DE2419237C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus einem geothermischen Strömungsmedium - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Energie aus einem geothermischen Strömungsmedium, bei dem das geothermische Strömungsmedium vom Boden eines Bohrloches in flüssigem Zustand zum Bohrloch hochgepumpt und die Energie aus dem hochgepumpten geothermischen Strömungsmedium abgeleitet wird, wobei sich das Bohrloch von einem Bohrlochkopf an der Oberfläche der Erde bis zu einer vorgegebenen Position erstreckt, an der sich eine Quelle des geothermischen Strömungsmediums befindet, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bekannte Anlagen zur Gewinnung von Energie aus einem geothermischen Strömungsmedium arbeiten mit einem relativ niedrigen Wirkungsgrad und sie weisen außerdem zahlreiche 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 vom Bohrlochkopf aus direkt einer Turbine zuzuführen. Die meisten geothermischen Quellen oder Bohrungen liefern jedoch an der Erdoberfläche ein Gemisch aus Dampf und heißem Wasser, so daß es erforderlich ist, das Wasser von dem Dampf zu trennen, bevor der Dampf in einer Turbine nutzbar gemacht wird. In jedem Fall erhält man jedoch normalerweise Dampf mit einem relativ niedrigen Druck, so daß Turbinen vor. besonderer Bauart erforderlich sind und bei der Energieerzeugung im Vergleich zu der üblichen Verwendung von mit fossilen Brennstoffen oder mit Kernenergie arbeitenden Kraftwerken nur ein relativ niedriger Wirkungsgrad erzielt ar ist Nur in einigen wenigen Fällen erzeugen geothermische Quellen echten überhitzten Dampf, der nur kleine Mengen an unerwünschten Gasen und kein Wasser in flüssigem Zustand enthält.

Das Vorhandensein erheblicher Mengen flüssigen Wassers führt bei den bekannten Anlagen neben der Notwendigkeit, unerwünschte Stoffe abzuscheiden, zu weiteren Schwierigkeiten. Hat das Wasser nur eine geringe Temperatur, so kann sich die Gewinnung von Wärmeenergie als kostspielig erweisen oder es ergibt sich nur ein unzureichender Wirkungsgrad. Das Wasser muß ohne Rücksicht darauf verarbeitet werden, ob die Wärme ausgenutzt wird oder nicht. In dem Wasser sind üblicherweise erhebliche Konzentrationen von Kieselsäure sowie von Alkalisalzen unter Einschluß von Chlorid-, Sulfat-, Caibonat- und Borationen und anderen Ionen enthalten und alle diese gelösten Salze führen zu Schwierigkeite.i, weil sie dort ausgefällt werden, wc auch nur ein Teil des Wassers plötzlich in Dampf verwandelt wird. Läßt man zu, daß das alkalihaitige Wasser aus der Anlage entweicht, so ergeben sich schwerwiegende chemische und thermische Schädigungen von fließenden Gewässern. Ferner bestehen gewisse Anzeichen dafür, daß das Abführen großer Wassermengen aus geothermischer. Lagerstätten auf eine allgemein unvorhersehbare Weise in der Umgebung von thermisch genutzten Tiefbohrungen zu erwünschten Bodensenkungen führen kann.

Es ist weiterhin ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt (US-PS 37 51 673), bei der das geothermische Strömungsmedium mit Hilfe von der Erdoberfläche aus angetriebenen Pumpeinrichtungen zur Erdoberfläche in flüssigem Zustand hochgepumpt wird, ohne daß die Gefahr einer Verdampfung besteht. Hierbei wird das Strömungsmedium nach dem Durchlaufen von Energieerzeugungseinrichtungen wieder in die Erde zurückgeleitet. Diese bekannte Vorrichtung wird jedoch dann kompliziert, wenn die Bohrlochtiefe sehr hoch ist, da in diesem Fall die Antriebseinrichtungen sehr kompliziert werden und eine hohe Antriebsleistung erfordern, so daß sich der Gesamtwirkungsgrad verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem bzw. bei der ein hoher Wirkungsgrad selbst dann erzielbar ist, wenn die Quelle für das geothermische Strömungsmedium nicht trockenen Dampf liefert, sondern normalerweise ein Gemisch aus Dampf und heißem Wasser liefern würde.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruch·· 1 bzw. 4 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Auslest;! Itungc". und Weiterbildungen der Erfindung ergehen s'ch aus den jeweiligen Unteransnrüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Vorrichtung wird ein Arbeitsströmungsmedium im Bereich des Bodens des Bohrlochs mit Hilfe des geothermischen Strömurgsniediums erhitzt und zurr. Antrieb von Antriebseinrichtungen verwendet, die das geothermische Strömungsmedium zur Erdoberfläche hochpumpen. Das geothermische Strömungsmedium wird hierbei unter einem solchen Druck zur Erdoberfläche gepumpt, daß das geothermische Strömungsmedium ständig in flüssigem Zustand gehalten wird.

Hierzu wird reines Wasser an einer an der Erdoberfläche befindlichen ersten Station in die Bohrung eingeleitet, wobei die thermische Energie, die in der Bohrung in dem geothermischen Strömungsmedium gespeichert ist. an einer zweiten Station in der Nähe des Bodens der Bohrung 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, die das geothermische Strömungsmedium aus dem Bohrloch zu der ersten Station an der Erdoberfläche fördert. Hierbei wird das Wasser stets und an allen Punkten unter einem Druck gepumpt, bei dem ein plötzliches Entstehen von Dampf unmöglich ist Das sehr energiereiche Wasser wird an der Erdoberfläche in einem mit zwei Strömungsmedien 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, das das Arbeitsströmungsmedium bildet, wird in der Station an der Erdoberfläche regeneriert und erneut in das Bohrloch eingeleitet, um die darin angeordnete Dampfturbine zu betreiben. Die unerwünschten gelösten Stoffe werden über eine gesonderte Tiefbohrung als konzentrierte Sole wieder in die Erde zurückgepumpt.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung weisen einen hohen Wirkungsgrad auf und sind nicht nur in Verbindung mit nur selten anzutreffenden Quellen, die trockenen Dampf liefern, anwendbar. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung ist es nicht erforderlich, das Gemisch aus Dampf und heißem Wasser zu trennen, so oaß die entsprechenden Schwierigkeiten entfallen. Da gemäß der Erfindung mit trockenem hocherhitztem Dampf gearbeitet wird, ist es ohne weiteres möglich, mit hohem Wirkungsgrad arbeitende Wärmeaustauschelemente 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 auch keine Umweltverschmutzung, und in der Nähe der geothermischen Quelle besteht nur eine relativ geringe Gefahr des Auftreten., von Bodensenkungen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen verkürzten Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer in einer geothermischen Tiefbohrung verwendbaren Pumpeinrichtung zur Durchfüh-

rung des Verfahrens zur Gewinnung von Energie aus einem geothermischen Strömungsmedium,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer an der Erdoberfläche befindlichen Anlage, die mit der Pumpeinrichtung nach F i g. 1 zusammenarbeitet,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil der Pumpeinrichtung nach Fig. 1.

Die im folgenden beschriebene Ausführungsform der Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus einem geothermischen Strömungsmedium ermöglicht auf to zweckmäßige und wirtschaftliche Weise die Erzeugung elektrischer Energie oder anderer Energieformen aus der Wärme, die von Natur aus vom Erdinneren in Richtung auf die Erdoberfläche abgestrahlt wird, insbesondere von heißen Formationen, die örtliche geothermisehe Energiequellen bilden und an vielen Punkten in den äußersten Schichten der Erdoberfläche anzutreffen sind. In diesen thermischen Reservoiren ist Wärmeenergie 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 Erdoberfläche weitergeleitet werden kann. Wasser oder Dampf kann außerdem dazu dienen, Wärme 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.

F i g. 1 und 2 zeigen den Aufbau eines Teils 1 einer Vorrichtung zum Gewinnen geothermischer Energie, der ir. einem Bohrloch zu einer tief unter der Oberfläche der Erde oder eines anderen Planeten 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 t der Vorrichtung wird an der zweiten Station in einer allgemein auf bekannte Weise ausgebildeten Bohrlochauskleidung gehaltert. Von dem Bohrlochkopf 3 (Fig.2) aus, der an der Erdoberfläche oder in ihrer Nähe angeordnet ist, erstreckt sich nach unten ein Rohr 2, das vorzugsweise konzentrisch zu einem innersten, aus nichtrostendem Stahl oder einem anderen hochwertigen legierten Stahl hergestellten Rohr 4 angeordnet ist, das dazu dient, ein Arbeitsströmungsmedium bildendes relativ kühles und relativ reines Wasser zu einem Punkt nahe dem unteren Ende des Bohrlochs zu leiten. Ferner ist in dem Rohr 2 ein zweites, einen größeren Innendurchmesser aufweisendes Rohr 5 aus einem ähnlichen hochwertigen Werkstoff wie das Rohr 4 so angeordnet, daß es das Rohr 4 in einem Abstand umgibt; das zweite Rohr 5 erstreckt sich von dem Bohrlochkopf 3 aus nach unten bis zu der am unteren Ende des Bohrlochs angeordneten Einrichtung, damit das aus der Turbine austretende heiße Arbeitsströmungsmedium auf eine noch zu erläuternde Weise zur Erdoberfläche strömen kann.

Zu dem am Boden des Bohrlochs angeordneten Teil 1 der Vorrichtung gehören mehrere im folgenden näher beschriebene, zusammenarbeitende Einrichtungen, und zwar ein Dampferzeugerteil 6, eine Dampfturbine 7 sowie ein Rotationspumpenteil 8 für heißes Wasser, der durch den Antriebsteil 7 angetrieben wird. Die verschiedenen Teile dieser drei Einrichtungen sind zur Ermöglichung ihres Zusammenarbeitens nahe dem unteren Ende des Bohrlochs in dem Rohr 2 aufgehängt und gegenüber den beiden inneren Rohren 4 und 5 abgestützt; hierbei wird ein Teil der Last von einer Dichtung 9 aufgenommen, die sich an der Innenwand des Rohres 2 abstützt, während ein weiterer Teil von den konzentrischen Rohren 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 das Arbeitsströmungsmedium bildendes relativ reines, kaltes Wasser von der ersten Station an der Erdoberfläche aus nach unten zu einer Einschnürung 10 des Rohres 4 gefördert. Oberhalb der Einschnürung 10 weist das Rohr 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 dem Rohr 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 Rohren 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 dem Rohr 5 und dem Rohr 2 angeordnet sein kann.

Äußerst heißes Wasser 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 reine Wasser den Druckregler und Druckminderer 13 durchströmt, befindet es sich infolge seines 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 aus erstreckt und der Innenwand des Rohres 2 benachbart ist. In der Nähe der letzten Windung 17 des Dampferzeugerteils 6 und des sich nach unten erstreckenden Rohrs 16 weist das Rohr 5 einen größeren Durchmesser auf, so daß eine Erweiterung 18 vorhanden ist, deren Querschnitt zur Form einer darin angeordneten Dampfturbine 19 paßt.

Die Dampfturbine 19 ist von einer Wand 20 aus legiertem Stahl unterstützt, die eine Verlängerung des sich erweiternden Wandteils 18 des Rohres 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 erläuternde 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 Dampf-

turbine 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 F i g. 1 in Richtung der Pfeile 29 in dem Rohr 4 nach unten strömt, nach seiner Verwandlung in teilweise verbrauchten trockenen Dampf in Richtung der Pfeile 30 durch den Ringraum zwischen den Rohren 4 und 5 nach oben zum Bohrlochkopf 3 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 Fall 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 S. 1225 ff. des Werks von L S. Marks »Mechanical Engineers' Handbook«, 4. Aufl. (1941), McGraw-Hill Book Company, 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 anzutreiben. 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. KL Salisbury, »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 dem Rohr 2 konzentrisch mit dieser angeordnet ist Der obere Teil des Gehäuses 32 erweitert sich nach oben in der aus F i g. 1 ersichtlichen Weise, so daß er einen allgemein konischen Wandabschnitt 33 bildet, dessen oberer Teil so profiliert ist, daß es gemäß Fi g. 1 möglich ist, an der mit 9 bezeichneten Stelle eine Abdichtung zwischen dem Gehäuse 32 und dem Rohr 2 zu bewirken. Die die Turbine 19 umschließende, sich nach unten verjüngende Wand 20 ist unterhalb der Turbine so verlängert, daß sie einen allgemein glockenförmigen Abschnitt 34 bildet; der Abschnitt 34 ist allgemein auf ähnliche Weise profiliert wie 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 ist. Die Stirnwand 35 nimmt in ihrer Mitte ein Axiallagergehäuse 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

ίο 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 das Rohr 2 bzw. das Rohr 5 übergehen, wird das heiße Wasser in Richtung der Pfeile 39 nach oben zum Bohrlochkopf 3 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 wird, so gewählt, daß Wasser zum Schmieren der beschriebenen Lager über die Einschnürung 10 des Rohres 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 sie auf bekannte Weise voneinander getrennt zu halten und so als Schmiermittel zur Wirkung zu kommen. 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 V/asser einfach in Richtung des der Öffnung 41 in F i g. 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 Lagergehäuse 36 eintritt und zu 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 oder 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 im wesentlichen im Gleichgewicht stehende hydrostatische Druckbedingungen herrschen.

Gemäß F i g. 2 hat die in dem Bohrloch angeordnete Einrichtung nach F i g. 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. ge-Γ· maß F i g. 2 eine Dampfturbine 60 und ein Synchronge-

;jj: nerator 61, dem die elektrische Energie über Klemmen

; 62 entnommen werden kann. Zu diesem Zweck wird das

j; zur Erdoberfläche gepumpte heiße Wasser über das

'/■■ Rohr 2, eine sich daran anschließende Rohrleitung 63

,ν und ein normalerweise offenes Ventil 64 einem Element

; 66 eines Kesselwärmetauschers 65 bekannter Art zuge-

■'■■'« führt. Der Wärmtauscher 65 ist auf bekannte Weise als

Ά geschlossener Behälter ausgebildet und dient dazu, ei-

b nen Wärmeaustausch zwischen mehreren darin ange-

ΐ ordneten Wärmetauscherelementen 66,70,71 und 72 zu

bewirken. Diese vier Elemente können als gerade oder

|T; gewendelte Rohre ausgebildet sein und den Austausch

ja: von Wärmeenergie durch direkte Wärmeleitung durch

]'■ ihre Metallwände hindurch oder unter Vermittlung

t;j durch ein dazwischen vorhandenes Flud auf bekannte

Ss₁ Weise zu bewirken. Die Wärme, die in dem der Rohrlei-

)i tung 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 abgekühlt 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 Dampf 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 gelangen. Wertvolle Gase, z. B. 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 F i g. 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 F i g. 1 abgegeben und durch das Rohr 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 einem Wärmeaustausch am kühlsten Ende des Wärmetauschers 65 ausgesetzt wird, d. h. nahe

ίο dem Einlaß des Wärmetauscherelements 71, dem kühles sauberes Wasser zugeführt wird. Infolgedessen wird der von dem Rohr 5 aus zugeführte Abdampf in dem Wärmetauscherelement 70 weitgehend kondensiert. Das so gewonnene Kondensat wird über eine Rohrleitung 79 und ein normalerweise offenes Ventil 80 dem 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 Rohr 4 der Einrichtung nach F i g. 1 zugeführt werden. Während ein in eine Zweigleitung 82 eingeschaltetes Ventil 81 geschlossen ist, wird das dem Knotenpunkt

74 zugeführte Wasser mittels einer Speisepumpe 83 bekannter Art über ein normalerweise offenes Ventil 84 und eine Rohrleitung 85 zu dem Rohr 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 dem Rohr 4 ausgeglichen werden können. 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 F i g. 2 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 des Kesselwärmetauschers 65 zugeführt. Diese Flüssigkeit bewegt sich im Gegenstrom zu der Wärme, die der Einrichtung 65 mitteb 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 Abdampf über eine Rohrleitung 95 dann zu einem Kondensator 93 bekannter Art mit Wärmetauscherelementen 92 und 94, von wo aus er wiederum nach seiner Verflüssigung durch eine Rohrleitung 96 der Speisepumpe 88 zugeführt wird. Der Kondensator 93 kann mit kühlem Wasser gekühlt werden, das einem nicht dargestellten Kühlturm entnom-

men und durch das zugehörige Wärmetauscherelement 94 geleitet wird. Alternativ kann der Kondensator 93 auf bekannte Weise mit Luft gekühlt werden. Man kann beispielsweise Wasser verwenden, um in der Kesselwärmetauschereinrichtung 65 Dampf von hoher Temperatur zu erzeugen, der in 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 wird.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist allgemein aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich. Zu der Vorrichtung 1 zum Gewinnen 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 6 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 der Sicherheit erheblich über dem Punkt liegt, an dem ein schlagartiges Verdampfen des Wassers einsetzen könnte. Dieses Merkmal ist für die praktische Brauchbarkeit der beschriebenen Vorrichtung von besonderer Bedeutung, denn es kann keine Schnellverdampfung des heißen Wassers 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 Fall wurden sich große Mengen mineralischer Stoffe in Form von Kesselstein in dem Bereich ablagern, in dem eine solche Schnellverdampfung eingetreten ist. Der an der Erdoberfläche befindliche Teil 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 Bohrlochs anzutreiben, 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 das Rohr 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 Betriebsweise 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 unerwünschte gelöste Stoffe enthaltendes Wasser dem Erdinneren über das Bohrloch mit der Verrohrung 77 wieder zugeführt wird. Um die Anlage stillzusetzen, 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 bekannte 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, z. B. 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 so den ihnen gegebenenfalls zugeordneten Kühltürmen er-

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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 werden.

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 erübrigen 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 F i g. 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. Mit Flüssigkeitsfilmen arbeitende Lager,

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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 wider- staadsfähigen Material z. B. einem keramischen Material, bestehen. Beispielsweise hat sich Aluminiumtrioxid (Al₂O₃) als brauchbarer Werkstoff für 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 beschriebenen Vorrichtung geeignet ist, ist in F i g. 3 dargestellt; dieses Lager könnte z. B. in das Turbinenlagergehäuse 23 eingebaut werden. Gemäß F i g. 1 wird das nach unten strömende, zur Schmierung dienende Wasser über das Rohr 4 dem Lagergehäuse 23 zugeführt, das an einem Rohrstutzen 110 befestigt ist, welcher mit der obe- ren Stirnwand 21 der in F i g. 3 nicht dargestellten Turbine 19 zusammenhängt und von dieser Stirnwand aus nach oben ragt Der Rohrstutzen 110 hat eine senkrechte Bohrung von relativ großem Durchmesser zum Aufnehmen des drehbaren Teils 111 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 111 ist gemäß F i g. 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 dem Rohr 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 Fi g. 1 wird zum Teil durch die Breite der Spalte 112 und 118 sowie durch das Verhältnis zwischen den Durchmessern des Rohres 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 cder Düsen erleichtert werden, die in Einsatzstücken 120 ausgebildet sind, welche in das untere Ende des Läuferteils 111 eingebaut sind, so daß die Düsen Wasser zu dem Spalt 118 leiten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (13)

14 19 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Energie aus einem geometrischen Strömungsmedium, bei dem das geothermische Strömungsmedium vom Boden eines Bohrloches in flüssigem Zustand zum Bohrlochkopf hochgepumpt und die Energie aus dem hochgepumpten geothermischen Strömungsmedium abgeleitet wird, wobei sich das Bohrloch von einem Bohrlochkopf an der Oberfläche der Erde bis zu einer vorgegebenen Position erstreckt, an der sich eine Quelle des geometrischen Strömungsmediums befindet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitsströmungsmedium an der vorgegebenen Position mit Hilfe des geothermischen Strömungsmediums erhitzt wird und daß die Energie des erhitzten Arbeitsströmungsmediums in mechanisciie Arbeit umgewandelt wird, die zum Hochpumpen des geometrischen Strömungsmediums zum Bohrlochkopf verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsströmungsmedium vom Bohrlochkopf zur vorgegebenen Position gepumpt und durch die Erhitzung mit Hilfe des geothermisehen Strömungsmediums in überhitzten Dampf umgewandelt wird, der in einer Turbine entspannt und dann zum Bohrlochkopf zurückgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des geothermischen Strömungsmediums nach Ableitung der thermischen Energie an der Erdoberfläche gereinigt, mit dem Arbeitsströmungsmedium gemischt und dann der vorgegebenen Position zugeführt wird.

4. Vorrichtung zur Gewinnung von Energie aus einem geothermischen Strömungsmedium mit einem Bohrloch, das sich von einem Brunnenkopf an der Erdoberfläche zu einer vorgegebenen Position erstreckt, die unter der Erdoberfläche liegt und an der sich eine Quelle für das geothermische Strömungsmedium befindet, mit an der Erdoberfläche angeordneten Einrichtungen zur Ableitung von Energie aus dem aus dem Bohrloch herausgepumpten geothermischen Strömungsmedium und mit Pumpeinrichtungen in dem Bohrloch zum Hochpumpen des geothermischen Strömungsmediums in flüssigem Zustand zum Bohrlochkopf, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen an der vorgegebenen Position angeordneten Wärmetauscher (15) zur Übertragung von thermischer Energie von dem geothermischen Strömungsmedium auf ein Arbeitsströmungsmedium zur Erhitzung des Arbeitsströmungsmediums und an der vorgegebenen Position angeordnete Antriebsleistungseinrichtungen (19,31) zur Erzeugung mechanischer Arbeit aus der Energie des erhitzten Arbeitsströmungsmediums und zum Hochpumpen des geothermischen Strömungsmediums zum Bohrlochkopf aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsleistungseinrichtung eine Turbine (19) und eine Pumpe (31) umfassen und daß der Wärmetauscher (15) das Arbeitsströmungsmedium in überhitzten Dampf umwandelt, der der Turbine (19) zugeführt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine rotierende Pumpe (31) ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrloch einen ersten Kanal (4) zur Zuführung des Arbeitsctrömungsmediums von dem Bohrlochkopf zur vorgegebenen Position, einen zweiten Kanal (2) zur Zuführung des goethermischen Strömungsmediums von der vorgegebenen Position zum Brunnenkopf und einen dritten Kanal (5) zur Zuführung des von der Turbine (19) abströmenden Arbeitsströmungsmediums zum Bohrlochkopf aufweist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (15) eine Rohrleitung (16) aufweist, die mit dem ersten Kanal (4) in Verbindung steht und in Wärmetauscherbeziehung mit dem zweiten Kanal (5) angeordnet ist

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten, zweiten und dritten Kanäle durch drei Rohre gebildet sind, nämlich ein inneres Rohr (4), das den ersten Kanal bildet, ein mittleres Rohr (5), das das innere Rohr (4) mit Abstand umgibt, und ein äußeres Rohr (2), das das mittlere Rohr (5) mit Abstand umgibt, wobei der Raum zwischen dem inneren Rohr (4) und dem mittleren Rohr (5) den dritten Kanal bildet, während der Raum zwischen dem äußeren Rohr (2) und dem mittleren Rohr (5) den zweiten Kanal bildet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (19) über der Pumpe (31) liegt und mittig in der äußeren Rohrleitung (2) angeordnet ist, und daß das mittlere Rohr (5) sich von der Turbine (19) derart nach oben erstreckt, daß das geothermische Strömungsmedium um die Turbine (19) herum nach oben und dann in den zweiten Kanal gepumpt wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (31) und die Turbine (19) eine gemeinsame Antriebswelle aufweisen, die in flüssigkeitsgeschmierten Lagern gelagert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager durch das Arbeitsströmungsmedium geschmiert werden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle eine innere Axialbohrung aufweist, die mit dem ersten Kanal (4) in Verbindung steht.