65 zugeführt wird, Das heiße Wasser, das in dem Kesselwärmetauscher 65 abgeküjlt worden ist, wird dann über eine Rohrleitung 67 und ein normalerweise offenes Ventil 68 einem Verdampfer bekannter Art zugeführt.
Bei dem Ventil 68 kann es sich um ein Drosselventil handeln, das so eingestellt ist, daß der Druck des hindurchgeleiteten abgekühlten Wassers in einem solchen Ausmaß verringert wird, daß das Wasser bei seiner niedrigen Temperatur leicht verdampft, sobald es dem Verdampfer 69 zugeführt wird.
Der Verdampfer 69 ist von bekannter Art und in der üblichen Weise mit einer Vakuumpumpe 70 bekannter Art ausgerüstet, mittels welcher der Druck in dem Verdampfer erheblich herabgesetzt wird, so daß das Wasser in ihm zum Sieden kommt und Dampft entsteht, der über einen Auslaß 71 abgeführt wird Die Vakuumpumpe 70 dient dazu, die im stärksten Maße flüchtigen Gase über einen Auslaß 72 abzuleiten, da einige dieser Gase wegen ihrer korrodierenden Wirkung unerwünscht sind, und damit diese Gase nicht über den Verdampfer 69 zu einem ihm nachgeschalteten Kondensator 73 gelangende Wertvolle Gase, z.Be Helium und andere Edelgase, können gegebenenfalls über den Auslaß 72 abgezogen und einer Ausnutzung zugeführt werden.
Der Verdampfer 69 hat zwei Aufgaben zu erfüllen; gemäß dem vorstehenden Absatz erzeugt er reinen Dampf, der dann mit Hilfe des Kondensators 73 bekannter Art kondensiert und in Form von Wasser einem Knotenpunkt 74 des Leitungskreises nach Fig. 2 zugeführt wird, um. den Vorrat an reinem Wasser zu vergrößern. Ein weiterer größerer Teil des Wassers, das ursprünglich durch die Verrohrung 2 nach oben geflossen ist, wird über eine Rohrleitung 75 und durch eine Pumpe 76 einem in der Erde angelegten Bohrloch zugeführt, das mit einer Verrohrung 77 versehen ist. Somit wird der größere Teil der gelösten Mineralsalze, die zusammen mit dem heißen Wasser längs der Verrohrung 2 zur Erdoberfläche gepumpt worden sind, durch die Pumpe 76 wieder in das Erdreich eingeleitet. Die Bohrung mit der Verrohrung 77 kann in einer ausreichenden Entfernung von dem Hauptbohrloch angelegt sein und zum Zurückführen von Wasser aus mehreren Vorrichtungen der beschriebenen Art dienen. Insbesondere kann sie die von der Pumpe 76 abgegebene Flüssigkeit an eine Erdformation abgeben, bei der es sich gegebenenfalls um eine andere Formation handelt als diejenige, welcher der Teil 1 der Vorrichtung zugeordnet ist.
Eine zweite Energiequelle, die dem Kesselwärmetauscher 65 zugeführt wird, ist der Dampf, der von der Turbine 19 nach Fig. 1 abgegeben und durch die Rohrleitung 5 nach oben geleitet wird. Dieser Dampf kann über ein normalerweise offenes Ventil 78 zu einem Element 70 des Kesselwärmetauschers 65 strömen. Das Wärmetauscherelement 70 ist so eingerichtet, daß der ihm zugeführte Dampf einen Wärmeaustausch am kühlsten Ende des Wärmetauschers 65 ausgesetzt wird, d.h. nahe dem Einlaß des Warmetauscherelements 71, dem kühles sauberes Wasser zugeführt wird. Infolgedessen wird der von der Rohrleitung 5 aus zugeführte Adampf in dem Wärmetauscherelement 70 weitgehend kondensiert. Das so gewonnene Kondensat wird über eine Rohrleitung 79 und ein normalerweise offenes Ventil 80 den schon genannten Knotenpunkt 74 zugeführt. Das über die Rohrleitung 79 zugeführte Wasser und das dem Kondensator 73 entnommene Wasser trifft in einem relativ reinen Zustand an dem Knotenpunkt 74 ein und kann daher dem Kaltwasserzuführungsrohr 4 der Einrichtung nach Fig. 1 zugeführt werden. Während ein in eine Zweigleitung 82 eingeschaltetes Ventil 81 geschlossen ist, wird das dem Knotenpunkt 74 zugeführte Wasser mittels einer Speisepumpe g3 bekannter Art über ein normalerweise offenes Ventil 84 und eine Rohrleitung 85 zu der Rohrleitung 4 gefördert. Natürlich kann man allgemein dort, wo sich der Knotenpunkt 74 befindet, einen Speicherbehälter von variablem Fassungsvermögen anordnen, damit Schwankungen der Zufuhr von reinem Wasser zu der Rohrleitung 4 ausgeglichen werden können0 Ferner ist es möglich, Wasser dadurch zuzuführen, daß das Ventil 81 geöffnet wird, das über einen Anschluß 91 mit einer beliebigen verfügbaren Quelle verbunden ist. Ferner ist zu bemerken, daß der Kondensator 73 mit Wasser gekühlt werden kann, z.B. mit kühlem Wasser, das einem nicht dargestellten Kühlturm entnommen und einem Wärmetauscherelement 86 in dem Kondensator 73 zugeführt wird. Alternativ könnte man das Wärmetauscherelement 87 nach Fig. 1 an vielen Standorten auch mit Hilfe von zwangsläufig umgewälzter luft kühlen.
Vorstehend wurden die hauptsächlichen Teile beschrieben, die dazu dienen, dem Kesselwärmetauscher 65 Wärme zuzuführen. Die in der Einrichtung 65 gespeicherte Wärme wird abgeführt und auf eine im wesentlichen bekannte Weise ausgenutzt, um eine an der Erdoberfläche vorhandene Dampfturbine 60 zu betreiben Zu diesem Zweck wird eine Flüssigkeit mittels einer Speisepumpe 88 bekannter Art über eine Rohrleitung 89 dem Wärmetauscherelement 71 das Kesselwärmetauschers 65 zugeführt. Diese Flüssigkeit bewegt sich im Gegenstrom zu der Wärme, die der Einrichtung 65 mittels der Wärmetauscherelemente 66, 70 und 72 zugeführt wird. Die Flüssigkeit verdampft und bildet daher einen Dampf von äußerst hoher Temperatur, der über eine Rohrleitung 90 der Eingangsstufe der Turbine 60 zugeführt wird. Nachdem der Dampf in der Turbine nutzbare Arbeit geleistet hat, wird der Abdampf von der Turbine aus über eine Rohrleitung 91 der Kesselwärmetauschereinrichtung 65 zugeführt, wo ein Teil der noch vorhandenen Wärmeenergie über ein Wärmetauscherelement 71 an die Einrichtung 65 abgegeben wird. Jenseits der Einrichtung 65 strömt der Abdampft dann zu einem Kondensator 93 bekannter Art mit Wärmetauscherelementen 92 und 93, von wo aus er wiederum nach seiner Verflüssigung durch eine Rohrleitung 96 der Speisepumpe 88 zugeführt wird der Kondensator 93 kann mit kühlen Wasser gekühlt werden, das einem nicht dargestellten Kühlturm entnommen und durch ein zugehöriges Wärmetauscherelement 94 geleitet wird.
Alternativ kann der Kondensator 93 auf bekannte Weise mit iluft gekühlt werden. Man kann beispielsweise Wasser verwenden, um in der Kesselwärmetauschereinrichtung 65 Dampf von hoher Temperatur zu erzeugen, der ipl der zugehörigen, an der Erdoberfläche angeordneten Schleife ausgenutzt wird, oder man kann gewisse organische Flüssigkeiten verwenden, bei denen zur Ausnutzung der Energie nach dem Kreisprozeß nach Rankine Gebrauch gemacht wird0 Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist allgemein aus der vorstehenden beschreibung ersichtlich.
Zu der Vorrichtung 1 zum Ausnutzen geothermischer Energie.
mit Hilfe einer Tiefbohrung gehören ein in großer Tiefe angeordneter, in Wasser eingetauchter Teil 6 zum Erzeugen von überhitztem Dampf, ein mit Hilfe des überhitzten Dampfes betreibbarer Turbinenteil 7 und ein Heißwasserförderteil 8, die sämtlich in einer Zone angeordnet sind, in der große Mengen von sehr heißem Wasser zur Verfügung stehen, das auch relativ große Mengen an gelösten Stoffen enthalten kann. Reines Wasser, das durch Kondensieren von reinem Dampf an der Erdoberfläche gewonnen wird, wird dem Dampferzeugungsteil 5 zugeführt, damit die Turbine 19 betrieben werden kann, und außerdem wird reines Wasser zu den Lagern des Turbinenteils und des Pumpenteils geleitet. Der Pumpenteil 8 dient dazu, den Druck des heißen Wassers zu erhöhen, so daß es sich noch reichlich oberhalb seines Sättigungsdrucks befindet, wenn es zur Erdoberfläche gelangt.
Im Bereich der Pumpe 31 ist das Druckgefälle genügend hoch, um eine Beschädigung der Pumpe durch Kavitation und hierdurch verursachte Leistungsverluste der Pumpe zu verhindern. Es ist allgemein dafür gesorgt, daß der tatsächliche Druck des heißen Wassers an allen Punkten der Vorrichtung, die in dem Bohrloch von dem heißen Wasser durchströmt werden, zur Erhöhung des Sicherheit erheblich über dem Punkt liegt, an dem ein schlagartiges Verdampfen des Wassers einsetzen könnte. Dieses Merkmal ist für die praktische Brauchbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung von besonderer Bedeutung, denn es kann keine Schnellverdampfung des heißen Wasser auftreten, wenn das Wasser ständig und an allen Punkten der Anlage über seinem Schnellverdampfungsdruck gehalten wird. Eine solche Schnellverdampfung des heißen Wassers muß verhindert werden, denn sie könnte zu Betriebsstörungen oder sogar zu einer Beschädigung von Teilen der Anlage führen, und in jedem Fafl würden sich große Mengen mineralischer Stoffe in Form von Sesselstein im Bereich des Punktes ablagern, an dem eine solche Schnellverdampfung eingetreten ist. Der an der Erdoberfläche befindliche Teil l der Anlage ermöglicht es ohne jede Schwierigkeit, dem äußerst heißen Wasser Wärme zu entziehen und elektrische Energie zu erzeugen oder die Wärmeenergie auf andere Weise nutzbar zu machen. Auch derjenige Teil der Energie, welcher in dem Dampf verbleibt, der dazu dient, den Turbinenteil 7 am Boden des Bhrlochs anzutreiben, o wird zur Erdoberfläche zurückgeleitet, um dort ausgenutzt werden zu können.
Der Teil 1 der Vorrichtung in der Tiefbohrung kann in der nachstehend beschriebenen Weise in bzw. außer betrieb gesetzt werden. Wird z.B. der Pumpe 88 keine Energie zugeführt, und ist das Ventil 84 geschlossen, während das Ventil 81 offen ist, kann man beliebige Quellen bekannter Art für unter hohem Druck stehendes reines wasser und Druckluft mit dem Anschluß 91 verbinden, um Luft und Wasser längs der Rohrleitung 4 von oben nach unten zu dem Dampferzeugerteil 6 zu leiten und die Lagergehäuse 23, 24 und 36 zu füllen, damit die arbeitenden Teile voneinander abgehoben werden. Nunmehr beginnt die Turbine 19, sich zu drehen, und zwar zuerst als Folge der Zufuhr von Druckluft und danach als Folge der Erzeugung von Dampf, wobei die Drehzahl der Turbine allmählich zunimmt, so daß die Pumpe 31 eine allmählich zunehmende Menge heißen Wassers durch die Rohrleitung 5 nach oben fördert. Das Verhältnis zwischen Luft und Wasser wird dann verringert, bis nur noch Wasser zugeführt wird, woraufhin man die Anlage auf die Pumpe 83 umschalten kann, indem man das Ventil 81 schließt und gleichzeitig das Ventil 84 öffnet. Diese Betrsebsweise wird fortgesetzt, bis erstmalig ein stetiger Zustand in der die Vorrichtung 1 enthaltenden Schleife erreicht worden ist, und die Kesselwärmetauschereinrichtung 65 ihre Betriebstemperatur im wesentlichen erreicht hat. Jetzt wird die Pumpe 88 in Betrieb gesetzt, so daß der Turbine 60 an der Erdoberfläche über die Rohrleitung 90 Dampf von hohem Energiegehalt zugeführt wird. Schließlich erreicht auch diese zweite Schleife erstmalig einen stetigen Betriebszustand, woraufhin man die gewünschte Last an den Stromerzeuger 61 anschließen kann. In kurzer Zeit erreicht die gesamte Anlage einen endgültigen Gleichgewichtszustand gegenüber der durch den Stromerzeuger 61 gespeisten Last, so daß große Mengen nutzbarer elektrischer Energie erzeugt werden, daß reines Wasser zur Verwendung in dem in der Tiefbohrung angeordneten Teil der Anlage zurückgewonnen wird, und daß unerwunschte gelöste Stoffe enthaltendes Wasser dem Erdinneren über das Bohrloch mit der Verrohrung 77 wieder zugeführt wird0 Um die Anlage still zusetzen, kann man die Ventile 64 und 78 schließen und die Zufuhr von kaltem Wasser über die Rohrleitung 85 allmählich beenden.
Natürlich kann man auch andere bekannten Verfahren anwenden, um mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung an der ersten Station sogar noch mehr Energie zu gewinnen, wenn sich die Anlage in Betrieb befindet Beispielsweise kann man die Energie des heißen Wassers, das aus dem Wärmetauscherelement 66 über die Rohrleitung 67 austritt, zum Teil dadurch ausnutzen, daß man das heiße Wasser einer nicht dargestellten Wasserturbine bekannter Art zuführt, die benutzt werden kann, um verschiedene Pumpen, zoBo die Pumpen 70 und 76, sowie weitere Pumpen mechanisch anzutreiben, die auf bekannte Weise in Rohrleitungen eingeschaltet sind, welche sich zwischen den Wärmetauschern 73 und 93 und den ihnen gegebenenfalls zugeordneten Kühltürmen erstrecken0 Andererseits kann man elektrische Energie, die dem Stromerzeuger 62 oder einem Hilfsanlaßgenerator entnommen wird, über die zugehörigen Klemmen 100, 101, 102 und 103 den Pumpen 88, 70, 76 und 83 zuführen, damit diese Pumpen durch die zugehörigen Elektromotoren angetrieben werden0 Die Lager in den Lagergehäusen 23, 24 und 36 können allgemein von bekannter Art sein und z.B. den bei Turbinen bekannter Art verwendeten Lagern entsprechen, so daß sich eine nähere Erläuterung erührigen dürfte, Da es dem Konstrukteur auf bekannte Weise möglich ist, die Richtung der Axialkräfte zu bestimmen, die in den Lagern zur Wirkung kommen, wenn die Einrichtung nach Fig. 1 in Betrieb ist, kann man dafür sorgen, daß die hauptaxialkraft längs der Welle 25 nach oben wirkt, um mindestens teilweise das Gewicht der Welle sowie der Läufer der Turbine und der Pumpe auszugleichen. Ddit Flüssigkeitsfilmen arbeitende Lager, denen große Flüssigkeitsmengen zugeführt werden müssen, lassen sich bei der Einrichtung 1 verwenden, Bei diesen Lagern können die Lagerspalte abgrenzende Stirnflächen vorhanden sein, die wie bei bekannten Tiefpumpen aus Gummi oder aus einem anderen widerstandsfähigen Material, z.B. einem keramischen Material, bestehen. Beispielsweise hat sich Aluminiumtrioxid (Al2O3) als brauchbarer Werkstoff fur solche Lagerflächen erwiesen, wenn man dieses Material als Überzug auf eine Stützfläche aus legiertem Stahl aufbringt. Ferner stehen weitere geeignete Ausführungsarten von Lagerflächen zur Verfügung.
Ein allgemein auf bekannte Weise ausgebildetes Flüssigkeitslager, das zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet ist, ist in Fig. 3 dargestellt; dieses Lager könnte z.B. in das Turbinenlagergehäuse 25 eingebaut werden. Gemäß Fig. 1 wird das nach unten strömende, zur Schmierung dienende Wasser über die Rohrleitung 4 dem Lagergehäuse 23 zugeführt, das an einem Rohrstutzen 110 befestigt ist, welcher mit der oberen Stirnwand 21 der in Fig. 3 nicht dargestellten Turbine 99 zusammenhängt und von dieser Stirnwand aus nach oben ragtO Der Rohrstutzen 1-10 hat eine senkrechte Bohrung von relativ großem Durchmesser zum Aufnehmen des drehbaren Teils 116 der zum Ausrichten dienenden Einrichtung des Lagers; zwischen der zylindrischen äußeren Umfangsfläche 113 des drehbaren Lagerteils 111 und der inneren zylindrischen Wandfläche 114 des Rohrstutzens 110 ist ein Ringspalt 112 vorhanden. Der zum Ausrichten dienende drehbare Teil 1111 ist gemäß Fig. 3 in eine Bohrungserweiterung 115 von geringer Tiefe am oberen Ende der Welle 25 eingebaut; die Welle 25 weist eine axiale Bohrung 116 auf, die das zum Schmieren dienende Wasser von der Rohrleitung 4 aus weiter nach unten zu den übrigen Lagern leitet.
Das obere Ende der Welle 25 ist mit einem runden, scheibenförmigen Lagerläufer 117 versehen, der gegebenenfalls einen festen Bestandteil der Welle bilden kann.
Während des normalen Betriebs entsteht ein Spalt 118 zwischen den einander zugewandten Flächen der Drucklagerscheibe 117 und einer Lagerfläche 119, die an der Unterseite der oberen Stirnwand 21 ausgebildet ist. Das Ausströmen des wassers zu der Öffnung 40 nach Fig, 1 wird zum Teil durch die Breite der Spalte 112 und 118 sowie durch das Verhältnis zwischen den Durchmessern der Rohrleitung 4, der Bohrung des Läuferteils 111 und der axialen Bohrung 116 der Welle 25 geregelt. Die Erzielung der richtigen Dosierung kann durch die Verwendung von Dosierungsöffnungen oder Düsen erleichtere werden, die in Einsetsstu@siten 120 ausgebildet sind, welche im das untere Ende des Läuferteils 111 eingebaut sind, so daß die Düsen Wasser zu dem Spalt 118 leiten.
Ansprüche:

Claims

A N S P R Ü C H E 1. In Verbindung mit einer Tiefbohrung betreibbare errichtung zum Gewinnen geothermischer Energie aus einem geothermischen Flud, g e k e n n z e i c h n e t durch erste Einrichtungen (4s 13, 14, 15, 16) zum Ubertragen eines Teils der in dem geothermischen Flud enthaltenen geothermischen Energie in einer tiefliegenden Schicht oder Formation der Erde auf ein zweites Flud zum Zweck des Um handelns des zweiten Fluides in ein entsprechendes Arbeitsmittel sowie durch zweite Einrichtungen (19, 31), die durch das Arbeitsmittel betätigbar sind und dazu dienen, das geothermische Flud von der tiefliegenden Schicht oder Formation der Erde aus zu den ersten Einrichtungen stets im flüssigen Zustand und in Wärmeenergieaustauschbeziehung dazu zu überführen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Arbeitsmittel überhitzter Dampf ist, und daß zu den zweiten Einrichtungen eine durch den überhitzten Dampf antreibbare Turbine (19) gehört sowie eine mit der Turbine gekuppelte Pumpe (31), die dazu dient, das geothermische Flud im flüssigen Zustand zu einer Ausnutzungseinrichtung (65) zu fördern, die zu einer der Erdpberfläche benachbarten Station gehört.

30 Vorrichtung nach Anspruch .1 oder 2, g e k e n n -z e i c h n e t durch eine dritte Sinrichtung (83), die dazu dient, das zweite Flud den ersten Einrichtungen (4, 13, 14, 15, 16) stets im flüssigen Zustand zuzuführen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, g e k e n-n z e i c h -n e t durch Lagereinrichtungen (23, 24, 25) zum Unter stützen eines Läufers in der Pumpe (31) sowie durch eine vierte Einrichtung (10), die dazu dient, das zweite Flud den Lagereinrichtungen stets im flüssigen Zustand zuzuführen, um die Lagereinrichtungen zu schmieren.

5. In einer inneren Schicht bzw. Formation der Erde angeordnete Tiefpumpeneinrichtung zum Gewinnen geothermischer Energie, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Austauscheinrichtung (14, 15, 16) für geothermische Energie, die dazu dient, in der inneren Schicht bzw. Formation ein Arbeitsmittel verfügbar zu machen, einen Motor (19), der durch das Arbeitsmittel betätigbar ist, sowie durch eine Pumpe (31), die mit dem Motor gekuppelt ist und dazu dient, das geothermische Flud einer Station (65) nahe der Erdoberfläche stets im flüssigen Zustand und im Zusammenwirken mit den Einrichtungen zum Austauschen geothermischer Energie zuzuführen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zu den E1nrichtungen zum Austauschen geothermischer Energie mehrere Wärmeaustaschleitungen (14S 15) gehören.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e -k e n n Z e i c h n e t , daß zu der Antriebseinrichtung eine Turbine (19) gehört und das Arbeitsmittel überhitzten Dampf umfaßt.

8. Vorrichtung nach Aspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zu der Pumpeninrichtung eine Rotationspumpe (31) gehört, die durch die Turbine (19) direkt antreibbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Läufer der Turbine (19) und der Pumpe (31) mit Hilfe von mittels einer Flüssigkeit schmierbaren Druck- bzw. Axiallagereinrichtungen (23, 24, 36) drehbar gelagert sind.

109 Vorrichtung nach Anspruch 9, g e k e n n z e i c h -n e t durch eine Einrichtung (10) zum Schmieren der Druck-bzw. Axiallager (23, 24, 36) mit einer relativ reinen Flüssigkeit.

11. Vorrichtung zum Übertragen von Wärmeenergie aus einer tiefliegenden heißen Schicht bzw. Einer Formation der Erde oder eines anderen Planeten zur Oberfläche der Erde bzw. des Planeten, so die Wärmeenergie nutzbar gemacht werden kann, g e k e n n z e i c h n e t durch eine erste Rohrleitung (2), eine zweite Rohrleitung (4), eine Gritte Rohrleitung (5), eine Rotationspumpe (31), die betreibbar ist, um eine heiße Flüddigkeit durch die erste Rohrleitung zu pumpen, eine eine Drehbewegung erzeugende Einrichtung (19) zum Antreiben der Pumpe, wobei die Antriebseinrichtung in der zweiten Rohrleitung direkt mit der Pumpe gekuppelt ist, sowie durch Wärmetauschereinrichtungen (14, 15, 16) in der ersten Rohrleitung mit einem Flüssigkeitseinlaß, der an die zweite Rohrleitung (4) angeschlossen ist und einem Auslaß zum Zuführen von heißem Antriebsdampf zu der eine Drehbewegung erzeugenden Antriebseinrichtung.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11 dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Rotationspumpe als @@@@@tufigs Rotationspumpe (31) zum Fördern von Flüssigkeit ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die eine Drehbewegung erzeugende Antriebseinrichtung als Aktionsdampfturbine (19) ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rotationspumpe (31) und die eine Drehbewegung erzeugende Antriebs einrichtung (19) eine gemeinsame Antriebswelle (25) aufwiesen, der Flüssigkeitsgeschmierte Lagereinrichtungen (23, 24, 36) zugeordnet sind0 15o Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die gemeinsame Antriebswelle (25) eine axiale Bohrung (116) aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die axiale Bohrung (116) der gemeinsamen Antriebswelle (25) in Verbindung mit der zweiten Rohrleitung (4) steht, um die Zufuhr eines flüssigen .Uchmiermittels zu den Lagereinrichtungen (23, 24, 36) zu ermöglichen0 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die erste Rohrleitung (2), die zweite Rohrleitung (A) und die dritte Rohrleitung (5) als im wesentlichen konzentrische Rohrleitungen ausgebildet sind0 18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die zweite Rohrleitung (4) und die gemeinsame Welle (25) geeignet sind, in Verbindung mit einer Pumpe (83) betrieben zu werden, um einen Fluidstrom nur von der zweiten Rohrleitung aus durch die gemeinsame Welle und von dort aus durch die flüssigkeitsgeschmierten Lagereinrichtungen (23, 24, 36) zu leiten.

19. Verfahren zum tbertragen von Wärmeenergie aus einer tiefliegenden Schicht bzw. Formation der Erde zur Erdoberfläche zum Zweck der Nutzbarmachung der Wärmeenergie, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine erste Flüssigkeit anfänglich in einem relativ kühlen Zustand von einer ersten Station nahe der Erdoberfläche zu einer zweiten Station im Inneren der Schicht bzw. Formation gepumpt wird, daß ein Teil der Wärmeenergie verwendet wird, um die erste Flüssigkeit an der zweiten Station zu verdampfen, daß der so erzeugte Dampf benutzt wird, um an der zweiten Station eine Pumpe zu betreiben, daß diese Pumpe dazu dient, eine zweite Flüssigkeit aus der heißen Schicht bzw. Formation zu der ersten Station unter einem solchen Druck zu pumpen, daß sie ständig im flüssigen Zustand gehalten wird, und daß an der ersten Station der zweiten Flüssigkeit ein Teil der Wärmeenergie entzogen wird, um zur Leistung von nutzbarer Arbeit verwendet zu werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zu den Maßnahmen zum Verwenden des Dampfes zum Antreiben der Pumpe Maßnahmen gehören, um den Dampf zu veranlassen, eine Antriebseinrichtung für die Pumpe an der zweiten Station zu betätigen, daß der Dampf nach seiner Ausnutzung durch die Antriebseinrichtung zu der ersten Station geleitet wird, und daß an der ersten Station dem ihr zugeführten Dampf Wärmeenergie entzogen wird, um die Gewinnung nutzbarer Arbeit zu ermöglichen und aus dem Dampf die erste Flüssigkeit zu erzeugen0 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die zweite Flüssigkeit wieder einer unter de Erdoberfläche liegenden Schicht bzw. Formation zugeführt wird, nachdem ihr an der ersten Station Wårmeenergie entzogen worden ist0 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein fileil der zweiten Flüssigkeit nach dem Entziehen von Wärmeenergie aus der zweiten Flüssigkeit an der ersten Station gereinigt und mit der ersten Flüssigkeit gemischt wird, um der zweiten StatlorL zugeführt zu werden.

23o Vorrichtung zum t)bertragen von Wärmeenergie aus einer tiefliegenden heißen Schicht bzw. Formation der Erde zur Erdoberfläche zur Ermögl ichung ihrer Nutzbarmachung, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Pumpe (83), die dazu dient, anfänglich eine erste Flüssigkeit in einem relativ kühlen Zustand von einer ersten Station nahe der Erdoberfläche zu der zweiten Station in der tiefliegenden heißen Schicht bzw. Formation zu pumpen, an der zweiten Station angeordnete Wärmetauschereinrichtungen (14, 15, 16) zum Umwandeln der ersten Flüssigkeit in Dampf zum Betätigen einer Antriebseinrichtung (19) an der zweiten Station, eine an der zweiten Station angeordnete Pumpe (31), die durch die Antriebseinrichtung angetrieben wird, um eine zweite Flüssigkeit aus der heißen Schicht bzwO Formation zu der ersten Station unter einem solchen Druck zu pumpen, daß die zweite Flüssigkeit ständig im flüssigen Zustand gehalten wird, sowie durch eine an der ersten Station angeordnete Einrichtung (65) zum tbertragen von Wärmeenergie, die dazu dient, der aweiten Flüssigkeit einen eil der Wärmeenergie zu entziehen, um die ifeistung nutzbarer Arbeit zu ermöglichen.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, g e k e n n z e i c h -n e t durch eine Rohrleitung (5), die dazu dient, den Dampf, mittels dessen die Antriebseinrichtung (19) betätigt worden ist, zu der ersten Station zu leiten, sowie durch einean der ersten Station angeordnete zweite Einrichtung (65) zum Übertragen von Wärmeenergie, die dazu dient, dem Dampf einen Teil seiner Wärme energie zu entziehen und so die Leistung nutzbarer Arbeit zu ermöglichen.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß an der ersten Station eine zusätzliche Pumpe (76) vorhanden ist, die dazu dient, die zweite Flüssigkeit einer unterirdischen Schicht bzw.

Formation der Erde zuzuführen, nachdem der zweiten Elüssigkeit an der ersten Station Wärmeenergie entzogen worden ist, 26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein zusätzlicher Verdampfer (69) vorhanden ist, der dazu dient, einen Teil der zweiten Flüssigkeit zu reinigen, nachdem der zweiten Flüssigkeit an der ersten Station ein Teil ihrer Wärme energie entzogen worden ist, und daß Einrichtungen (73, 74) vorhanden sind, die dazu dienen, den gereinigten 'lleil der zweiten Flüssigkeit mit der ersten Flüssigkeit zu mischen und sie der zweiten Station zuzuführem.