DE4131990A1 - Anlage zur gewinnung von elektrischer energie aus erdwaerme - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Erdwärme.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, alternative Energiequellen zu den heute vorhandenen konventionellen Energiequellen, wie Kohle, Öl, Wasser, Wind aufzuschließen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anlage zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Erdwärme gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Energieumwandlung vor Ort in elektrische Energie zu schaffen unter Ausnutzung der in größeren Erdtiefen reichlich vorhandenen Erdwärme. Hierzu ist Voraussetzung, einen tiefen Schacht zu erstellen, der 3000 bis 5000 m tief sein kann, um in einen Bereich der Erdwärme zu gelangen, bei dem Flüssigkeiten, wie Wasser, unmittelbar in die Dampfphase überführt werden können. Hierbei können zusätzlich Wärmetauscher eingesetzt werden. Ein Schema für die Durchführung der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung in Fig. 1 dargestellt. Von der Erdoberfläche 0 wird die Rohrleitung 1 durch einen nicht näher dargestellten Schacht bis in die gewünschte Tiefe durch das Erdreich 3 geführt. Die Rohrleitung 1 kann mit ein oder mehreren Druckausgleichsstationen, -Ventilen 2 ausgerüstet sein.

Am Ende des Schachtes vor Ort sind in einem Energiezentrum zum Beispiel eine oder mehrere Dampfturbinen 3 mit über Antriebe 4 angeschlossenen Generatoren 5 angeordnet. Vom Generator 5 geht die Stromleitung 6 wieder zurück an die Erdoberfläche und von hier an das Verteilernetz. Durch die Rohrleitung 1 wird beispielsweise Wasser in Pfeilrichtung P1 in die Tiefe geleitet, bis eine Temperatur über dem Siedepunkt erreicht wird. Der entstehende Dampf wird in einem der Dampfturbine 3 vorgeschalteten Dampfkessel gesammelt und dann hiermit die Dampfturbine 3 angetrieben.

Der aus der Dampfturbine entweichende Wasserdampf wird über die Rohrleitung B nach oben abgeleitet und in eine Kondensations­ station 7 geleitet, wobei das Kondenswasser dann wieder über die Rückführleitung 9 in den Dampfkessel mittels Ventilsystemen zurückgeführt wird.

Die Energiegewinnungsanlage mit Dampfturbine und Generator ist in einer solchen Erdtiefe anzuordnen, wo eine zur Verdampfung von Wasser als Betriebsmittel ausreichende Erdtemperatur herrscht.

Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit, Materialschonung und Verringerung der thermischen Belastung des Bedienungsperso­ nals wird in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anlage eine zweistufige Erwärmung gemäß Patentanspruch 2 für den Dampf, bzw. Wasser vorgeschlagen. Für diese Anlage ist die Unterbringung des Dampfkessels bereits in geringeren Erd­ tiefen möglich, in denen durch die Erdwärme noch keine Ver­ dampfung des zugeführten Wassers eintritt, sondern nur eine erhebliche Erwärmung erreicht wird. Die Differenzwärme für die Verdampfung wird mittels einer zweiten Flüssigkeits­ leitung, die parallel zur Wasserleitung installiert wird, erreicht. Die zweite Flüssigkeitsleitung wird z. B. mit Öl oder Glycerin betrieben. Das vorgewärmte Öl wird durch die Schwerkraft komprimiert, wodurch eine ausreichende Temperatur­ erhöhung bis über den Siedepunkt von Wasser erreicht wird, die ausreicht, um das Wasser im Wärmetauschsystem in den Dampfzustand zu überführen.

Die zweite in die Erdtiefe geleitete Flüssigkeit liefert also die noch erforderliche Differenzwärme, um den Dampf­ kessel zum Sieden zu bringen.

Die Turbine und der Generator werden sowohl aus Kostengründen als auch zur Materialschonung und Verbesserung des Arbeits­ klimas bevorzugt in höheren Erdschichten als der Dampfkessel untergebracht. In Fig. 2 ist eine derartige zweistufige Anlage schematisch skizziert.

Neben der Wasserleitung 1 ist die zweite Flüssigkeitsleitung 11 für z. B. Öl vom Schacht in die Erdtiefe hin zur Sohle T1, wo auch der Dampfkessel 3a sich befindet, installiert. Das Öl wird in Richtung P2 in die Tiefe geführt und erwärmt sich zusätzlich durch die Kompression infolge der Ölsäule. Das Öl wird in einem Mantel 12 um den Dampfkessel 3a zum Erhitzen des Wassers der Wasserleitung 1 über den Siede­ punkt hinaus geleitet.

Der im Dampfkessel 3a erzeugte Dampf wird über die Hochdruck­ leitung 10 zu der Dampfturbine 3b geführt, die auf einer wesentlich über der Sohle T1 liegenden Sohle T2 unterge­ bracht ist. Die Dampfturbine 3b bildet zusammen mit dem Generator 5 die Energiestation, die Stromleitung 6 führt zum überirdischen Verteilernetz, der Dampf über die Konden­ satorstation 7 wieder als Kondensat über die Kondensatleitung 9 zum Dampfkessel 3a.

Claims (2)

1. Anlage zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Erdwärme, bei der ein Dampfkessel mit Dampfturbine und Generator vor Ort in einer Erdtiefe von 1000 m und mehr bis etwa 3000 m oder mehr am Boden eines Schachtes angeordnet ist und mittels einer bis auf den Boden des Schachtes reichenden Zuleitung mit Wasser versorgbar ist, das mittels der am Schachtboden herrschenden Erdwärme und gegebenenfalls in Verbindung mit Wärmetauschern in den Dampfzustand über­ führbar ist, in dem Dampfkessel sammelbar und von hier zum Betreiben der Dampfturbine verwendbar ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Flüssigkeitsleitung für eine Flüssigkeit mit einem höheren Siedepunkt als Wasser parallel zur Wasserleitung bis zum Dampfkessel verlegt ist und nun der Dampfkessel als Flüssigkeitsmantel zum Wärmetausch geführt ist, wo bei die den Dampfkessel umgebende Flüssigkeit eine über dem Siedepunkt von Wasser liegende Temperatur aufweist und das durch Erdwärme bis unterhalb des Siedepunktes vorgewärmte Wasser in den Dampfzustand überführt, daß vom Dampfkessel eine wärmeisolierte Dampfleitung in höhere Erdschichten zu einer Energiestation mit Dampf­ turbine und Generator führt, sowie eine Rückleitung für für das Kondenswasser zum Dampfkessel vorgesehen ist.