EP2362935A2

EP2362935A2 - Verfahren und vorrichtung zum nutzen von wärmeenergie, insbesondere zum erzeugen von elektrischem strom

Info

Publication number: EP2362935A2
Application number: EP07856835A
Authority: EP
Inventors: Yaver Demir
Original assignee: Demir Yakup
Current assignee: Demir Yakup
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2011-09-07
Also published as: WO2008074463A2; WO2008074463A3

Abstract

Bei dem Verfahren zum Nutzen von Wärmeenergie, insbesondere zum Erzeugen von elektrischem Strom, werden a) geothermische Wärmeenergie über wenigstens einen thermodynamischen Arbeitskreisprozess mit wenigstens einem Arbeitsmedium wenigstens einem Verbraucher, insbesondere wenigstens einer Turbine mit nachgeschaltetem Generator zur Umwandlung in elektrischen Strom, zugeführt wird, wobei ein bestimmter Arbeitstemperaturbereich des wenigstens einen Verbrauchers, insbesondere Generators, eingehalten wird, b) in der Sonnenstrahlung enthaltene Energie solarthermisch in Wärmeenergie umgewandelt wird und einem Wärmeübertragungs- und -speichersystem zugeführt wird, das wenigstens einen Teil der solarthermisch erzeugten Wärmeenergie dem thermodynamischen Arbeitskreisprozesses abhängig von dessen Bedarf zuführt und den anderen Teil der solarthermisch erzeugten Wärmeenergie in einem Tiefenspeicher in der Erdkruste zwischenspeichert.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM NUTZEN VON WÄRMEENERGIE, INSBESONDERE ZUM ERZEUGEN VON ELEKTRISCHEM STROM

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nutzen von Wärmeenergie, insbesondere zum Erzeugen von elektrischem Strom.

In bekannten solarthermischen Kraftwerken wird ein flüssiges Arbeitsmedium wie Wasser mittels, insbesondere durch Spiegel fokussierten oder konzentrierten, Sonnenlichts erwärmt und verdampft und mit dem erzeugten Dampf wird eine Dampfturbine zum Erzeugen elektrischen Stromes ange- trieben. Die zum Antreiben der Dampfturbine erforderlichen Arbeitstemperaturen sind von der Dampfturbine selbst und dem Arbeitsmedium und dessen Dampfdruckkurve abhängig und betragen bei Wasser typischerweise 300 ⁰C und mehr. In Zeiten ohne oder ohne genügend Sonnenlicht wie nachts oder bei niedrigem Sonnenstand, z.B. im Winter auf der nördlichen Hemi- Sphäre oder bei Bewölkung kann die erforderliche Arbeitstemperatur nicht erreicht werden und das solarthermische Kraftwerk steht still.

In bekannten geothermischen Kraftwerken wird die Erdwärme aus der Erdkruste über Wasser als Wärmemedium zur Stromerzeugung genutzt.

Wo keine natürlich zu Tage tretende heißen Quellen oder oberflächennahe geothermische Reservoirs vorhanden sind, wird eine Tiefenbohrung vorgenommen. Die Temperatur steigt im Durchschnitt pro Kilometer Tiefe um etwa 35 ⁰C bis 40 °C an, jedoch regional stark unterschiedlich.

In vulkanisch aktiven Gebieten ist mehrere hundert Grad Celsius heißes Wasser und Wasserdampf oder zumindest Gestein bereits in geringer Tiefe von weniger als 2000 m anzutreffen. In nicht vulkanisch aktiven Gebieten muss tiefer gebohrt werden, um höhere Temperaturen zu erreichen.

Bei sogenannten hydrothermalen Systemen wird heißes Wasser (Thermalwas- ser) über natürliche Grundwasserwege oder Grundwasserschichten zwischen zwei Bohrungen (Brunnen) zirkuliert.

Bei Hot-Dry-Rock-Systemen oder petrothermalen geothermischen Systemen werden im trockenen Gestein in einer Bohrung Risse und Klüfte erzeugt und es wird Wasser eingebracht und zwischen zwei tiefen Bohrungen zirkuliert.

Schließlich gibt es noch tiefe Erdwärmesonden, bei denen das Wärmeträgermedium, Wasser oder ein Wasser/Ammoniak-Gemisch in einem geschlossenen Kreislauf innerhalb einer Bohrung in einem Wärmeübertragungsrohr zirkuliert.

Sogenannte Organic Rankine Cycle- Anlagen (ORC) ermöglichen eine Nutzung von Temperaturen ab 80 ⁰C zur Stromerzeugung. Diese arbeiten mit einem organischen Medium, das bei relativ geringen Temperaturen verdampft. Dieser Dampf treibt über eine Turbine den Stromgenerator an.

Beim sogenannten Kalina-Verfahren werden Zweistoffgemische, so zum Beispiel aus Ammoniak und Wasser, als Arbeitsmedium verwendet. Ein solches Verfahren und System nach Kaiina ist beispielsweise aus US 2004/0148935 Al bekannt und ermöglicht die Nutzung von Wärme auf geringerem Tempe- raturniveau wie beispielsweise um die 150 ⁰C zum Antreiben einer Turbine zur Stromerzeugung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zum Nutzen von, insbesondere solarthermisch erzeugter, Wärmeenergie, insbesondere zum Erzeugen von elektrischem Strom (elektrischer Energie) anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 23 gelöst.

Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Dabei sind alle in den Ansprüchen und auch in der Beschreibung oder Zeichnung offenbarten Merkmale und Teilmerkmale in beliebiger Kombination miteinander kombinierbar, insbesondere auch die Merkmale der Verfah- rensansprüche entsprechend in Vorrichtungsansprüchen beanspruchbar und umgekehrt.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auch auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren

FIG 1 eine erste Ausführungsform eines Kraftwerkes gemäß der Erfindung und FIG 2 eine zweite Ausführungsform eines Kraftwerkes gemäß der Erfindung

jeweils in einem Anlagenschaubild schematisch dargestellt sind. Einander entsprechende Teile und Größen sind in FIG 1 und 2 mit denselben Bezugszeichen versehen.

Das Kraftwerk gemäß FIG 1 und FIG 2 lässt sich in drei Teilanlagen unter- teilen.

Auf der rechten Seite von FIG 1 ist ein geothermisches Kraftwerk 2 dargestellt, das die geothermische Wärmeenergie aus heißem Wasser aus einer Tiefenbohrung 5 in der Erdkruste zur Erzeugung von elektrischer Energie E nutzt.

Auf der linken Seite von FIG 1 ist eine solarthermische Anlage (Solaranlage) 3 dargestellt, die in der Sonnenstrahlung S enthaltene Energie mittels Solar- kollektoren 30 in Wärmeenergie umwandelt und zum Transport der Wärmeenergie einen Wärmemediumskreislauf 31 aufweist.

In der Mitte zwischen der solarthermischen Anlage 3 und dem geothermi- sehen Kraftwerk 2 ist ein Wärmeübertragungs- und —Speichersystem 4 dargestellt, das Wärmeenergie der solarthermischen Anlage 3 zum geothermischen Kraftwerk 2 überträgt und/oder zwischenspeichert in einem Tiefenspeicher 8 in der Erdkruste (geothermisches Reservoir oder Lagerstätte).

Das geothermische Kraftwerk 2 weist einen thermodynamischen Arbeits- kreisprozess auf, der auch bei einem vergleichsweise niedrigen Temperaturniveau des an der Tiefenbohrung 5 zur Verfügung stehenden Wärmemediums GM von beispielsweise 100 °C bis 150 °C dennoch eine Turbine 20 zur Stromerzeugung oder Erzeugung der elektrischen Energie E antreiben kann. Die Turbine 20 kann insbesondere eine Expansionsturbine oder eine Entspannungsturbine oder auch eine Dampfturbine sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird als Arbeitsmedium KM ein Zweistoffgemisch aus zwei Substanzen mit unterschiedlichen Dampfpartialdrücken bei gleicher Temperatur oder mit unterschiedlichen Siedepunkten oder Verdampfungstempera- turen verwendet, beispielsweise ein Gemisch aus Ammoniak und Wasser.

Der Aufbau und Prozess im geothermischen Kraftwerk 2 arbeitet nach dem Kalina-Verfahren. Für Details einzelner Komponenten und Teilprozesse wird beispielsweise auf die eingangs schon zitierte US 2004/0148935 Al verwiesen, deren Offenbarungsgehalt in den Inhalt der vorliegenden Anmel- düng miteinbezogen wird.

Das aus der Tiefenbohrung 5 strömende geothermische Medium GM befindet sich auf einer weitgehend konstanten geothermischen Temperatur, beispielsweise 150 °C, und strömt durch einen Leitungsstrang 50 durch eine Serienschaltung von drei Wärmetauschern 71 , 72 und 73 und gibt nacheinander jeweils einen Teil seiner Wärme an das Arbeitsmedium KM ab. Zunächst wird in einem ersten Wärmetauscher 71 Wärme auf dem ursprünglichen und damit höchsten Temperaturniveau an das in einem Leitungsstrang 71 des Arbeits-Kreislaufes strömende Arbeitsmedium KM abgegeben, das dann in seinem heißesten Zustand mit den höchsten Dampfanteilen und Drücken im Kreislauf ist und die Turbine 20 antreibt zum Erzeugen elektrischer Energie E mittels des Generators G. Im Anschluss gibt das im Leitungsstrang 50 strömende geothermische Medium GM im zweiten Wärmetauscher 72 an das in einem Leitungsstrang 74 des Kreislaufes durchströmende Arbeitsmedium KM eine zweite Wärmemenge und im dritten Wärmetauscher 72 an das in einem Leitungsstrang 75 des Kreislaufes durchströmende Arbeitsmedium KM eine dritte Wärmemenge ab. Die Leitungsstränge 70, 74 und 75 des Ar- beitsmediums KM sind in reihe oder hintereinander geschaltet. Das geothermische Medium GM wird also in dieser Kaskade von Wärmetauschern 71 , 72 und 73 sukzessive abgekühlt und das Arbeitsmedium KM sukzessive erwärmt auf die Arbeitstemperatur für die Turbine 20.

Zwischen den Leitungsstrang 74 und den Leitungsstrang 70 ist ein Separator 81 geschaltet zum Separieren, beispielsweise aufgrund der Wirkung der Schwerkraft, gasförmiger und flüssiger Anteile des Arbeitsmediums KM, so dass die gasförmigen oder Dampfanteile im Arbeitsmedium KM für den Leitungsstrang 70 und damit die Turbine 20 erhöht werden. Der abgetrennte überwiegend flüssige Anteil kann nach dem Separator 81 vor dem Leitungsstrang 70 wieder zugeführt werden, wenn dann in der Regel nur ein kleiner Teil.

Ferner wird überwiegend flüssiger Anteil des Arbeitsmediums KM aus oder nach dem Separator 81 über ein Drucksminderungsventil 25 einem weiteren Separator 82 zugeführt, der einem weiteren Wärmetauscher 21 zugeordnet ist, der der Turbine 20 nachgeschaltet ist. Der im Separator 82 abgetrennte überwiegend flüssige Anteil wird in den Leitungsstrang 76 nach der Turbine 20 und vor dem Wärmetauscher 21 eingespeist und mit dem aus der Turbine 20 austretenden Arbeitsmedium KM vermischt. Der überwiegend aus Dampf bestehende aus dem Separator 82 austretende Teil wird durch einen Leitungsstrang 77 durch den Wärmetauscher 21 geführt und durch das nach der Turbine immer noch heiße Arbeitsmedium KM in diesem Wärmetauscher 21 erwärmt und dann über eine Pumpe 26 wieder in den Leitungsstrang 74 gefördert.

Das etwas abgekühlte Arbeitsmedium KM im Leitungsstrang 76 wird einem weiteren Separator 83 zugeführt und der dampfreichere Anteil nach dem Separator 83 in einen Leitungsstrang 78 eingespeist und in diesem durch einen weiteren Wärmetauscher 22 geführt. Der überwiegend flüssige Anteil nach dem Separator 83 wird ggf. zum Teil wieder dem dampfreicheren Teil zugeführt, zum größeren oder ggf. vollständigen Teil jedoch über die Pumpe 26 in den Leitungsstrang 74 gefördert. Nach dem Wärmetauscher 22 strömt das darin weiter abgekühlte Arbeitsmedium KM aus dem Leitungsstrang 78 in einen weiteren Separator 84. Der dampfreichere Teil wird vom Separator 84, ggf. mit Beimischung eines Teils des überwiegend flüssigen Anteils, in einem Leitungsstrang 80 durch einen weiteren Wärmetauscher 23 geführt und dann im Anschluss durch einen Wärmetauscher 24, der an einen Luftkühler 28 angeschlossen ist und das Arbeitsmedium KM nahe oder auf die Lufttemperatur (in der Regel Umgebungstemperatur) kühlt. Es kann aber auch ein anderes Kühlsystem anstelle des Luftkühlers 28 vorgesehen sein.

Das derart abgekühlte und verflüssigte Arbeitsmedium KM wird nun wieder über einen Leitungsstrang 85 zurückgeführt und zunächst in dem Wärmetauscher 23 von dem Arbeitsmedium KM im Leitungsstrang 80 erwärmt und dann aufgeteilt in den Leitungsstrang 75 zur weiteren Erwärmung durch das geothermische Medium GM im Wärmetauscher 73 einerseits und in einen Leitungsstrang 79 zur Erwärmung in dem Wärmetauscher 22 durch das Arbeitsmedium KM im Leitungsstrang 78. andererseits zugeführt. Die beiden jeweils im Wärmetauscher 73 bzw. 22 erwärmten Teilströme werden dann wieder zusammengeführt und gemeinsam dem Leitungsstrang 74 zum Wärmetauscher 72 zugeführt.

An den Verzweigungspunkten im Arbeits-Kreislauf des geothermischen Kraftwerkes 2 sind jeweils an sich bekannte Mehr-Wege-Ventile angeordnet zur Steuerung des Flusses des Arbeitsmediums KM. Die Wärmetauscher arbeiten vorzugsweise im Gegenstromprinzip, so dass das zu erwärmende Medium und das Wärme abgebende Medium gleiche Vorzeichen ihrer Temperaturgradienten in Strömungsrichtung aufweisen.

In FIG 1 ist im Unterschied zu den bekannten Systemvarianten aus US

2004/0148935 Al der Turbine 20 der zusätzliche Wärmetauscher 21 nachgeschaltet mit zugeordnetem Separator 82 und weiterem Separator 83. Ferner kann in dem System gemäß der Erfindung auch ein anderes Zweistoffgemisch als Ammoniak und Wasser verwendet werden, beispielsweise auch ein Gemisch aus Kohlendioxid und Wasser, was wegen des natürlichen geologischen Vorkommens unmittelbar zur Verfügung steht.

Die in US 2004/0148935 Al offenbarten Systeme könnten jedoch, abweichend von FIG 1 , ebenfalls verwendet werden.

In der solarthermischen Anlage 3 erhitzen die Solarkollektoren durch die gebündelte Sonnenstrahlung S das in einem oder mehreren Strängen durchströmende Wärmemedium SM im Wärmemediumskreislauf 31. Das erhitzte Wärmemedium SM steht an einem Ausgang 32 der Anlage aus den Solarkol- lektoren 30 an und durchströmt nacheinander durch einen ersten Wärmetauscher (Wärmeübertrager) 61 und einen zweiten Wärmetauscher 62. Anschließend strömt das Wärmemedium SM nach dem Übertragen eines Teils seiner Wärmeenergie in den Wärmetauschern 61 und 62 oder nach dem Abkühlen zurück zu einem Eingang 33 der Solarkollektoren 30, um erneut erhitzt zu werden. Die mit der solarthermischen Anlage 3 zur Verfügung stellbare

Wärmemenge ist natürlich abhängig von der Sonneneinstrahlung S und damit abhängig von den lokalen Gegebenheit, wie Bewölkung, Tag und Nacht, saisonalen Unterschieden, etc.. Ferner ist die übertragene Wärmemenge abhängig von dem verwendeten Wärmemedium SM und auch dessen Strömungsge- schwindigkeit oder Volumenstrom, bevorzugt werden als Wärmemedium SM ein an sich bekanntes Thermoöl oder auch Wasser/Wasserdampf oder auch Kohlendioxid (CO₂), insbesondere in Verbindung mit Wasser, verwendet. An heißen Tagen mit hoher Sonneneinstrahlung S können die von der Solaranla- ge 3 gelieferten erzielten Temperaturen des Wärmemediums SM an Ausgang 32 über 390 °C liegen. An Tagen mit mittlerer Sonneneinstrahlung S werden immer noch Temperaturen von 150 °C bis 300 °C erreicht. Es können alle an sich bekannten Solarkollektoren verwendet werden, mit oder ohne Bünde- lung der Sonnenstrahlung S, beispielsweise Parabolspiegelkollektoren.

In dem Kraftwerk gemäß der Erfindung werden nun das geothermische Kraftwerk 2 und die solarthermische Anlage 3 miteinander über das Wärme- übertragungs- und -Speichersystem 4 in energetisch hocheffizienter Weise kombiniert.

Das Wärmeübertragungs- und -Speichersystem 4 umfasst einen Zulauf oder eine Zuführung 7 für frisches Wärmemedium ZM, einen Leitungsstrang 41 für das Wärmemedium ZM, der nacheinander beide Wärmetauscher 61 und 62 der solarthermischen Anlage 2 zum Erhitzen des Wärmemediums ZM durchläuft, einen Tiefenspeicher 8 in der Erdkruste für die Speicherung von überschüssiger (solarthermischer) Wärme durch Injizieren oder Hinunterfördern von erhitztem Wärmemedium ZM', Mischeinrichtungen 42 und 43 zum Mischen von Wärmemedium ZM und Tiefenspeichermedium TM aus dem Tiefenspeicher 8 und einen Leitungsstrang 40 zum Leiten der Mischung ZM + TM durch die Wärmetauscher 71 bis 73 des geothermischen Kraftwerkes 2 zu einem Ablauf oder einer Abführung 9. Das Wärmemedium ZM ist in der Regel bei Raumtemperatur flüssig und ist typischerweise nicht kontaminiertes Wasser wie Trinkwasser oder Grundwasser oder Regenwasser oder gerei- nigtes oder ausreichend sauberes Oberflächenwassser z.B. aus Flüssen, Quellen oder Seen.

Das ursprünglich auf relativ niedriger Temperatur, z.B. Umgebungstemperatur, befindliche Wärmemedium ZM wird zunächst in dem Wärmetauscher 61 abhängig von der solarthermisch erzielten Temperatur des Wärmemediums SM in der solarthermischen Anlage 3 erhitzt. Ein Teil des erhitzten Wärmemediums ZM wird nun der ersten Mischeinrichtung 42 zugeführt. Ein zweiter Teil des Wärmemediums ZM strömt durch den zweiten Wärmetauscher 62 und nimmt noch einmal Wärme von dem Wärmemedium SM der solarthermische Anlage 3 auf und wird dann der zweiten Mischeinrichtung 43 zugeführt.

Die aufgenommene Wärme wird mittels des Wärmemediums ZM nun zu dem geothermischen Kraftwerk 2 übertragen und dort in dem parallel zum Leitungsstrang 50 für das geothermische Medium GM verlaufenden Leitungsstrang 40 in den drei Wärmetauschern 71 bis 73 sukzessive wieder abgegeben.

Das geothermische Kraftwerk 2 und die solarthermische Anlage 3 werden nun so aufeinander abgestimmt ausgelegt, dass in Zeiten einer hohen Sonneneinstrahlung S, wenn die solarthermische Anlage 3 eine hohe Wärmeleistung hat, nur ein Teil dieser Wärmeenergie für die Auslastung der Turbine 20 benötigt wird und der zweite, in der Regel größere, Teil der Wärmeenergie in dem Tiefenspeicher 8 zwischengespeichert wird und dann in Zeiten niedrigerer Sonneneinstrahlung S verwertet wird für die Stromerzeugung.

Es wird nun die Temperatur des Wärmemediums ZM vor oder in den Misch- einrichtungen 42 und 43 durch nicht dargestellte Temperatursensoren fortlaufend gemessen.

Zu Zeiten einer hohen Sonneneinstrahlung S, in denen die solarthermische Anlage 2 viel thermische Energie liefert, ist die Temperatur des Wärmemediums SM der solarthermischen Anlage 2 deutlich höher als die im Wärmetau- scher 71 des geothermischen Kraftwerks 2 benötigte, auf die Temperatur des geothermischen Mediums GM abgestimmte Arbeitstemperatur, beispielsweise bei 390 ⁰C im Vergleich zu 100 °C bis 150 ⁰C Arbeitstemperatur. Durch Stellen oder Steuern der Durchflussmenge (oder: des Volumenstromes) oder der Durchflussgeschwindigkeit des Wärmemediums ZM des Wärmeübertra- gungs- und -Speichersystems 4 durch nicht dargestellte Pumpen wird die Temperatur des Wärmemediums, das in dem Leitungsstrang 40 dem ersten Wärmetauscher 71 des geothermischen Kraftwerkes 2 zugeführt wird, nun auf den gewünschten Temperaturwert am Wärmetauscher 71 von beispielsweise einem Wert zwischen 100 ⁰C und 150 °C eingestellt.

Ein Teil des derart erhitzten Wärmemediums, nun mit ZM' bezeichnet, wird in den Tiefenspeicher 8 gefördert. Der Tiefenspeicher 8 ist im Allgemeinen eine natürliche geologische Lagerstätte und an einer von der vom geothermi- schen Kraftwerk 2 angezapften Tiefenbohrung 5 und Injektionsbohrung 6 ausreichend weit entfernten Stelle angeordnet und muss in einer ausreichend großen Tiefe angeordnet sein, um die Temperatur des Wärmemediums ZM' während dessen Zwischenspeicherung möglichst nicht wesentlich absinken zu lassen und auch nach Möglichkeit keine Verschmutzung des Wärmemediums ZM' zu bewirken. Zum Injizieren oder Hinunterfördern des Wärmemediums ZM' in den Tiefenspeicher 8 ist eine Injektions-Tiefenbohrung vorgesehen. An einer von der Injektions-Tiefenbohrung entfernten Stelle führt eine Entnahmebohrung zum Tiefenspeicher 8 hinunter, über die das zwischengespeicherte Wärmemedium TM (ggf. mit gelösten mineralischen Zusätzen aus dem Erdgestein) über Pumpen 44 und 45 hochgepumpt werden kann und den Mischeinrichtungen 42 und 43 zugeführt werden kann.

Liegt nun die Temperatur des Wärmemediums ZM nach den Wärmetauschern 61 und 62 nicht hoch genug, liefert also die solarthermische Anlage 3 nicht mehr genügend Wärme, so wird durch Zumischen des gespeicherten Wärmemediums TM aus dem Tiefenspeicher 8 eine Mischung ZM + TM erzeugt, die die notwendige Arbeitstemperatur von beispielsweise zwischen 90 ⁰C und 150 °C für den Arbeits-Kreislauf des geothermischen Kraftwerkes 2 aufweist, und durch den Leitungsstrang 40 den Wärmetauschern 71 bis 73 zugeführt wird.

In der Regel bietet sich diese Idee immer dort an, wenn eine Tiefenbohrung für ein geothermisches Kraftwerk nicht zum Erfolg führt, weil kein Ther- malwasser oder kein Wasser mit entsprechend ausreichender Temperatur aufzufinden ist. In diesen Fällen kann man die Natur in tieferen Schichten als Speichermedium für den Tiefenspeicher 8 benutzen. Die solarthermische Anlage kann also immer dort aufgebaut werden, wenn ein rein geothermi- sches Projekt nicht zum Einsatz kommen konnte, weil die geologischen Rahmenbedingungen nicht in Betracht kamen. Eine solarthermische Analage kann auch in Breitengraden aufgebaut werden, die außerhalb des Sonnengür- tels liegt. In diesen Bereichen können zwar keine hohen Temperaturen

(390°C) erreicht werden aber mit einem Niedertemperatur-Prozess wie ORC oder Kaiina ist es auch nicht erforderlich

In der Ausführungsform gemäß FIG 2 ist zusätzlich zu der Anlage gemäß FIG 1 eine weitere Nutzung der Restwärme in dem Wärmemedium ZM + TM in der Abführung 9 vorgesehen. Dazu ist ein Abzweig der Abführung 9 (oder ggf. auch die gesamte Abführung 9) zu einem Verteiler 10 geführt, ü- ber den das Wärmemedium ZM + TM, das beispielsweise noch eine Temperatur von 85 °C bis 100 °C aufweisen kann, einem Eingang des Verteilers 10 zugeführt werden kann oder dort ansteht. An einem anderen Eingang des Verteilers 10 mündet eine Leitung 19 von dem Luftkühler 28, über die vergleichsweise kaltes Wärmemedium, beispielsweise auf Umgebungstemperatur oder Oberflächen- oder Grundwassertemperatur, z.B. 8 ⁰C bis 15 °C zugeführt werden kann.

Ausgangsseitig ist der Verteiler mit Wärmetauschern an gasgefüllten, insbesondere luftgefüllten, Druckbehältern oder Druckgefäßen 11, 12 und 13 verbunden. Die Druckgefäße 11 bis 13 sind jeweils an ihren Ausgängen mit einer Strömungsmaschine 14 oder einem pneumatischen Motor verbunden. Der Druck an dem Ausgang des Druckgefäßes 11 ist mit pl , der Druck an dem Ausgang des Druckgefäßes 12 ist mit p2 und der Druck an dem Ausgang des Druckgefäßes 13 ist mit p3 bezeichnet. Die Drücke pl bis p3 des Gases in den Druckgefäßen 11 bis 13 und an deren Ausgängen sind abhängig, wenigstens annähernd proportional, zur Temperatur T des Gases.

Der Verteiler 10 sorgt nun durch Verteilung der Wärmeströme durch die Wärmetauscher der drei Druckgefäße 11 bis 13 dafür, dass eine Druckdifferenz an den Ausgängen von zwei ausgewählten Druckgefäße entsteht, die wiederum eine Gasströmung zeitigt, die die Strömungsmaschine 14 und den mit ihr verbundenen Generator 15 zur Erzeugung elektrischer Energie E antreibt. Dazu verteilt der Verteiler 10 mittels einer Steuerung den Wärmestrom oder den Strom des Wärmemediums ZM + TM auf zwei der Druckge- fäße, z.B. Druckgefäße 1 1 und 12, und den kälteren Strom von der Leitung 19 auf ein drittes der Druckgefäße, z.B. Druckgefäß 13. Somit wird der Druck pl am ersten Druckgefäß 11 und der Druck p2 am zweiten Druckgefäß 12 jeweils deutlich höher als der Druck p3 am dritten Druckgefäß 13. Nun wird durch Öffnen nicht dargestellter Ventile der Ausgang eines der beiden wärmeren und damit unter höherem Druck stehenden Druckgefäße 11 und 12, z.B. des Druckgefäßes 1 1 mit dem Druck pl , über die Strömungsmaschine 14 mit dem Ausgang der unter dem niedrigeren Druck p3 stehenden dritten Druckgefäß 13 verbunden und es resultiert eine Gasströmung zwischen dem ersten Druckgefäß 11 und dem dritten Druckgefäß 13 über die Strömungsmaschine 14 und treibt diese an. Wenn die Drücke pl und p3 ausgeglichen sind oder die Druckdifferenz pl - p3 unter ein nutzbares Niveau gefallen ist, schließt der Verteiler 10 wieder die Ventile zwischen dem ersten Druckgefäß 1 1 und dem dritten Druckgefäß 12 und verbindet ggf. nach einer gewissen Abkühlzeit des dritten Druckgefäßes 13 dessen Ausgang durch Öffnen der entsprechenden Ventile mit dem Ausgang des noch unter hohem Druck p2 stehenden zweiten Druckgefäßes 12 und der dadurch entstehende Gasstrom treibt wieder die Strömungsmaschine 14 an und erzeugt über den Generator 15 elektrische Energie E. So wird im Wechsel durch den Verteiler 10 und die nicht dargestellten Verteilerventile eine permanente Abfolge von Gasstrompulsen erzeugt, die die Strömungsmaschine 14 antreibt.

Es kann auch noch eine nachgeschaltete zweite Strömungsmaschine 16 mit zugeordnetem Generator 17 vorgesehen sein zur weiteren Erzeugung von elektrischer Energie E.

In einer abgewandelten, nicht dargestellten Ausführungsform kann auch nur eine einzige Tiefenbohrung verwendet werden, die den Tiefenspeicher 8 und die Tiefenbohrung 5 ersetzt. Dabei wird über eine Zuleitung unter hohem Druck, beispielsweise 150 bis 250 bar, Luft oder ein anderes gasförmiges Wärmemedium, beispielsweise Ammoniak, Alkangas (bzw. Butan oder Pro- pan) nach unten in ein Tiefenlager gefördert und dort zwischengelagert. Beispielsweise kann in der Ausführungsform gemäß FIG 1 und FIG 2 die von der solarthermischen Anlage 2 erzeugte Wärme in die Bohrung als Tiefenspeicher 8 gefördert werden, indem als Medium ZM nunmehr die Luft oder das gasförmige Wärmemedium verwendet wird. In einer anderen oder zusätzlichen Variante kann sogar Umgebungsluft hinuntergepumpt werden, die sich dann im Tiefenspeicher 8 aufgrund der geothermischen Verhältnisse von selbst erwärmt. Eine typische Zeit für das Anfüllen des Tiefenspeichers mit dem gasförmigen Wärmemedium beträgt einen Monat bis vier Monate. Die im Tiefenspeicher liegenden Gesteine und Formationen nehmen das Gas oder die Luft in kleinen Rissen und Hohlräumen auf und können viel mehr Gas oder Luft Zwischenspeichern als beispielsweise Wasser.

Die heiße Luft oder das heiße gasförmige Wärmemedium im Tiefenspeicher oder Tiefenlager, das sich typischerweise dann bei Temperaturen von 300° C bis 450° C befinden kann, wird dann bei Bedarf durch eine zweite Leitung durch die Tiefenbohrung wieder nach oben ausgelassen und die Wärme wird genutzt. In der Ausführungsform gemäß FIG 1 und 2 entspricht das aus der Bohrung herausgeförderte heiße Gas oder Luft dem Wärmemedium TM.

Eine solche Tiefenbohrung kann erzeugt werden, indem mit einem Bohrkopf die Bohrung erzeugt wird und im Anschluss an den Bohrkopf eine Abdicht- masse eingebracht wird, mit der die Wandung der Bohrung bis zu einer gewissen Tiefe abgedichtet wird, um das Eindringen beispielsweise von kaltem Wasser in die Bohrung zu verhindern. Als Abdichtmasse wird beispielsweise eine Abdichtmasse auf Silikatbasis mit hydraulischem oder auch nicht hydraulischem Bindemittel verwendet. Gegebenenfalls kann die Abdichtmasse auch bei Eintrittsstellen von heißem Wasser eine Unterbrechung aufweisen, um diesen Zutritt in die Bohrung zu gestatten. Die Abdichtmasse wird mittels einer Zuleitung unter hohem Druck von typischerweise 1000 bar in der Bohrung eingespritzt, wobei sich in der Regel auch die Wandung der Boh- rung von ursprünglich eher zylindrischer Form deutlich verändert. Anschließend werden wenigstens zwei Leitungen eingebracht in die Bohrung, eine zum Hinunterleiten des gasförmigen Wärmemediums in den Tiefenspeicher (ZM' in FIG 2 und 2) und eine zum Hochleiten (TM in FIG 1 und 2). Die beiden rohrförmigen Leitungen können insbesondere in eine Schüttmasse eingebettet werden, die eine ausreichende thermische Isolation ermöglicht.

Es sind auch andere Anwendungen oder Nutzungsmöglichkeiten der Wärmenergie gemäß der Erfindung denkbar außer dem Erzeugen von elektrischer Energie, beispielsweise eine direkte Nutzung in Heizungen auch in Gebäuden oder industriellen Prozessen

Bezugszeichenliste

2 geothermisches Kraftwerk

3 solarthermische Anlage 4 Wärmeübertragungs- und -Speichersystem

5 Tiefenbohrung

6 Rückführung

7 Zuführung 9 Abführung 10 Verteiler

11 , 12, 13 Druckbehälter

14 Strömungsmaschine

15 Generator

16 Strömungsmaschine 17 Generator

19 Leitung

20 Turbine

21 , 22 Wärmetauscher

23, 24 Wärmetauscher 25 Ventil

26 Pumpe

30 Solarkollektoren

31 Wärmemediumkreislauf

32 Ausgang 33 Eingang

40, 41 Leitung

50 Leitung

61, 62 Wärmetauscher

70 Leitungsstrang 71, 72, 73 Wärmetauscher

74, 75 Leitungsstrang

81 , 82 Separator

83, 84 Separator pl , p2, p3 Druck

S Sonnenstrahlung

SM Wärmemedium

ZM, ZM' Wärmemedium

TM, TM' Wärmemedium

GM Wärmemedium

E elektrische Energie

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Nutzen von Wärmeenergie, insbesondere zum Erzeugen von elektrischem Strom, bei dem a) geothermische Wärmeenergie über wenigstens einen thermodynami- schen Arbeitskreisprozess mit wenigstens einem Arbeitsmedium wenigstens einem Verbraucher, insbesondere wenigstens einer Turbine mit nachgeschaltetem Generator zur Umwandlung in elektrischen Strom, zugeführt wird, wobei ein bestimmter Arbeitstemperaturbereich des wenigstens einen Verbrauchers, insbesondere Generators, eingehalten wird, b) in der Sonnenstrahlung enthaltene Energie solarthermisch in Wärmeenergie umgewandelt wird und einem Wärmeübertragungs- und — Speichersystem zugeführt wird, das wenigstens einen Teil der solar- thermisch erzeugten Wärmeenergie dem thermodynamischen Arbeitskreisprozesses abhängig von dessen Bedarf zuführt und den anderen Teil der solarthermisch erzeugten Wärmeenergie in einem Tiefenspeicher in der Erdkruste zwischenspeichert.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem aus einer Tiefenbohrung oder dem Tiefenspeicher stammendes geothermische Medium, das sich insbesondere auf einer weitgehend konstanten geothermischen Temperatur, beispielsweise 150 ⁰C bis 450 °C, befindet, durch wenigstens einen Wärmetauscher, insbesondere eine Serienschaltung von wenigstens zwei oder drei Wärmetauschern, strömt und nacheinander jeweils einen Teil seiner Wärme an das Arbeitsmedium des thermodynamische Arbeitskreisprozesses abgibt, wobei vorzugsweise in einer Kaskade von Wärmetauschern das geothermische Medium sukzessive abgekühlt und das Arbeitsmedium sukzessive auf die Arbeitstemperatur für den Verbrau- eher, insbesondere die Turbine, erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in einem ersten Wärmetauscher, bei dem das geothermische Medium noch das höchste Temperaturni- o

veau hat, eine erste Wärmemenge von dem geothermischen Medium an das in einem ersten Leitungsstrang (70) des Arbeits-Kreislaufes strömende Arbeitsmedium abgegeben wird und das Arbeitsmedium nach Durchlaufen des ersten Wärmetauschers dem wenigstens einen Verbraucher zugeführt wird, insbesondere die Turbine antreibt zum

Erzeugen elektrischer Energie mittels des Generators, und bei dem das geothermische Medium nach Durchlaufen des ersten Wärmetauschers in einem zweiten Wärmetauscher (72) an das in einem zweiten Leitungsstrang (74) des Arbeitskreisprozesses strömende Arbeitsmedium eine zweite Wärmemenge abgibt und vorzugsweise in einem dritten

Wärmetauscher (73) an das in einem dritten Leitungsstrang (75) des Arbeitkreisprozesses strömende Arbeitsmedium KM eine dritte Wärmemenge abgibt, wobei der erste Leitungsstrang und der zweite Leitungsstrang und ggf. der dritte Leitungsstrang für das Arbeitsmedium hintereinander geschaltet sind oder der erste Wärmetauscher von dem

Arbeitsmedium nach dem zweiten Wärmetauscher durchströmt wird und ggf. der zweite Wärmetauscher nach dem dritten Wärmetauscher vom Arbeitsmedium durchströmt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen den zweiten Leitungsstrang und den ersten Leitungsstrang ein Separator (81) geschaltet ist zum Separieren, beispielsweise aufgrund der Wirkung der Schwerkraft, gasförmiger und flüssiger Anteile des Arbeitsmediums, so dass die gasförmigen oder Dampfanteile im Ar- beitsmedium für den ersten Leitungsstrang und damit den Verbraucher erhöht werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in wenigstens einem dem Verbraucher, insbesondere der Turbine, nachge- schalteten ersten Arbeitskreisprozess-Wärmetauscher, durch den das

Arbeitsmedium nach Durchströmen des Verbrauchers strömt, Arbeitsmedium nach Durchlaufen des zweiten Wärmetauschers wieder erwärmt wird und danach wieder dem zweiten Leitungsstrang zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 und Anspruch 5, bei dem ein überwiegend flüssiger Anteil des Arbeitsmediums aus oder nach dem ersten Separator (81), insbesondere über ein Drucksminderungsventil, einem zweiten Separator (82) zugeführt wird, der dem ersten Arbeitskreisprozess- Wärmetauscher (21) zugeordnet ist, und ein überwiegend aus Dampf bestehender aus dem zweiten Separator (82) austretender Teil des Arbeitsmedium durch den ersten Arbeitskreis-Wärmetauscher (21) geführt wird und von dem aus dem Verbraucher kommenden Arbeitsmedium erwärmt wird und dann wieder in den zweiten Leitungsstrang zurückge- fördert wird und der im zweiten Separator (82) abgetrennte überwiegend flüssige Anteil des Arbeitsmediums zwischen den Verbraucher und den ersten Arbeitskreisprozess-Wärmetauscher (21) eingespeist wird

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das etwas abgekühlte Arbeitsmedium nach Durchströmen des ersten Ar- beitkreisprozess-Wärmetauschers einem dritten Separator (83) zugeführt und der dampfreichere Anteil nach dem dritten Separator durch einen zweiten Arbeitskreisprozess-Wärmetauscher (22) geführt wird und der überwiegend flüssige Anteil nach dem dritten Separator ggf. zum Teil wieder dem dampfreicheren Teil zugeführt, zum größeren o- der ggf. vollständigen Teil jedoch in den zweiten Leitungsstrang (74) gefördert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem nach Durchlaufen des zweiten Arbeitskreisprozess-Wärmetauschers darin weiter abgekühlte Arbeitsmedium einem vierten Separator (84) zugeführt wird, der dampfreichere Teil vom vierten Separator (84), ggf. mit Beimischung eines Teils des überwiegend flüssigen Anteils, durch einen dritten Arbeitskreisprozess- Wärmetauscher (23) geführt wird und dann im Anschluss durch einen vierten Arbeitskreisprozess-Wärmetauscher (24), der an einen Kühler, insbesondere Luftkühler (28) angeschlossen ist, geführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das im vierten Arbeitskreispro- zess-Wärmetauscher (24) abgekühlte und verflüssigte Arbeitsmedium zunächst in dem dritten Arbeitskreisprozess-Wärmetauscher (23) wieder erwärmt wird und dann aufgeteilt wird in einen ersten Teilstrom, der den dritten Wärmetauscher (73) durchströmt und dort durch das geothermische Medium weiter erwärmt wird, und einen zweiten Teilstrom, der den zweiten Arbeitskreisprozess-Wärmetauscher (22) durchströmt und dort erwärmt wird, wobei die beiden derart erwärmten Teilströme dann wieder zusammengeführt und gemeinsam dem zweiten Leitungsstrang (74) zum zweiten Wärmetauscher (72) zugeführt werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Arbeitsmedium ein Zweistoffgemisch aus zwei Substanzen mit unter- schiedlichen Dampfpartialdrücken bei gleicher Temperatur oder mit unterschiedlichen Siedepunkten oder Verdampfungstemperaturen verwendet wird, insbesondere ein Gemisch aus Ammoniak und Wasser o- der ein Gemisch aus Kohlendioxid und Wasser, und/oder bei dem der thermodynamische Arbeits-Kreisprozess ein Kalina-Prozess ist.

1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Wärmeübertragungs- und -Speichersystem (4) eine Zuführung (7) für frisches Zwischenspeicher-Wärmemedium (ZM), das in der Regel bei Raumtemperatur flüssig ist und beispielsweise nicht kontaminiertes Wasser wie Trinkwasser oder Grundwasser oder Regenwasser oder gereinigtes oder ausreichend sauberes Oberflächenwassser z.B. aus Flüssen, Quellen oder Seen ist, und wenigstens einen, vorzugsweise wenigstens zwei, Wärmetauscher umfasst und bei dem in der solarthermischen Anlage (3) durch die Sonnenstrahlung solarthermisches Wärmemedium (SM) in einem Kreislauf erhitzt wird und anschließend durch den wenigstens einen Wärmetauscher, vorzugsweise nacheinander durch einen ersten Wärmetauscher (61) und einen zweiten Wärmetauscher (62) des Wärmeübertragungs- und -Speichersystems strömt und dabei jeweils das Zwischenspeicher-Wärmemedium (ZM) erhitzt und anschließend nach dem Übertragen eines Teils seiner Wärmeenergie in dem oder den Wärmetauschern zur solarthermischen Anlage zurückströmt, wobei mittels der erhitzte Zwischenspeicher-Wärmemedium (ZM) Wärme an das Arbeitsmedium (KM) des Arbeitskreisprozesses übertragen wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das von dem solarthermischen Wärmemedium (SM) in dem oder den Wärmetauschern) erhitzte Zwischenspeicher-Wärmemedium (ZM), insbesondere für die Speicherung von überschüssiger (solarthermischer) Wärme, wenigstens teilweise dem Tiefenspeicher (8) in der Erdkruste zugeführt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Wärmeübertragungs- und -Speichersystem (4) wenigstens eine Mischeinrichtung (42, 43) zum Mischen von Zwischenspeicher- Wärmemedium (ZM) und aus dem Tiefenspeicher gefördertem Tiefenspeicher-Wärmemedium (TM) aufweist und die Mischung (ZM + TM) zur Erwärmung des Arbeitsmediums verwendet wird und anschließend in einer Abführung (9) abgeführt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem das erwärmte Zwischenspeicher-Wärmemedium (ZM) oder die Mischung aus Zwischenspeicher-Wärmemedium (ZM) und Tiefenspeicher-Wärmemedium (TM) durch den oder die für das geothermische Medium vorgesehene^) Wärmetauscher (71 bis 73), insbesondere in einem parallel zum Leitungsstrang (50) für das geothermische Medium (GM) verlaufenden Leitungsstrang (40), geführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, bei dem das Mischungsverhältnis aus Zwischenspeicher-Wärmemedium (ZM) und Tiefenspeicher-Wärmemedium (TM) dem gewünschte Arbeitstemperaturbereich von beispielsweise zwischen 90 ⁰C und 150 ⁰C für den Ar- beitskreisprozess angepasst wird, insbesondere die Temperatur des Zwischenspeicher- Wärmemediums ZM vor oder in der oder den Mischeinrichtung(en) (42 und 43) fortlaufend gemessen wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach erfolgter Tiefenbohrung, bei der kein geothermales Wasser ausreichender Temperatur aufgefunden wurde, diese Tiefenbohrung als Zugang zu dem Tiefenspeicher (8) benutzt wird.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Zeiten einer hohen Sonneneinstrahlung, wenn die solarthermische Anlage eine hohe Wärmeleistung hat, nur ein Teil der Wärmeenergie für die Auslastung des Verbrauchers, insbesondere der Turbine, benötigt wird und der zweite, in der Regel größere, Teil der Wärmeenergie in dem Tiefenspeicher zwischengespeichert wird und dann in Zeiten niedrigerer Sonneneinstrahlung genutzt wird und/oder bei dem zu Zeiten einer hohen Sonneneinstrahlung, in denen die solarthermische Anlage viel thermische Energie liefert, die Temperatur des Wärmemediums der solarthermischen Anlage deutlich höher als die benötigte, insbesondere auf die Temperatur des geothermischen Mediums abgestimmte Arbeitstemperatur des Arbeitsmediums, beispielsweise bei 390 ⁰C im Vergleich zu 100 ⁰C bis 150 ⁰C Arbeitstemperatur, und/der bei dem durch Stellen oder Steuern der Durchflussmenge (oder: des Volumenstromes) oder der Durchflussgeschwindigkeit des Zwischenspeicher-Wärmemediums des Wärmeübertragungs- und -Speichersystems die Arbeitstemperatur auf den gewünschten Temperaturwert eingestellt wird.

18. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Restwärme in wenigstens einem Wärmemedium, insbesondere dem Zwischenspeicher-Wärmemedium (ZM) und/oder dem Tiefenspeicher-Wärmemedium (TM), genutzt wird, indem das wenigstens eine Wärmemedium zu einem Eingang eines Verteilers (10) geführt wird und an einem anderen Eingang des Verteilers ein vergleichsweise kaltes Wärmemedium, beispielsweise ein Wärmemedium vom Kühler (28) o- der ein auf Umgebungstemperatur oder Oberflächen- oder Grundwassertemperatur, z.B. 8 ⁰C bis 15 ⁰C, befindliches Wärmemedium zugeführt wird und der Verteiler mit den beiden auf unterschiedlichen Temperaturen befindlichen Wärmemedien die Drücke in wenigstens zwei, insbesondere drei, gasgefüllten, insbesondere luftgefüllten, Druckbehältern steuert und Ausgänge von zwei auf unterschiedlichem Druck befindlichen Druckbehältern miteinander über eine Strömungsmaschine oder einen pneumatischen Motor verbindet, so dass eine Gas- oder Luftströmung aufgrund der Druckdifferenz die Strömungsmaschine antreibt und ggf. einen mit ihr verbundenen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie.

19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Verteiler das kältere Wär- memedium auf einen Druckbehälter und das wärmere Wärmemedium mit der Restwärme auf wenigstens zwei Druckbehälter verteilt und den von dem kälteren Wärmemedium beaufschlagten Druckbehälter im Wechsel mit jeweils einem der beiden mit dem wärmeren Wärmemedium beaufschlagten Druckbehältern verbindet.

20. Verfahren, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Tiefenbohrung in der Erdkruste erzeugt ist oder wird, ü- ber die durch eine erste Leitung unter hohem Druck, beispielsweise 150 bis 250 bar, ein gasförmiges Wärmemedium, beispielsweise Luft, Am- moniak oder Alkangas wie Butan oder Propan, in einen Tiefenspeicher gefördert und dort auf hohen Temperaturen von typischerweise zwischen 300 °C und 500 ⁰C zwischengelagert wird und über dieselbe Tiefenbohrung durch eine zweite Leitung das heiße gasförmige Wärmemedium aus dem Tiefenspeicher bei Bedarf wieder herausgefördert oder ausgelassen wird und die Wärme des Wärmemediums genutzt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem das gasförmige Wärmemedium von der solarthermischen Anlage erzeugte Wärme in den Tiefenspei- eher transportiert, insbesondere als Zwischenspeicher-Wärmemedium (ZM) und/oder sich im Tiefenspeicher aufgrund der geothermischen Verhältnisse erwärmt und/oder bei dem die Wärme des aus dem Tiefenspeicher herausgeförderten oder ausgelassenen heißen gasförmigen Wärmemediums für das Arbeitsmedium oder den Arbeitskreisprozess genutzt wird, insbesondere als Tiefenspeicher- Wärmemedium (TM).

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder Anspruch 21 , bei dem die Tiefenbohrung mit einem Bohrkopf erzeugt wird oder wurde und im An- Schluss an den Bohrkopf unter Druck eine Abdichtmasse in die Tiefenbohrung eingebracht wird, mit der die Wandung der Bohrung bis zu einer gewissen Tiefe abgedichtet wird, um das Eindringen beispielsweise von kaltem Wasser in die Bohrung zu verhindern, und anschließend die wenigstens zwei Leitungen für das gasförmige Wärmemedium in die Tiefenbohrung eingebracht werden

23. Vorrichtung zum Nutzen von Wärmeenergie, insbesondere zum Erzeugen von elektrischem Strom, umfassend a) wenigstens einen thermodynamischen Arbeitskreisprozess mit wenigs- tens einem Arbeitsmedium und mit wenigstens einem Verbraucher, insbesondere wenigstens einer Turbine mit nachgeschaltetem Generator zur Umwandlung von Wärme in elektrischen Strom, b) eine Zuführung von geothermischer Wärmeenergie aus einem Tiefenspeicher und/oder einer Tiefenbohrung, c) eine solarthermische Anlage d) ein Wärmeübertragungs- und —Speichersystem, das zwischen die solarthermische Anlage und den thermodynamischen Arbeitskreisprozess geschaltet ist und wenigstens einen Teil der von der solarthermischen Anlage erzeugten Wärmeenergie dem thermodynamischen Arbeitskreis- prozesses abhängig von dessen Bedarf zuführt und den anderen Teil der von der solarthermischen Anlage erzeugten Wärmeenergie solarthermisch erzeugten Wärmeenergie in einem Tiefenspeicher in der Erdkruste zwischenspeichert.