DE2445281A1 - Verfahren zur waermespeicherung - Google Patents

Description

Beschreibung *·"·._β<·»|_ία3, _tv

Verfahren zur Wärmespeicherung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Wärmespeicherung, bei dem mit Hilfe eines neuartigen Wärmespeichers sehr große Wärmemengen über lange Zeit gespeichert werden sollen.

Zur Speicherung von Wärme sind bereits zahlreiche Verfahren bekannt, bei denen das Wärmeaufnahmevermögen von Flüssigkeiten oder Peststoffen zur Speicherung herangezogen wird. Dabei müssen jedoch die Flüssigkeiten in Behältern gesammelt und die Feststoffe in Steinbauwerken oder anderweitig angeordnet bzw. ebenfalls in Behältern gesammelt werden, so daß stets nur verhältnismäßig kleine Stoffmengen zur Speicherung verfügbar sind. Das Speichervermögen derartiger Wärmespeicher ist daher relativ gering und die Wärme kann auch nur für kurze Zeit festgehalten werden» Außerdem ist meist eine gute Isolierung nötig, um Wärmeverluste zu vermeiden. Derartige Speicher sind daher nur zur Speicherung hochwertiger Wärme geeignet, deren Wiedergewinn die hohen Kosten für die Speicher rechtfertigt.

Wegen der Verknappung fossiler Brennstoffe stellt sich heute aber auch die Aufgabe, geringwertige Wärme niedriger Temperatur, wie sie vor allem als Abwärme in Kraftwerken (bes_e Kernkraftwerken) anfällt, über viele Monate zu speichern, um sie zur Beheizung von Wohnungen, Büros a*ct. u_odgl_o oder auch für bestimmte industrielle Verfahren (z.B. Zuckerrübendestillation) nutzbar machen zu können» Dazu müssen außerordentlich große Wärmemengen gespeichert und langfristig gegen Wärmeverluste geschützt werden.

Speziell für diese Aufgabe wurde kürzlich ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem sehr große Speicherseen mit heißem Wasser gefüllt und gut isoliert v/erden sollen, um so diese langfristige Speicherung zu ermöglichen.. Derartige Speicherseen

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haben jedoch den Nachteil, außerordentlich große Flächen zu beanspruchen, die für die landwirtschaftliche oder sonstige Nutzung ausfallen und außerdem das Landschaftsbild erheblich m verändern. Weiter läßt sich die Wärme nur mit Temperaturen bis unterhalb der Verdampfungstemperatur des Wassers speichern, was für die spätere Nutzung nachteilig sein kann» Schließlich aber stellt die Speicherung derartiger Mengen fast kochenden Wassers ein gewisses Sicherheitsrisiko dar.

Das im folgenden vorgeschlagene Speicherverfahren erlaubt nun ebenfalls die Speicherung fast beliebig großer Wärmemengen über viele Monate, ohne diese Nachteile aufzuweisen.

Das Prinzip des Verfahrens besteht darin, die zu speichernde Wärme in geeigneter Weise in mäßiger Tiefe in den Erdboden oder andere Ansammlungen von Erde oder anderem Material, wie ZeBo Berge, Schutt-, Abraum- oder Müllhalden, einzuleiten, diese auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen und die Wärme bei Bedarf wieder zu entnehmen.

Zur Durchführung des Verfahrens wird in die Erde bzw. die Materialansammlungen ein Netzwerk von Kanälen eingebracht, durch die ein wärmeübertragendes Medium geschickt wird, das die im Kraftwerk anfallende Abwärme aufnimmt und an die Erde überträgt» Zur Entnahme der Wärme wird dann kälteres Medium durch das Kanalnetz geschickt, das die gespeicherte Wärme wieder aufnimmt und sie den Verbrauchern zuführt. Als wärmeübertragende Medien kommen vor allem Wasser oder Luft in Betracht, die vorzugsweise in geschlossenen Kreisläufen zwischen Kraftwerk und Wärmespeicher bzw. Verbraucher- und Wärmespeicher geführt werden.

Die Kanäle zur Mhrung des Wärmeübertragendea Mediums können durch Bohren oder auf andere Weise hergestellt werden, z.B. durch Drücken, Rammen oder lyasen«. Sie können runden oder beliebig anderen Querschnitt haben. Um sie vor dem Zusetzen durch

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herabbröckelndes Material zu schützen, müssen sie i.a. verrohrt werden; lediglich bei festem Gestein können sie ohne Rohre belassen werden. Es könnte jedoch auch versucht werden, die Kanäle mit einem Mittel auszukleiden (z.B„ durch Ausspritzen) , das ihnen genügend Halt verleiht und durch das wärmeübertragende Medium bzw. durch das Grundwasser nicht gelöst wird_β Eine mäßige Ausspülung der Kanäle wäre allerdings zulässig bzw. sogar erwünscht, As. weil dadurch die wärmeübertragende Wandfläche vergrößert würde.

Da die Einspeicherung und Entnahme der Y/ärme jeweils etliche Monate dauert und das Erdreich die Wärme nur sehr langsam aufnimmt bzw. abgibt, wird nur eine relativ kleine wärmeübertragende Fläche benötigt. Das bedeutet, daß der Querschnitt der Kanäle sehr klein sein kann im Vergleich zu dem jeweils aufzuheizenden Querschnitt und daß damit zugleich der Abstand der Kanäle groß wird im Vergleich zu ihrem Durchmesser. Hier liegt einer der wesentlichen Vorteile des Verfahrens, bei dem unter diesen Umständen mit relativ kleinen wärmeübertragenden Flächen eine große Menge an Speichermaterie nutzbar gemacht werden kann, was zu entsprechend niedrigen Verfahreniskosten führt»

Die wärmetechnisch günstigste Form des Speichers entsteht, wenn die Kanäle parallel zueinander und waagrecht, bzw. parallel zur Erdoberfläche verlaufen. In diesem Fall läßt sich im Speicher ein Temperaturgefälle senkrecht zur Erdoberfläche aufbauen, ß Sh

so daß am SpeicherDodenγ3Χβ höcüste und in der obersten Speicherzone die niedrigste Temperatur entsteht, v-obei die Wärmeverluste am geringsten sindo Dieses Temperaturprofil l-ißt sich erzeugen, indem man die Abwärme mit höchster Temperatur in die unteren Speicherzonen leitet und die mit niedriger Temperatur in die oberen Speicherbereiche. Außerdem läßt sich die Einspeicherung auch so durchführen, daß man die unteren Speicherzonen zuerst und die oberen erst spät mit Färme beschickt und bei der Entnahme in umgekehrter Reihenfolge verfährt.

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Um diese waagrechten Kanäle aber herzustellen, müßte man erst breite Querschächte an den Seitenflächen des Speiehers anlegen, von denen aus man die waagrechten Kanäle vortreibt. Das wird in den meisten Fällen jedoch nur mit hohen Kosten möglich sein.

Diese Querschächte an den Seitenflächen des Speichers lassen sich einsparen, wenn man die Kanäle leicht schräg zur Erdoberfläche anordnet, so daß man sie unmittelbar von der Brdoberfläche aus bohren kann. Man kann hier aber auch zunächst flache und schmale Schächte in Längsrichtung der Kanäle ausheben und von diesen aus die schrägen Kanäle in den Boden treiben; auf der Sohle des Längsschachtes legt man dann eine waagrecht laufende Verbindungsleitung, die die oberen Kanalenden zusammenfaßt. Mit dieser Speicherausführung kann man annähernd dasselbe Temperaturprofil erreichen, wie bei einem Speicher mit waagrecht laufenden Kanälen.

Eine dritte Ausführungsform besteht schließlich darin, die Kanäle senkrecht zur Erdoberfläche anzuordnen. Das Medium wird hierbei in einem doppeIwandigem oder einem U-Rohr in einer Umkehrströmung zunächst nach unten und dann wieder nach oben geführte Diese Ausführung ist bohrtechnisch wohl am günstigsten, hat jedoch wärmetechnisch den Nachteil, daß sich hier eine von oben nach unten ansteigende Temperatur nur mit zusätzlichen Mitteln erreichen läßt.

Eine Möglichkeit, dieses Temperaturgefälle zu erzielen, besteht darin, daß man die Kanäle verschieden tief bohrt und die kurzen mit kälterem, die längeren mit wärmerem Medium beschickt. Eine weitere Möglichkeit stellt das Anbringen von Absperrventilen in den Kanälen dar_o Mit diesen Ventilen, in passender Höhe angebracht, läßt sich erreichen, daß das Medium nicht über die volle Lange des Kanals strömt, sondern nur in seinem oberen Teil, so daß man die Strömung kälteren Mediums auf diesen oberen Kanalteil beschränken kann. Mit einem zusätzlichen Rohrmantel

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im oberen Kanalteil ließe sich, eine wahlweise Durchströmung des oberen bzw« unteren Kanalaußenmantels erreichen,.

Eine dritte Möglichkeit, ein senkrechtes Temperaturgefalle aufzubauen, bietet sich schließlich in einer Isolierung des oberen Kanalteils_o ]?ührt man diese Isolierung sehr schwach aus, so wird der Wärmestrom vom Kanal in die umgebende Erde nur mäßig verringert, was einen langsameren Temperaturanstieg in diesem Bereich und damit niedrigere Temperaturen ergibt. Läßt man die Isolierstärke von unten nach, oben kontinuierlich anwachsen, so erhält man allmählich nach oben abnehmende Temperaturen ·

Eine sehr einfache Ausführungsform des Speichers ergibt sich, wenn dieser in einem Berg angelegt wird. Dann kann man die Kanäle einfach quer durch den Berg führen; ein wärmetechnisch günstiges Temperaturprofil läßt sich dann zumindest teilweise dadurch verwirklichen, daß man durch geeignete Führung des Mediums dafür sorgt, daß die Temperatur im Berginnern am höchsten und in den äußeren Bereichen am niedrigsten ist«,

Bei der zuerst genannten Ausführungsform des Speichers mit waagrechten Kanälen kann der an den Speicherseiten durchlaufende Querschacht eingespart werden, wenn mehrere der waagrechten Kanäle strahlenförmig von einem gemeinsamen Zentralschacht aus vorgetrieben werden. Man benötigt dann anstelle des durchlaufenden Querschachts nur eine Anzahl punktweise angeordneter Einzelschächte. Diese Ausführung hat jedoch den sehr großen Nachteil, daß dabei der Kanalabstand mit der Entfernung vom Zentralschacht aus zunimmt, was wärmetechnisch ungünstig ist·

Zur Versorgung dieses Kanalsystems mit dem wärmeübertragenden Medium müssen noch Sammelleitungen angelegt werden· Diese werden bei waagrecht oder schräg laufenden Kanälen in senkrecht in den Boden getrieoenen Sammelschächten geführt und verbinden die jeweils untereinander liegenden Kanäle„ Die Verbindung der

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Kanäle mit den Sammelleitungen wird zweckmäßigerweise mit kleinen Spezialgeräten hergestellt, die sich von oben aus bedienen lassen; dann können die senkrechten Sammelschächte sehr kleinen Durchmesser haben, der weit unter Mannlochgröße liegt.

Bei senkrechten oder quer durch den Berg getriebenen Kanälen können die Sammelleitungen einfach in genügender Tiefe parallel zur Erdoberfläche verlegt werden_o

Pur die Anordnung der Kanäle spielt auch ihr Abstand untereinander eine wesentliche Rolle. Dieser Abstand ist die maßgebliche Größe für die Aufheizgeschwindigkeit des Speichers und muß daher so gewählt werden, daß die Wärme in der vorgegebenen Zeit eingespeichert und wieder entnommen werden kann» Außerdem läßt sich über den Abstand auch die Temperatur des Speichers beeinflussen, da er bei engerem Abstand schneller auf die beim Aufheizen - höhere Temperatur des Mediums gebracht werden kann. Damit läßt sich der Speicher unterschiedlichen Anforderungen an Einspeicherung und Wärmeentnahme anpassen«, So wird z.Bo im Winter an wenigen sehr kalten Tagen besonders viel Wärme mit hoher Temperatur benötigt. Sieht man nun im Speicher einen Bereich mit engeren Kanalabständen vor, so kann dort beim Einspeichern eine höhere Temperatur erreicht werden und andererseits läßt sich die Wärme hier wieder rasch entnehmen. Der Ausgleich der Temperatur im Speicher erfolgt wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit des Erdbodens so langsam, daß sich Zonen mit unterschiedlicher Temperatur über lange Zeit aufrechterhalten lassen. Außerdem läßt sich in Speicherbereichen mit engen Kanalabständen die Wärme auch kurzfristig speichern bzw« entnehmen, so daß der Speicher auch für andere Aufgaben eingesetzt werden kann, die eine kurz- oder mittelfristige Wärmespeicherung erfordern«

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Ein wesentlicher Punkt des Verfahrens ist der Schutz des Speichers vor Wärmeverlusten. Hier zeigt sich, daß wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit des Erdbodens keine Isolierung erforderlich ist«

So kann an der Unterseite des Speichers nur in den ersten Betriebsjahren Färme in nennenswertem Maß abfließen. Dann jedoch haben sich wegen der geringen Wärmeableitung die unter dem Speicher befindlichen Bodenschichten allmählich soweit aufgeheizt, daiä sich hier eine Art pendelndes Gleichgewicht zwischen Speicher und darunterliegenden Schichten einstellt: wird der Speicher im Sommer aufgeheizt, so strömt Wärme nach unten ab und heizt die unter ihm liegenden Schichten auf; im Winter kühlt sich der Speicher bei Wärmeentnahme wieder ab und die Wärme strömt nun aus diesen Schichten wieder in den Speicher zurück. Dieser Vorgang spielt sich in einem sehr engen Bereich unterhalb des Speichers ab und es geht nicht nur fast keine Wärme verloren, sondern es wird sogar die Speicherkapazität noch um die im Winter zurückfließende Wärme vergrößert.

An den Seitenflächen des Speichers sind die Verluste ebenfalls sehr gering, da hier bei größeren Speichern die Fläche relativ klein ist und sich teils eine ähnliche Pendelbewegung einstellt wie an der Unterseite, teils aber auch der Y/eg der Wärme an die Oberfläche so groß ist, daß nicht viel Wärme abströmen kann.

Spürbare Wärmeverluste können daher lediglich durch Abströmen der Wärme an die Erdoberfläche eintreten,, Legt man jedoch den Speicher in genügendem Abstand von der Erdoberfläche - d.h» in mehreren Metern Tiefe - an, dann läßt sich auch dieser Verlust in engen Grenzen halten.

Neben diesen Verlusten durch Wärmeleitung kann Wärme auch durch eindringendes Regenwasser und querströmendes Grundwasser abgeführt werden. Diese Verluste lassen sich jedoch durch einfache Maßnahmen weitestgehend unterbinden» So kann man das Regenwasser in einiger Tiefe durch Drainagen abfangen und dann zusätzlich soweit aufheizen, daß es im Kraftwerk zur Deckung von Wasserverlusten verwendet und außerdem als Heißwasser an die

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Verbraucher geleitet werden kann. Da das Regenwasser dabei die nach oben abströmende Wärme aufnimmt, wird damit sogar noch eine zusätzliche Verminderung des Oberflächenverlustes also eine Art "Isolierwirkung" - erreicht. In gleicher V/eise läßt sich mit dem Grundwasserstrom verfahren, sofern man hier nicht vorzieht, das Grundwasser in genügender Entfernung vom Speicher abzufangen und es als Trinkwasser zu verwenden oder es an der Abströmseite wieder in den Boden einzuregnen d

In ähnlicher V/eise läßt sich der Oberflächenverlust noch dadurch verringern, daß man zwischen Speicher und Erdoberfläche noch eine oder mehrere Rohrlagen einbringt, durch die man kaltes Wasser strömen läßt. Dieses nimmt die vom Speicher nach oben abströmende Wärme auf, erwärmt sich und kann dann durch zusätzliche Wärmezufuhr ebenfalls in Heißwasser verwandelt und an die Verbraucher abgegeben werden,,

Mit dem Grundwassergehalt des Speichers eng verknüpft ist die Frage nach der maximalen Speichertemperatur„ Enthält der Speicher noch Grundwasser in größerer Menge, so kann die maximale Temperatur nicht über dessen Verdampfungstemperatur hinaus erhöht werden. Da diese Verdampfungstemperatur jedoch mit dem mit der Tiefe zunehmenden Bodendruck ansteigt, können weit höhere Temperaturen als 100 ⁰G erreicht werden. Für die Speicherung von Abwärme ergeben sich hier also keine Schwierigkeiten« Wird das Grundwasser aber völlig ferngehalten, etwa dadurch, daß man den Speicher zusätzlich zu den Drainagen an den Seiten und zur Oberfläche hin mit festen Wänden abschirmt, so kann die maximale Temperatur weit höher getrieben werden. Damit läßt sich der Speicher auch - mit Heißgasen beschickt - als Hochtemperaturspeicher für industrielle Zwecke einsetzen.

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Eine weitere Begrenzung der Speichertemperatur ergibt sieh allerdings durch die Nutzung der Erdoberfläche über dem Speicher, die keine übermäßige Erwärmung in ihrem Bereich duldet. Werden jedoch die obersten Speicherschichten nicht allzuhoch aufgeheizt und ist ihr Abstand zur Erdoberfläche groß genug, dann bleibt die Aufheizung der oberflächennahen Erdschichten so gering, daß keine Störungen für den Pflanzenwuchs, sondern eher eine leichte Förderung zu erwarten ist. Bei der Nutzung als Abwärmespeicher entstehen hier keinerlei Probleme; lediglich bei der Nutzung als Hochtemperaturspeieher müßten zusätzliche Schutzmaßnahmen getroffen werden.

Das hier beschriebene Verfahren zur Speicherung von Wärme bietet also eine Reihe von Vorteilen, die mit anderen Speichermethoden nicht erreicht werden_o

Zunächst muß der Speicher nicht in üblicher Weise als Bauwerk oder sonstwie künstlich errichtet werden, sondern es genügt, im vorhandenen Gelände ein unterirdisches Netz von Kanälen anzulegen, wodurch die Baukosten des Speichers sehr niedrig werden. Als nächstes ergibt sich aus dieser unterirdischen Anlage, daß damit dem Speicher so gut wie keine äußeren Begrenzungen gesetzt sind, so daß er über praktisch beliebig große Räume ausgedehnt werden kann und sich fast beliebige Wärmemengen speichern lassen. Ferner ist eine Isolierung des Speichers nicht erforderlich und die Speichertemperatur kann für die Speicherung von Abwärme ausreichend hoch gewählt werden. Pur anderweitige Nutzung läßt sich mit geringen Mitteln ebenfalls eine befriedigende Lösung finden.

Der Speicher stellt auch keinerlei Sicherheitsrisiko dar, sondern bietet im Gegenteil ein Höchstmaß an Sicherheit bei der Versorgung von großen Städten mit Heizwärme. Werden diese mit Abwärme aus einem Kraftwerk versorgt, so kann bei Ausfall des Kraftwerks der Speicher den Wärmebedarf der Stadt über lange Zeit hinaus decken.

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Schließlich aber beeinträchtigt der Speicher weder das Landschaftsbild noch behindert er die Nutzung des Bodens_o Er ist damit ausgesprochen umweltfreundlich und kann in mäßig bebautem Gebiet ebenso angelegt v/erden, wie unter landwirtschaftlich genutzten Flächen oder sogar unter Wäldern, Darüber hinaus kann er in Bergen, Hügeln, Abraum- oder Müllhalden angelegt werden und ist damit auch von der Greländeform unabhängig.

Damit kann auch andererseits ein mit dem Speicher verbundenes Großkraftwerk (Kernkraftwerk) nunmehr unabhängig vom Kühlwasser eines Flusses und unbeeinflußt durch die Schadwirkungen eines Naßkühlturmes am jeweils günstigsten Ort errichtet werden, So ist es auch möglich, derartige Kraftwerke in angemessener Entfernung von Ballungszentren zu errichten und diese sowohl mit Strom wie mit billiger Abwärme zu versorgen. Der Speicher kann dadurch entscheidend dazu beitragen, die Versorgung mit elektrischer Energie und mit Heizwärme langfristig zu sichern und gleichzeitig durch vermehrten Einsatz von Kernenergie die Vorräte an fossilen Brennstoffen zu strecken„

Die wesentlichen Konstruktionsmerkmale des Speichers gehen aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele anhand von Figuren hervor.

Figur 1 zeigt einen Speicher mit waagrechten, parallel zur Erdoberfläche laufenden Kanälen. Das vom Kraftwerk kommende wärmeübertragende Medium tritt bei 1 in den Speicher ein und wird über die Sammelleitung 2 in die Kanäle 3 eingeleitet. Nachdem es diese durchströmt und seine Wärme an das umgebende Erdreich 6 abgegeben hat, gelangt es durch die gegenüberliegende Sammelleitung 4 aus dem Speicher heraus und wird bei 5 zum Kraftwerk zurückgeführt» Dieses Strömungsbild gilt für die Einspeicherung der Wärme. Bei Entnahme der Wärme wird der Speicher in umgekehrter Richtung durchströmt, wobei das Medium,

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vom Verbraucher kommend, "bei 5 in den Speicher eintritt und bei 1 zum Verbraucher zurückgeführt wird. Mit Absperrventilen 7 kann das wärmeübertragende Medium so auf die einzelnen Kanäle 3 verteilt werden, wie es zur günstigsten Speicherung nötig ist»

Die Kanäle 3 werden von senkrechten Kanälen 8 aus vorgetrieben, die auch die Sammelleitungen 2 bzw. 4 aufnehmen.

Der gesamte Speicher kann aus mehreren aneinandergereihten gleichartigen Zellen bestehen, da sich die Kanäle 3 nicht in beliebiger Länge herstellen lassen.

!Figur 2 zeigt einen Speicher mit schrägliegenden Kanälen. Auch hier fließt das wärmeübertragende Medium bei der Einspeicherung Von Wärme wieder, bei 1 vom Kraftwerk kommend, über die Sammelleitung 2 in die Kanäle 3 und durch die Sammelleitungen 4 und 9 über 5 zum Kraftwerk zurück; bei der Wärmeentnahme nimmt es den umgekehrten Weg, wobei das Kraftwerk mit einem Verbraucher vertauscht wird. Die waagrechte Sammelleitung 9 kann entweder vom senkrechten Schacht 8 aus vorgetrieben oder am Boden eines Längsschachtes verlegt werden, der nach der Verlegung wieder zugeschüttet wird. Beim Betrieb des Speichers dient diese Leitung zugleich als wärmeübertragender Kanal. Die Absperrventile 7 dienen auch hier zur Steuerung des wärmeübertragenden Mediums entsprechend den Erfordernissen günstigster Speicherung.

Die senkrechten Schächte 8 können hier wesentlich kleiner sein als in ilgur 1, da sie nur der Aufnahme der Sammelleitungen 2 bzw, 4 dienen. Die Kanäle 3 werden von der Erdoberfläche oder von der Sohle des für die Leitung 9 ausgehobenen Längsschachtes aus vorgetrieben. Der Speicher besteht wiederum aus einzelnen aneinandergereihten gleichartigen Zellen, die hier u.U. kürzer sein müssen als in Ausführung nach Figur 1, weil sonst wegen der Schräglage der Rohre möglicherweise zu tief gebohrt werden müßte.

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Figur 3 zeigt einen Speicher mit senkrechten Kanälen. Das wärmeübertragende Medium kommt bei 1 vom Kraftwerk und strömt über die Sammelleitung 2 in das innere Rohr des Kanals 3» wird am Boden umgelenkt und fließt durch das Außenrohr wieder zur Sammelleitung 4 und von da über 5 zum Kraftwerk zurück» Bei der Wärmeentnahme wird auch hier wieder die Strömungsrichtung vertauscht, wobei an die Stelle des Kraftwerks ein Verbraucher tritt. Mit Absperrventilen 7 kann das wärmeübertragende Medium auf die einzelnen Bereiche des Speichers verteilt werden«. Mit zusätzlichen Absperrventilen 10 in den Kanälen 3 läßt sich erreichen, daß das wärmeübertragende Medium nicht über die volle länge des Kanals 3 strömt, sondern nur im oberen Teil, um damit ein Temperaturgefälle senkrecht zur Erdoberfläche aufzubauen. Mit einem zusätzlichen Rohrmantel 11 im oberen Kanalteil und Absperrventilen 12 läßt sich das Medium so führen, daß es entweder nur im oberen oder nur im unteren Kanalteil durch den Außenmantel strömt und damit unmittelbaren Wärmekontakt mit der Umgebung hat«

Eine ähnliche Wirkung läßt sich mit der Isolierung 13 erreichen. Die mit ihr erzielte Wärmedämmung bewirkt einen langsameren Temperaturanstieg in dem von ihr abgedeckten Speicherbereich und durch die kontinuierliche Zunahme der Isolierstärke nach oben bzw. unten läßt sich erreichen, daß die Temperatur nach oben bzw· unten kontinuierlich abnimmt„

Die Sammelleitungen 2 und 4 werden am Boden eines längsschachtes verlegt, der nach Verlegung wieder zugeschüttet wird. Sie müssen nicht als Doppelrohr, sondern können auch als zwei parallel laufende Rohre ausgeführt werden»

Die Kanäle brauchen nicht alle gleich lang zu sein, sondern können der Beschaffenheit des Bodens und wärmetechnischen Erfordernissen angepaßt werden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche 2 A A 5 2 8

   ^/1.) Verfahren zur Speicherung von Wärme nach Patentanmeldung P 24 00 460.2, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmespeicherndes Material innere Schichten von naturbelassenem oder künstlich aufgeschüttetem Erdreich oder anderem Material (Schutt, Abraum, Müll o.dgl.) verwendet werden und daß in diesen Schichten Kanäle verlegt werden, durch die ein wärmeübertragendes Medium geschickt wird, das die Wärme einträgt und sie wieder entnimmt.

   Wärmespeicher für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeübertragende Medium in Kanälen beliebigen Querschnitts geführt wird und daß die Kanäle mit Auskleidungen (z.B. Rohren) versehen oder auch blank, d₀h_o ohne Auskleidungen belassen werden.

   Wärmespeicher für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle in beliebiger Richtung in den Boden eingebracht werden und daß sie vom wärmeübertragenden Medium in einer Richtung oder auch - in doppelwandigen Kanälen in einer Umkehrströmung mit Richtungsumkehr durchströmt werden können»

   Färmespeicher für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle im gleichen Speicher unterschiedliche Abstände haben können, um die jeweils günstigsten Speicherbedingungen verwirklichen zu können_o

   Wärmespeicher für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle verschiedene Richtungen zueinander haben können (parallel, fächerförmig oder sich überkreuzend) und daß sie von durchlaufenden Schächten, von einzelnen lochschächten oder von der Erdoberfläche aus in den Boden getrieben werden können.

   Färmespeicher für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch in den Kanälen eingebaute Absperrorgane die einzelnen Speicherbereiche mit Medium verschiedener Temperatur beschickt werden können<>

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   7. Wärmespeicher für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausführung der Kanäle senkrecht zur Erdoberfläche Teile der Kanäle eine Wärmeisolierung mit unterschiedlicher Wärmedämmung (13) erhalten können, durch welche die Aufheizung der Außenbereiche des Speichers verzögert wird, so daß eine Temperaturverteilung entsteht, mit der die WärmeVerluste verringert werden können.

   8. Wärmespeicher für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Außenbereich des Speichers befindlichen Kanäle eine Wärmeisolierung erhalten können, durch welche die Aufheizung der Außenbereiche des Speichers verzögert wird, am so daß eine Temperaturverteilüng entsteht, mit der die Wärmeverluste verringert werden können.

   9β Wärmespeicher für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eindringendes Regenwasser oder querströmendes Grundwasser durch Drainagen im Speicherbereich abgefangen wird und daß dieses bereits erwärmte Wasser durch anschließendes weiteres Aufheizen in nutzbares Heißwasser verwandelt wird_o

   10. Wärmespeicher für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Verlusten an seinen Begrenzungsflächen zusätzliche Kanäle angelegt werden, durch die kaltes Wasser geschickt wird, das sich durch die aus dem Speicher abströmende Wärme erwärmt und das dann durch weiteres Aufheizen in nutzbares Heißwasser verwandelt wird»

   11. Wärmespeicher für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den Begrenzungsflächen einströmendes Wasser in genügender Entfernung vom Speicher durch Drainagen abgefangen und als Trinkwasser verwendet oder an anderer Stelle so in den Boden zurüekgelejtet wird, daß es nicht mehr in den Speicher einströmen kann₀

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