DE4319111C2 - Verwendung einer Sonde aus einer unten geschlossenen Doppelrohrtour - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Sonde aus einer unten geschlosse­ nen Doppelrohrtour, mit der Erdwärme für Heizzwecke genutzt werden kann. Das trifft insbesondere für die Nutzung von Gesteinswärme zu, deren geother­ mische Tiefenstufe überproportionale Werte erreicht.

Die Nutzung von Erdwärme für Heizzwecke wird in mehreren Verfahren und Anordnungen beschrieben und vorgeschlagen. So wird beispielsweise ein Ver­ fahren zur Nutzung geothermischer Wärme in der DD-PS 214 642 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 ein­ zubringen. 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 kostenauf­ wendig sind. Ein weiterer Nachteil kann darin bestehen, in dem Flüssigkeits­ verluste entstehen, die durch Risse im Gestein verursacht werden.

Ein weiteres Verfahren zur Gewinnung von Erdwärme aus heißem Tiefenge­ stein ist das "hot dry rock" Verfahren. Dabei handelt es sich um ein hydrauli­ sches Aufbrechen des kristallinen Gesteins zur Schaffung großflächiger Hohl­ räume in meist wasserundurchlässigen Untergrund. Die durch das Aufbrechen entstandenen Spalten dienen als Wärmetauscher, in dem eine Injektionsboh­ rung eingebracht wird, durch die dann Wasser hinabgepumpt wird. Durch eine Zweitbohrung steigt das Kreislaufwasser in Form von Heißwasser an die Erd­ oberfläche zurück. Die beiden Bohrungen liegen zwischen 20 und 50 Meter voneinander entfernt und sind durch Rohre zu einem Kreislaufsystem verbun­ den.

Auch bei diesem Verfahren ist zu erwarten, daß das Wasser chemische Sub­ stanzen aus dem Gestein herauslöst und korrosiv wird, was ebenfalls den Ein­ satz 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.

In der DE 87 02 244 U1 wird eine Vorrichtung zum Austausch von Wärme zwi­ schen einer Speichermasse und einem mit dichten Wandungen, von der Spei­ chermasse getrennten Fluidum, beschrieben.

Zur Erschließung der Speichermassen sind Bohrungen bis einige Hundert Meter Tiefe nötig. Die Vorrichtung ist für die Wärmegewinnung aus Tiefbohrungen nicht vorgesehen. Der eingesetzte Kunststoff weist darauf hin, daß die be­ schriebene Vorrichtung nicht für Tiefbohrungen geeignet ist. Den in der Tiefe herrschende Druck würde der Kunststoff nicht standhalten.

Die DE 30 33 255 A1 beschreibt Rohrsonden zum Gewinnen von Erdwärme, die mit einem Rammbohrgerät in die Erde getrieben werden. Damit sind keinesfalls Tiefen erreichbar, wie sie in der Geothermie notwendig sind, um Erdwärme im eigentlichen Sinne zu nutzen. Die Sonden, die aus Kunststoff bestehen, halten den in Tiefbohrungen herrschenden Druck nicht stand. Somit können diese Sonden nur in erdoberflächennahen Erdschichten verwendet werden.

In der DE 30 16 456 A1 sind Wärmetauschelemente beschrieben, welche aus dem Erdboden Wärme aufnehmen, aber auch Wärme zum Speichern an den Erdboden abgeben. Sie sind mit einer Einrammspitze versehen. Somit gelangen die Wärmetauschelemente durch Einrammen nur in erdoberflächennahe Schichten. Eine Anwendung der beschriebenen Erfindung für Tiefbohrungen vermittelt die Lehre nicht. Die verwendeten Wärmetauscherelemente würden den Druckverhältnissen in Tiefbohrungen nicht standhalten.

Bei einer in der DE 27 48 727 beschriebenen Lösung handelt es sich um ein Verfahren zum Speichern thermischer Energie mit niedriger Temperatur. Ange­ geben sind vorzugsweise 35°C, welche die den Absorber verlassende Träger­ flüssigkeit haben sollte. Um die thermische Energie im Erdbereich speichern zu können, muß das Erdreich eine niedrigere Temperatur aufweisen. Dieses nied­ rigere Temperaturniveau entspricht auch geringer Tiefe. Damit ist auch diese technische Lösung nur für das Gebiet der Flachbohrtechnik relevant, so daß ohne weiteres nicht auf Tiefbohrungen geschlossen werden kann.

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Möglichkeit aufzuzei­ gen, 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 die Aufgabe gelöst durch die Verwendung einer Sonde aus einer unten geschlossenen Doppelrohrtour, deren innere, konzentrisch an­ geordnete Rohrtour Überströmöffnungen zur äußeren Rohrtour aufweist und wärmegedämmt ausgeführt ist, wobei die äußere Rohrtour wärmeleitend und vorzugsweise metallisch ausgeführt ist und der Querschnitt des Ringraumes zwischen innerer und äußerer Rohrtour dem Querschnitt der inneren Rohrtour entspricht.

Beim Prozeß der Einleitung des Wassers wird dieses erwärmt. Die Erwärmung entspricht dem Mechanismus der dreidimensionalen Wärmegleichung. Das er­ wärmte Wasser wird nachfolgend nach dem Prinzip eines Wasserverdränungs­ speichers 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 mengenkon­ stanter Fahrweise geführt, so daß die Endtemperatur des Wassers zeitlich un­ begrenzt konstant bleiben kann.

Die Anordnung zur Verwendung einer Sonde zur Nutzung von Erdwärme mittels Wasser aus einer Tiefbohrung für Heizzwecke 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 wärmelei­ tend metallisch ausgeführt, während die innere Rohrtour wärmegedämmt ist. Der Querschnitt des Ringraumes zwischen der inneren und der äußeren Rohr­ tour entspricht dem Querschnitt der inneren Rohtour.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß das Kreislaufwasser keine chemi­ schen Substanzen aus dem Tiefengestein herauslösen kann und damit die Kor­ rosion der Heizungsanlage verringert wird.

Damit verringern sich auch die Kosten für diese Anlage, da es nicht mehr erfor­ derlich ist, über Wärmetauscher, die zusätzliche Wärmeverluste bringen wür­ den, 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.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

Bodenkörper

2

Bohrung

3

Äußere Rohrtour

4

Innere Rohrtour

5

Einströmrohr kalt

6

Ausströmrohr warm

7

Heizeinrichtung

Claims (2)

1. Verwendung einer Sonde aus einer unten geschlossenen Doppelrohrtour, deren innere, konzentrisch angeordnete Rohrtour Überströmöffnungen zur äu­ ßeren Rohrtour aufweist und wärmegedämmt ausgeführt ist, wobei die äußere Rohrtour wärmeleitend und vorzugsweise metallisch ausgeführt ist und der Querschnitt des Ringraumes zwischen innerer und äußerer Rohrtour dem Quer­ schnitt der inneren Rohrtour entspricht, zur Nutzung von Erdwärme mittels Wasser aus einer Tiefbohrung für Heizzwecke.

2. Verwendung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß neutrales, kal­ tes Wasser in einen Kreislauf in die Tiefbohrung eingeleitet wird, wobei das Wasser während der Einleitung in die Tiefbohrung durch das Tiefengestein er­ wärmt, das erwärmte Wasser der Tiefbohrung entnommen und direkt einer Hei­ zungsanlage zugeführt wird.