DE4319111A1 - Verfahren und Anordnung zur Nutzung von Erdwärme für Heizzwecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung mit deren Erdwärme für Heizzwecke genutzt werden kann. Das trifft insbesondere für die Nutzung von Gesteinswärme zu, deren geothermische Tiefenstufe überproportionale Werte erreicht.

Die Nutzung von Erdwärme für Heizzwecke wird in mehreren Verfahren und Anordnungen beschrieben und vorgeschlagen. So wird beispielsweise ein Verfahren zur Nutzung geothermischer Wärme in der DD-PS 2 14 642 beschrieben. Hierbei sind natürliche und/oder bergmännisch aufgefahrene Hohlräume in Tiefen von 200 m bis 1500 m zu nutzen. Diese Hohlräume werden mit einer Flüssigkeit geflutet. Dazu sind mehrere Einspeise- und Entnahmesonden einzubringen. Die Flüssigkeit wird dabei als Primärkreis zur Wärmeübertragung genutzt.

Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die Flüssigkeit aus dem Gestein chemische Substanzen herauslöst, die die Flüssigkeit korrosiv werden läßt. Das erfordert den Einsatz korrosionsfester Materialien, die somit auch kostenaufwendig sind. Ein weiterer Nachteil kann darin bestehen, in dem Flüssigkeitsverluste entstehen, die durch Risse im Gestein verursacht werden.

Ein weiteres Verfahren zur Gewinnung von Erdwärme aus heißem Tiefengestein ist das "hot dry rock" Verfahren. Dabei handelt es sich um ein hydraulisches Aufbrechen des kristallinen Gesteins zur Schaffung großflächiger Hohlräume in meist wasserundurchlässigen Untergrund. Die durch das Aufbrechen entstandenen Spalten dienen als Wärmetauscher, in dem eine Injektionsbohrung eingebracht wird, durch die dann Wasser hinabgepumpt wird. Durch eine Zweitbohrung steigt das Kreislaufwasser in form von Heißwasser an die Erdoberfläche zurück. Die beiden Bohrungen liegen zwischen 20 und 50 Meter voneinander entfernt und sind durch Rohre zu einem Kreislaufsystem verbunden.

Auch bei diesem Verfahren ist zu erwarten, daß das Wasser chemische Substanzen aus dem Gestein herauslöst und korrosiv wird, was ebenfalls den Einsatz korrosionsfestem Material zur Folge hat. Darüber hinaus können auch hierbei Wasserverluste auftreten, da sich durch die Auskühlung des Gesteins zu weiteren Gesteinsspannungen weitere Spalten bilden können.

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren abzuleiten und eine Anordnung zu schaffen, mit deren Hilfe vorhandene Erdwärme für Heizzwecke genutzt werden kann. Dabei geht es weitgehend um die Nutzung der Gesteinswärme deren geothermische Tiefenstufe überproportionale Werte erreicht.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, in dem neutrales kaltes Wasser in eine Tiefbohrung eingeleitet wird. Beim Prozeß der Einleitung des Wassers wird dieses erwärmt. Die Erwärmung entspricht dem Mechanismus der dreidimensionalen Wärmegleichung. Das erwärmte Wasser wird nachfolgend nach dem Prinzip eines Wasserverdränungsspeichers aus der Tiefbohrung entnommen und direkt einer Heizungsanlage zugeführt. Der Rücklauf aus der Heizungsanlage wird anschließend wieder in die Tiefbohrung eingeleitet. Der Kreislauf des Wassers wird in mengenkonstanter Fahrweise geführt, sodaß die Endtemperatur des Wassers zeitlich unbegrenzt konstant bleiben kann.

Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens sieht eine Tiefbohrung vor, in die eine unten geschlossene Doppelrohrtour eingebracht ist. Die inneren Rohrtour ist konzentrisch in eine äußere Rohrtour angeordnet und weist am unteren Teil Überströmöffnungen auf. Die äußere Rohrtour ist vorzugsweise, gut wärmeleitend metallisch ausgeführt, während die innere Rohrtour wärmegedämmt ist. Der Querschnitt des Ringraumes zwischen der inneren und der äußeren Rohrtour entspricht dem Querschnitt der inneren Rohtour.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß das Kreislaufwasser keine chemischen Substanzen aus dem Tiefengestein heraus lösen kann und damit die Korrosion der Heizungsanlage verringert wird. Damit verringern sich auch die Kosten für diese Anlage, da es nicht mehr erforderlich ist, über Wärmetauscher, die zusätzliche Wärmeverluste bringen würden, den Heizkreislauf aufzutrennen. Eine weitere Einsparung besteht darin, daß für die Aufrechterhaltung des Heizungskreislaufes obertägig installierte Umwälzpumpen eingesetzt werden. Erfolgt eine geringere Wärmeabnahme, erhöhen sich die Rücklauftemperaturen. Dies führt dazu, daß sich die oberen Teile der Bohrung aufwärmen und diese Überschußwärme als Speicher für niedrige Außentemperaturen zur Verführung stehen.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt dazu die Figur eine Tiefbohrung, in die eine Doppelrohrtour eingebracht ist.

Bezugszeichenliste

1 Bodenkörper
2 Bohrung
3 Äußere Rohrtour
4 Innere Rohrtour
5 Einströmrohr kalt
6 Ausströmrohr warm
7 Heizeinrichtung

Claims (5)

1. Verfahren zur Nutzung von Erdwärme für Heizzwecke mittels Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß neutrales kaltes Wasser in einen Kreislauf in eine Tiefbohrung eingeleitet wird, wobei das Wasser während der Einleitung in die Tiefbohrung durch das heiße Tiefengestein erwärmt, das erwärmte Wasser der Tiefbohrung entnommen und direkt einer Heizungsanlage zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erwärmte Wasser nach dem Prinzip eines Wasserverdrängungsspeichers entnommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kalte Wasser entsprechend dem Mechanismus der dreidimensionalen Wärmegleichung erwärmt wird.

4. Anordnung zur Nutzung von Erdwärme für Heizzwecke mittels Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Tiefbohrung eine unten geschlossene Doppelrohrtour eingebracht ist, wobei die innere konzentrisch angeordnete Rohrtour Überströmöffnungen zur äußeren Rohrtour aufweist und wärmegedämmt ausgeführt ist, wobei die äußere Rohrtour wärmeleitend und vorzugsweise metallisch ausgeführt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Ringraumes zwischen innerer und äußerer Rohrtour dem Querschnitt der inneren Rohrtour entspricht.