JP2024509364A - 地熱水素製造システム - Google Patents

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Abstract

本開示は、地熱水素製造システムであって、液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻す一次液体回路であって、淡水化プラントを通る一次液体回路と、第１の機械的出力を生成するために加熱液体によって駆動される第１のタービンと、第２の機械的出力を生成するために加熱液体によって駆動される第２のタービンとを備え、第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は、圧縮空気供給源を提供する圧縮機を駆動する、地熱水素製造システムを対象とする。

Description

本発明は、地熱水素製造システムを対象とする。システムは、地熱井から直接的に駆動するか、またはバイナリ加熱回路を使用して地熱井から間接的に駆動することができる。本発明は、複合地熱水素製造および圧縮システムにも関する。本発明は、地熱アンモニア製造システムも対象とする。
オーストラリアはますます暑く乾燥してきており、その結果、淡水が不足している。加えて、人々は、より環境を意識するようになっており、よりクリーンで環境に優しい製品を求めている。
太陽光および風力エネルギーは排出量が少ないが、これらは現在、手頃なベースロード電力を送達することができない。対照的に、地熱発電は、無限の、ゼロエミッションのベースロードエネルギーを提供することができるが、掘削コストは、これを行うことを歴史的に高額にし、その使用は高温が浅い深さにある場所に制限されてきた。
人々は典型的に、地熱発電を、地質学的に活発であり、使用可能なエネルギーを生成するために必要とされる高温へのアクセスを提供するのに２０００メートル以下の掘削で十分な、ニュージーランド、インドネシア、およびフィリピンなどの国々に結び付ける。しかしながら、世界中のどこでも、淡水および再生可能な電力を生成するために地熱エネルギーを利用することが望ましいだろう。
オーストラリアの大規模な地熱での以前の試みは、従来の石油およびガス掘削技術を使用する、高い掘削コスト、ならびに技術的問題および環境的問題の両方によって妨げられていた。しかしながら、低コストの淡水化、加熱、冷却または圧送、発電、およびグリーン水素製造を提供するために、深部の熱を利用し、このエネルギーを利用する能力は、非常に望ましい。
ゼロエミッションの電気および水は、太陽光／電池で生成されたグリーン水素よりも低コストで「グリーン」水素を生成するために使用することができる。塩水の淡水化のプロセスは、高品質の塩、カリ、および他の鉱物のような貴重な副生成物を生成することができるが、グリーン水素は、将来のために望ましい液体燃料および潜在的なクリーンエネルギー貯蔵手段を提供することができる。
典型的な水送達スキームは、電気を発生させるために化石燃料を使用して生産および送達され、これにより、大きなカーボンフットプリントを生じる。しかしながら、カーボンフットプリントを含む水で生成されたいずれの水素生成物も、「グリーン」水素と呼ぶことはできない。
一旦製造されて貯蔵されると、グリーン水素は、燃料電池水素電気自動車、ならびに船舶、列車、および飛行機などの他の重量車両に動力供給するために使用することができる。水素はまた、タービンおよび向上にエネルギーを供給することもでき、天然ガスの代替として、調理および暖房のために家庭内で直接使用することもできる。脱炭素化の現在の推進において、グリーン水素は、我々の社会が現在依拠している化石燃料を置き換えるための可能な低炭素燃料代替物を提供する。
アンモニア（ＮＨ３）は、人々を養うために肥料を生産するために使用されている、食品製造のための重要な製品である。アンモニア製造の現在の方法は、化石燃料駆動システムを使用して空気から窒素を分離することと、このガスを、典型的にはガスまたは石炭に由来する水素と結合させることとを伴う。このプロセスは、機能的であるが、汚れており、世界の二酸化炭素（ＣＯ２）排出量を増加させる。
本発明は、これらの欠点を念頭に置いて想起された。
別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと同様または同等の任意の方法および材料は、本発明の実践または試験でも使用することができるが、限られた数の例示的な方法および材料のみが本明細書に記載されている。
本発明は、広範に、淡水および電気を生成し、淡水をその中でその構成部分である酸素および水素に分離するための電気分解装置に供給するためにゼロエミッションの電気および淡水を使用するための、システムまたはプラントを対象とする。電気分解装置に供給するための淡水製造および発電の両方は、地熱エネルギーから直接または間接的に動力供給される。地熱エネルギーは、坑口に入力される流体に基づいてその出力を高度に制御可能な、１つまたは複数の地熱井から引き出される。さらに、システムの段の間の流体の連通を供給および駆動するために必要とされるポンプもまた地熱エネルギーから駆動され、これにより、再生不可能な供給源からの補助的な電気入力を回避する。
本発明は、既知の方法と比較して、排出物なしで、相対的に低コストで製造される、グリーン水素の製造を容易にする。本発明は、酸素と水素に分離されるように、水素電気分解装置に供給する地熱で生成された電気およびゼロエミッション蒸留水を使用する。上記のシステムによって生成された電気および水は両方とも排出物を生成しないので、得られる水素は真に「グリーン」と銘打つことができる。
本発明の地熱水素製造システムは、電池または電力伝送を使用せずに、２４時間昼夜問わずに水素を製造することができる。これは、最大水素製造のために一定の再生可能熱エネルギー、電気、および水の送達を提供するためのベースロード要件を満たす。
本明細書に記載されるシステムは、各地熱井から、毎時４０～１００Ｋｇの水素を製造することができると予測される。したがって、１ヘクタールの土地が毎年最大１０，０００トンのグリーン水素製造に対応できることに基づいて、オーストラリア市場および輸出市場に必要な出力にシステムを拡大することができる。これは、例えば１ヘクタールの太陽光エネルギーパネルが毎年８７トンの水素しか製造できない、かなり多くの土地を必要とする太陽光のような代替エネルギー源とは対照的である。
本明細書に記載されるシステムの追加の利点は、このようなシステムを設置および維持するのに必要とされる設備投資であり、これは、太陽光または電池で動力供給される水素製造プラントの設備投資よりもはるかに低い。
本明細書に記載されるシステムは、化石燃料、太陽光、または風力で生成される電気、電力の伝送、送電線のための樹木の伐採、および排出物または有毒廃棄物を必要としない。
システムの出力は、容易に変化させることができ、坑口における流体流を遠隔で変化させることによって、圧送量の０％～１００％の井戸出力に基づいて完全に適応性がある。
一旦掘削および設置されると、単一の地熱井は数百年にわたって非常に低コストで熱エネルギーを生成することができるので、保守およびランニングコストをさらに節約することができる。
現在、オーストラリア政府は、グリーン水素製造について、Ｋｇあたり＄９．１０の２０３０年目標を設定している。しかしながら、この製造コスト見積りは、わずか１ｋｇの水素を製造するための蒸留および電気分解のために３０～４０リットルの加熱水を送達するコストを含まない。電気分解装置への９リットルの高温蒸留水の送達、および製造後の水素の圧縮には、さらなる太陽光および風力エネルギー容量および運転コストが必要とされる。本地熱システムは、海水を送達し、海水を蒸留し、蒸留水を送達し、水素を圧縮するコストを含み、この目標価格の約４分の１で製造するように計算されている。これは、例えば輸送、ファミリーカー、重量物輸産業、調理および加熱、ならびに多数の輸出市場など、この技術からこれらを除外して水素価格を現在検討している産業に機会を開放する。
一実施形態では、地熱水素製造システムであって、液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻す一次液体回路であって、淡水化プラントを通る一次液体回路と、第１の機械的出力を生成するために加熱液体によって駆動される第１のタービンと、第２の機械的出力を生成するために加熱液体によって駆動される第２のタービンと、淡水化プラントに塩水を送達するための供給ポンプと、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するための淡水ポンプと、を備え、第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は、圧縮空気供給源を提供する圧縮機を駆動する、地熱水素製造システムが提供される。
本明細書に記載される発明の各実施形態に関連して明示的に繰り返されないが、以下の特徴は、本明細書に記載される発明の各実施形態に適用可能であることが理解される。
いくつかの実施形態では、圧縮空気供給源は、淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し得る。
いくつかの実施形態では、圧縮空気供給源は、一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し得る。
いくつかの実施形態では、圧縮空気供給源は、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動し得る。
いくつかの実施形態では、圧縮空気供給源は、作動媒体を二次回路内で循環させるために回路ポンプを駆動し得る。
いくつかの実施形態では、圧縮空気供給源は、淡水化プラントからブラインを圧送するためにブラインポンプを駆動し得る。
いくつかの実施形態では、圧縮空気供給源は、電気分解装置から廃水を圧送するために廃水ポンプを駆動し得る。
いくつかの実施形態では、供給ポンプ、始動ポンプ、淡水ポンプ、回路ポンプ、ブラインポンプ、および廃水ポンプのいずれか１つ以上は、発電機から生成された電気から駆動されるように構成されてもよい。
いくつかの実施形態では、供給ポンプ、始動ポンプ、淡水ポンプ、回路ポンプ、ブラインポンプ、および廃水ポンプのいずれか１つ以上は、外部電源から駆動されるように構成されてもよい。外部電源は、電力グリッドから引き出されてもよく、または再生可能エネルギー源、例えば風、太陽光、波、および潮から生成されてもよい。供給ポンプ、始動ポンプ、淡水ポンプ、回路ポンプ、ブラインポンプ、および廃水ポンプのいずれか１つ以上は、再生可能もしくはグリッド供給エネルギー源から、または電池から、直接駆動されるように構成されてもよい。
本発明の第１の態様では、地熱水素製造システムであって、液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻す一次液体回路であって、淡水化プラントを通る一次液体回路と、第１の機械的出力を生成するために加熱液体によって駆動される第１のタービンと、第２の機械的出力を生成するために加熱液体によって駆動される第２のタービンと、を備え、第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを提供するために圧縮機を駆動し、第１の圧縮空気供給源は、淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、第２の圧縮空気供給源は、一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する、地熱水素製造システムが提供される。一次液体が淡水化プラントを通る際に、その中の熱エネルギーは、液体が地熱井に再注入される前に淡水化プラント内で塩水（または海水）を蒸留するために使用される。
電気を使用する代わりに機械エネルギー要件を提供するために廃熱エネルギーまたは排出熱エネルギー（電気が生成された後）を使用することで、システムの効率が向上する。これにより、販売または水素製造に利用可能な正味の電力レベルをさらに向上させ、グリーン水素製造および圧縮のコストを削減する。
いくつかの実施形態では、地熱エネルギーから生成される電力の一部は、空気および水素の圧送および圧縮のために提供することができるが、これは販売または水素製造に利用可能な電力の正味量を削減することができる。追加の機械的要件を駆動する電力はグリーンであるため、このシステム全体がグリーンであると見なされる。太陽光または風力のような代替エネルギーを用いると、これらの追加要件を提供するために利用可能な熱エネルギー（熱）がないため選択の余地はなく、これは、太陽光および風力で生成されるグリーン水素が非常に高額である（送水、水処理、水加熱、および水素圧縮の追加コストを生じる）多くの理由のうちの１つである。
廃熱エネルギーを使用する代わりに電力の一部がこれらの圧送および圧縮要件に使用される本発明の企図される地熱エネルギー生産システムでは、一次および二次流体回路内の熱は、代替手段によって除去されなければならない。これは、例えば、システムへの追加の電気入力を必要とする冷却器および／または凝縮器を含み得る。ここでも、生成された電気からこれらの追加構成要素を駆動することで、販売または水素製造に利用可能な正味の電力をさらに削減する。
淡水化、圧送、および／または水素の圧縮のためにシステムの廃熱エネルギーを使用することは、より効率的でコスト効果が高い。したがって、この設計は２つの目的に役立つ。これは、一次回路および二次回路の必要な冷却および凝縮（生成された電力の最大４０％を使用することができる）を提供し、販売または水素製造のためのより高い正味量の電力を提供する。計算によれば、２０２３年までにｋｇあたりＡＵ＄２．００未満のグリーン水素製造および／または圧縮コストという結果となる。これらのコストは、水素製造のための電気分解装置のコスト、性能、および寿命を改善して、２０３０年までにｋｇあたり約ＡＵ＄１．００まで削減できる可能性がある。
一次液体は、淡水およびブラインを製造するために淡水化プラント内で塩水を蒸留するために、熱エネルギーを奪う淡水化プラントを通る。いくつかの実施形態では、加熱液体は、淡水化プラントに導入される前に、第１のタービン、次いで第２のタービンに順次供給されてもよい。
いくつかの実施形態では、一次液体回路内の一次液体は水であってもよい。
一次液体回路内の液体は、再加熱されるために地熱坑に戻る前に、第１および第２のタービンの下流の淡水化プラントに伝達されてもよい。一次回路の加熱液体は、再加熱されるために地熱井の坑口に戻されるために、冷却された状態で淡水化プラントから放出されてもよい。
始動ポンプによって始動された後の一次液体回路の循環は、加熱液体が第１の温度よりも高い第２の温度で坑口から押し出される際に、第１の温度で液体を地熱井に引き込む熱サイフォン効果によって、維持され得る。
熱サイフォンは、機械式ポンプを必要とせずに一次液体回路内で液体を循環させるために対流によって維持される受動的な熱交換のモードである。回路の第１の部分への熱伝達が始動されると、熱の変化は密度の変化を引き起こし、回路内のより低温で密度の高い液体が沈むにつれて回路の一部分のより高温で密度の低い液体を上昇させ、熱源との間で回路の周りに液体を引き込むために、自然対流を使用する。
いくつかの実施形態では、第１および第２のタービンは、加熱液体を第１のタービンから第２のタービンに順次移動させるために、直列に接続されてもよい。
いくつかの実施形態では、加熱液体の一部は、タービンを駆動するための蒸気を生成するために、圧力変化を受けてもよい。加熱液体は、分離器またはフラッシュ分離器内で圧力変化を受けてもよい。一次液体回路内の液体の一部は、分離器またはフラッシュ分離器から出力され、一次液体回路内の液体の温度を上昇させるためにタービンから排出された一次回路内の液体と混合されてもよい。
各分離器またはフラッシュ分離器からの残留流体は、後続のタービンに導入される前に、一次液体回路内に再導入されてもよい。一次液体回路内の液体の一部は、分離器またはフラッシュ分離器から出力され、一次液体回路内の液体の温度を上昇させるためにタービンから排出された一次回路内の液体と混合されてもよい。
一次液体回路内の液体は、再加熱されるために地熱坑に戻る前に、タービンの下流の淡水化プラントに伝達される。いくつかの実施形態では、始動ポンプによって始動された後の一次液体回路の循環は、加熱液体が第１の温度よりも高い第２の温度で坑口から押し出される際に、第１の温度で液体を地熱井に引き込む熱サイフォン効果によって、維持され得る。
いくつかの実施形態では、圧縮空気を貯蔵するために、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つに空気貯蔵タンクが組み込まれてもよい。
いくつかの実施形態では、システムは、第２のタービンからの第２の機械的出力によって駆動され、電気分解装置によって生成された水素を圧縮するように構成された、第２の圧縮機をさらに備えてもよい。
いくつかの実施形態では、空気真空ポンプが空気圧縮機に引き込まれる周囲空気の流れによって駆動されるように、空気圧縮機の上流に空気真空ポンプが接続されてもよい。淡水化プラントの少なくとも１つのチャンバから空気を引き出すために、真空ポンプに真空ラインが接続されてもよい。
第１の圧縮空気供給源は、塩水坑内に位置する供給ポンプを駆動し得る。供給ポンプは空気ポンプであってもよい。供給ポンプから押し出された圧縮空気は、塩水坑から淡水化プラントの第１のチャンバの入口に塩水を押し込むことができる。塩水は、淡水化プラントの第１のチャンバ内に噴霧され、そこを通る一次液体回路からの液体の流れによって加熱され得る。淡水化プラントからの淡水は、酸素と水素に分離（分解）されるように、電気分解装置に直接圧送され得る。
一旦始動された一次液体回路は、加熱液体が第１の温度よりも高い第２の温度で坑口から押し出される際に、第１の温度で液体を地熱井に引き込む熱サイフォン効果によって、維持され得る。
供給ポンプおよび始動ポンプは、一次回路の液体および二次回路の作動媒体を同時に始動するように駆動され得る。始動ポンプは、一次液体回路が動くと停止し得る。
いくつかの実施形態では、システムは、第３の機械的出力を生成するために一次液体回路の加熱液体によって駆動される第３のタービンをさらに備えてもよく、第３の機械的出力は、電気分解装置によって生成された水素を圧縮するために圧縮機を駆動するように構成される。
圧縮水素は、任意の所与のシリンダ容量に貯蔵される水素の量を最大化するために収集され、１０００バールで貯蔵され得る。第１、第２、および第３のタービンのうちの少なくとも１つは、スクリューエキスパンダ、タービン、ＯＲＣタービン、エンジン、蒸気エンジン、または水車の代用になり得る。
一実施形態では、一次回路と二次回路とを備える地熱水素製造システムであって、一次液体回路は液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻し、一次回路の加熱液体は、二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器に供給され、加熱作動媒体は淡水化プラントを通り、二次回路の加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、一次回路の加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動し、第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は、圧縮空気供給源を提供する圧縮機を駆動する、地熱水素製造システムが提供される。
本発明の第２の態様では、二次回路を使用する地熱水素製造システムであって、液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻す一次液体回路を備え、加熱液体は、淡水化プラントを通る二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器に供給され、二次回路の加熱作動媒体は、第１の機械的出力および第２の機械的出力を生成するために第１のタービンおよび第２のタービンを駆動し、第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを提供するために空気圧縮機を駆動し、第１の圧縮空気供給源は、淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、第２の圧縮空気供給源は、一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する、地熱水素製造システムが提供される。
いくつかの実施形態では、システムは、第２のタービンからの第２の機械的出力によって駆動され、電気分解装置によって生成された水素を圧縮するように構成された、第２の圧縮機をさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、第３のタービンは、第３の機械的出力を生成するために、（ｉ）一次液体回路の加熱液体、または（ｉｉ）二次回路の加熱作動媒体のいずれかによって駆動されてもよく、第３の機械的出力は、電気分解装置によって生成された水素を圧縮するために圧縮機を駆動するように構成される。
作動媒体が淡水化プラントを通る際に、その中の熱エネルギーは、作動媒体が再加熱されるために熱交換器に戻される前に淡水化プラント内で塩水（または海水）を蒸留するために使用される。一次液体回路内の液体は水であってもよい。いくつかの実施形態では、供給ポンプは空気ポンプであってもよい。作動媒体は、淡水およびブラインを製造するために淡水化プラント内で塩水を蒸留するために、熱エネルギーを奪う淡水化プラントを通る。
いくつかの実施形態では、空気圧縮機は、作動媒体を二次回路内で循環させるために回路ポンプを駆動するための第４の圧縮空気供給源をさらに提供し得る。空気圧縮機は、作動媒体を二次回路内で循環させるために回路ポンプを駆動するための第４の圧縮空気供給源をさらに提供し得る。
いくつかの実施形態では、淡水化プラントから塩ブラインを圧送するために塩ブラインポンプを駆動するように構成された第５の圧縮空気供給源が提供される。一次液体回路内の液体は水であってもよい。いくつかの実施形態では、二次回路内の作動媒体は、低沸点を有する二元流体であってもよい。作動媒体はｎ－ペンタンであってもよい。二次回路内の作動媒体は、再加熱されるために熱交換器に戻される前に、淡水化プラントに伝達されてもよい。
いくつかの実施形態では、一旦始動された一次液体回路は、加熱液体が第１の温度よりも高い第２の温度で坑口から押し出される際に、第１の温度で液体を地熱井に引き込む熱サイフォン効果によって、維持され得る。供給ポンプおよび始動ポンプは、一次回路の液体および二次回路の作動媒体を同時に始動するように駆動され得る。熱サイフォン効果が、一次回路内の液体の移動を維持するために自然なポンプ作用を提供するので、一次液体回路が動くと始動ポンプは停止することができる。
圧縮空気を貯蔵するために、第１、第２、第３、第４、および第５の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つに貯蔵タンクが組み込まれてもよい。
いくつかの実施形態では、空気真空ポンプが真空ポンプを通って空気圧縮機に引き込まれる周囲空気の流れによって駆動されるように、空気圧縮機の取入口に空気真空ポンプが接続されてもよい。淡水化プラントの少なくとも１つのチャンバから空気を引き出すために、真空ポンプに真空ラインが接続されてもよい。
第１の圧縮空気供給源は、塩水坑、海洋水または塩水ダム内に位置する供給ポンプを駆動し得る。供給ポンプは空気ポンプであってもよい。供給ポンプから押し出された圧縮空気は、塩水坑または海洋水もしくは塩水ダムから淡水化プラントの第１のチャンバの入口に塩水を押し込むことができる。塩水は、淡水化プラントの第１のチャンバ内に噴霧され、そこを通る二次回路内の作動媒体の流れによって加熱され得る。
地熱井から引き出された熱は、ＭＥＤ淡水化プラントの内部の真空状態で海水または塩水を沸騰させる熱エネルギーを淡水化プラントに供給するために使用される。
本発明は、（ｉ）塩水坑、海洋水または塩水貯蔵ダムまたはタンクからの海水または塩水供給を送達する淡水化プラントを駆動し、（ｉｉ）追加の電気を必要とせずに、淡水化プラント内で必要とされる真空システムを駆動し、（ｉｉｉ）淡水を供給して水素電気分解装置に動力供給するために、低エンタルピー地熱システムを使用する。
一次液体回路は熱サイフォン効果によって維持され、深部地熱井の表面に一次流体の流れを提供する。一次液体は、水または蒸留水であり得る。
熱サイフォン効果は、深部地熱井の表面に一次流体の流れを提供する。この効果は、およそ５０℃の温度の液体または淡水が、井戸内の高温の地質によって加熱されるために地熱井の環を下るときに発生する。熱サイフォン効果は、井戸の表面に加熱水を押し戻す役割を担い、表面への熱エネルギーのこの送達は、熱エネルギーの流れを維持するためにエネルギー入力を必要としない。
典型的に、海水または塩水をＭＥＤまたは逆浸透（ＲＯ）淡水化プラントに送達するために電気が必要とされ、電気は、塩水が気化される淡水化プラントのチャンバ内に真空を作り出すために使用され、電気は、ＭＥＤプラントから淡水およびブラインを圧送するためにも使用される。
本発明は、追加の電気の必要性を少なくとも低減（および場合により排除）するために、熱エネルギーによって駆動される空気圧縮機を利用する。これは、一次液体の流れ（流体流からの熱エネルギー）を回転力またはピストン力の形態の機械的出力に変えるスクリューエキスパンダ、タービン、または水車システムを使用することによって達成される。この機械的出力は、空気ポンプに動力供給するために、空気圧縮機を直接または間接的に駆動することができ、あるいは、発電のために発電機を駆動するために使用することができる。
空気圧縮機は、ＭＥＤプラントのチャンバ内に真空を作り出すために圧縮機の吸入側（取入口）を利用し、圧縮機の圧力側（出力）は、１つ以上の空気ポンプを駆動するために使用する圧縮空気を供給する。１つ以上の空気ポンプは、塩水坑（砂浜または内陸）から、貯蔵タンクから、または海洋から、塩水をＭＥＤプラントに送達するために使用される。
圧縮空気源から駆動される追加のポンプは、回路を駆動するための熱エネルギーを収穫するために地熱井に水を通す一次および／または二次流体回路の循環を開始および／または支援するために使用することができる。一実施形態では、熱サイフォン効果の開始を容易にするために、二次ポンプを一次液体回路に組み込むことができる。このポンプは、空気ポンプまたは空気駆動ポンプであってもよい。
空気ポンプの使用は、塩水中で腐食する可能性のある可動部品がないという利点を提供する。これは、システムの信頼性およびシステムの寿命における利点を提供し、保守費用を削減する。また、真空を作り出し、ＭＥＤプラントとの間で塩水を移動させるために空気圧縮機を直接駆動することは、これらの目的のために電気を使用または生成するよりもエネルギー効率が高い。
いくつかの実施形態では、システムは、第３の機械的出力を生成するために二次回路の加熱作動媒体によって駆動される第３のタービンをさらに備えてもよく、第３の機械的出力は、電気分解装置によって生成された水素を圧縮するために圧縮機を駆動するように構成される。圧縮水素は、水素を液体状に維持するために収集され、１０００バールで貯蔵され得る。第１、第２、および第３の機械的出力のいずれか１つは、ポンプ、圧縮機、または発電機を直接または間接的に駆動することができる。
安全性の観点から、本発明は、塩水の環境における危険な電気の使用を低減する（および場合により排除する）利点も提供する。
本発明は、一次液体回路内の液体からのエネルギー（流動流体からの熱エネルギー）を回転力またはピストン力の形態の機械的出力に変換するスクリューエキスパンダ、タービン、ＯＲＣタービン、エンジン、蒸気エンジン、または水車を使用する。この機械的出力は、ポンプ、または圧縮機を直接または間接的に駆動することができ、あるいは発電のために発電機を駆動するために使用することができる。
本発明は、電気によって駆動される従来のポンプと比較して、水汲み上げのためのより低い運転コストを提供する。
本発明の地熱水素製造システムは、すべてのエネルギーおよび圧送要件を提供するために地熱エネルギーが使用されるため、ゼロエミッションをもたらす。熱サイフォンは、一次流体回路が動作すると揚水を必要とせずに熱エネルギーを提供し、低コストの再生可能エネルギーを提供する。
単一の地熱井から１００から５００馬力の圧送エネルギーを得ることができ、このエネルギー源は、時刻および季節によって大きく変動する可能性のある太陽光または風力エネルギーとは対照的に、ほぼ一定であることが計算される。
風力および太陽光発電の両方とのさらなる比較は、非常に小さな物理的フットプリントを有する地熱エネルギーを示し、こうして周囲の土地を手付かずのまま残し、代替使用に利用可能である。加えて、これは、電力線、樹木の伐採の必要がなく、排出物および有毒廃棄物が生成されず、設置後に地熱坑の上方および周りの土地を修復することができるため、地熱水素製造システムの環境への影響を大幅に低減する。地熱淡水化および圧送はまた、気象事象および森林火災のリスクにも耐える。
本発明は、必要な井戸およびポンプの保守が最小限であり、長距離伝送による電力線保守または電力損失がなく、ソーラーパネルの埃を払うこともないという追加の利点を提供する。蒸気エンジンおよび蒸気エキスパンダの使用は長寿命であり、証明された信頼性の実績があり、最大１００年動作する例が知られている。
一旦掘削され設置されると、単一の地熱井は数百年にわたって生産するが、圧送量を達成するために坑口流を遠隔制御することができる。
上記の利点は、典型的な淡水化および圧送コストの大幅な削減、ならびにＣＯ２排出量の大幅な削減を提供する。
熱サイフォン効果を使用して単一井戸地熱エネルギーシステムから駆動される地熱淡水化および圧送システムは、通常はＲＯ淡水化プラントによって生成されるプラスチック廃棄物を生成しない。加えて、これらの地熱エネルギーシステムは、ＣＯ２排出物を生成せず、ソーラーパネルおよび風力タービンブレードの定期的な廃棄から有毒廃棄物を生成せず、追加の発電および伝送を必要とせず、環境への悪影響がはるかに少ない。地熱淡水化および圧送システムは、化石燃料から駆動されるか太陽光、風力、または電池供給システムから生成された電気から駆動されるかにかかわらず、ＲＯ淡水化システムよりも最大８倍安価に淡水を製造することができると計算される。
いくつかの実施形態では、空気圧縮機は、淡水化プラントから塩ブラインを圧送するように構成された第３の圧縮空気供給源を提供し得る。一次液体回路内の液体は水であってもよい。
いくつかの実施形態では、加熱液体の一部は、第１のタービンおよび第２のタービンを駆動するための水蒸気を生成するために、圧力変化を受けてもよい。加熱液体は、分離器またはフラッシュ分離器内で圧力変化を受けてもよい。
いくつかの実施形態では、一次液体回路内の液体の一部は、第１のフラッシュ分離器から出力され、一次液体回路の液体の温度を上昇させるために第１のタービンから排出された一次回路内の液体と混合されてもよい。いくつかの実施形態では、一次液体回路内の液体の一部は、第２のフラッシュ分離器から出力され、一次液体回路の液体の温度を上昇させるために第２のタービンから排出された一次回路内の液体と混合されてもよい。
一次液体回路内の液体は、再加熱されるために地熱坑に戻る前に、第１および第２のタービンの各々の下流の淡水化プラントに伝達されてもよい。
いくつかの実施形態では、始動ポンプによって始動された後の一次液体回路の循環は、加熱液体が第１の温度よりも高い第２の温度で坑口から押し出される際に、第１の温度で液体を地熱井に引き込む熱サイフォン効果によって、維持され得る。
圧縮空気を貯蔵するために、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つに空気貯蔵タンクが組み込まれてもよい。
いくつかの実施形態では、空気真空ポンプが真空ポンプを通って空気圧縮機に引き込まれる周囲空気の流れによって駆動されるように、空気圧縮機の取入口に空気真空ポンプが接続されてもよい。淡水化プラントの少なくとも１つのチャンバから空気を引き出すために、真空ポンプに真空ラインが接続されてもよい。
第１の圧縮空気供給源は、塩水坑、もしくはダムの海洋水または塩水貯蔵タンク内に位置する供給ポンプを駆動し得る。供給ポンプは空気ポンプであってもよい。
いくつかの実施形態では、供給ポンプから押し出された圧縮空気は、塩水坑、または海洋もしくは貯蔵タンクもしくはダムから淡水化プラントの第１のチャンバの入口に塩水を押し込むことができる。塩水は、淡水化プラントの第１のチャンバ内に噴霧され、そこを通る一次液体回路からの液体の流れによって加熱され得る。
いくつかの実施形態では、第１のタービンおよび第２のタービンの少なくとも一方は、蒸気エンジンまたはスクリューエキスパンダに交換されてもよい。
いくつかの実施形態では、淡水化プラントから塩ブラインを送達するためにブラインポンプを駆動するように構成された第３の圧縮空気供給源が追加で提供され得る。
本発明の地熱淡水化および圧送システムは、ゼロエミッション、設置コストおよび保守費用の削減、長い使用寿命、比較的小さい物理的フットプリント（風力または太陽光と比較して）、有毒廃棄物がないこと、および信頼性が高く安定した長期エネルギー供給を含む、地熱水素製造システムに関連して上記で挙げられた利点のすべてを提供する。
いくつかの実施形態では、作動媒体を二次回路内で循環させるために回路ポンプを駆動するために、第４の圧縮空気供給源が提供される。
いくつかの実施形態では、空気圧縮機から第５の圧縮空気供給源が生成されてもよく、第５の圧縮空気供給源は、淡水化プラントから塩ブラインを圧送するために空気ポンプを駆動するように構成される。
いくつかの実施形態では、タービンを駆動することは、一次液体回路の加熱液体から直接始まってもよい。いくつかの実施形態では、タービンを駆動することは、タービンを駆動するために、一次液体回路の加熱液体からの熱が二次回路の作動媒体に熱を提供する二次回路から始まってもよい。いくつかの実施形態の一次回路と二次回路との間で熱伝達をもたらすことは、熱交換器を介してもよい。
いくつかの実施形態では、空気圧縮機を通して周囲空気を引き込むことは、空気真空ポンプを介してもよい。淡水化プラントの少なくとも１つのチャンバから空気を引き込むことは、真空ポンプからの真空ラインを介してその中に真空を作り出すことができる。
いくつかの実施形態では、タービンは、スクリューエキスパンダ、蒸気エンジン、およびＯＲＣタービンのうちの１つの代用になり得る。いくつかの実施形態では、タービンは、一連のタービンを備えてもよい。いくつかの実施形態では、空気圧縮機は、スクリュー圧縮機またはピストン圧縮機であってもよい。方法は、淡水化プラントから塩ブラインを送達するためにブラインポンプを駆動するように構成された第３の圧縮空気供給源を追加で提供し得る。塩水坑は、淡水化プラントに送達される塩水の供給源を提供するために、さらに海洋水または塩水ダムの代用になり得る。
一実施形態では、一次回路と二次回路とを備える地熱水素製造システムであって、一次液体回路は液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻し、加熱液体は、一次液体回路内の淡水化プラントを通り、一次回路の加熱液体は二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器を通り、二次回路の加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、一次回路の加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動し、第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は、圧縮空気供給源を提供する圧縮機を駆動する、地熱水素製造システムが提供される。
第３の態様では、本発明は、一次回路と二次回路とを備える地熱水素製造システムであって、一次液体回路は液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻し、加熱液体は、一次液体回路内の淡水化プラントを通り、一次回路の加熱液体は二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器を通り、二次回路の加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、一次回路の加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動し、第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを提供するために圧縮機を駆動し、第１の圧縮空気供給源は、淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、第２の圧縮空気供給源は、一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する、地熱水素製造システムを提供する。
いくつかの実施形態では、システムは、第２のタービンからの第２の機械的出力によって駆動され、電気分解装置によって生成された水素を圧縮するように構成された、第２の圧縮機をさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、システムは、第３の機械的出力を生成するために、（ｉ）一次液体回路の加熱液体、または（ｉｉ）二次回路の加熱作動媒体のいずれかによって駆動され、第３の機械的出力は、電気分解装置によって生成された水素を圧縮するために圧縮機を駆動するように構成される、第３のタービンをさらに備えてもよい。
さらなる実施形態では、一次回路と二次回路とを備える地熱水素製造システムであって、一次液体回路は液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻し、加熱液体は、淡水化プラントを通る前に、二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器に供給され、二次回路の加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、一次回路の加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動し、第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は、圧縮空気供給源を提供するために空気圧縮機を駆動する、地熱水素製造システムが提供される。
さらなる実施形態では、一次回路と二次回路とを備える地熱水素製造システムであって、一次液体回路は液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻し、加熱液体は、淡水化プラントを通る前に、二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器に供給され、二次回路の加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、一次回路の加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動し、第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源を提供するために空気圧縮機を駆動し、第１の圧縮空気供給源は、淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、第２の圧縮空気供給源は、一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する、地熱水素製造システムが提供される。作動媒体が淡水化プラントを通る際に、その中の熱エネルギーは、作動媒体が再加熱されるために熱交換器に戻される前に淡水化プラント内で塩水（または海水）を蒸留するために使用される。
いくつかの実施形態では、二次回路は、電気分解装置に送達される前に淡水化プラントからの淡水を加熱するために二次回路から熱を引き出すように構成された淡水凝縮器を備えてもよい。二次回路は、淡水化プラントに供給する前に塩水を加熱するために二次回路から熱を引き出すように構成された塩水凝縮器を備えてもよい。
一実施形態では、一次回路と二次回路とを備える地熱水素製造および圧縮システムであって、一次液体回路は液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻し、加熱液体は、一次液体回路内の淡水化プラントを通り、一次回路の加熱液体は二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器を通り、二次回路の加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、一次回路の加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動し、第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は第１および第２の圧縮機を駆動し、第１の圧縮機は空気を圧縮するように構成され、第２の圧縮機は水素を圧縮するように構成され、第１の空気圧縮機は圧縮空気供給源を提供する、地熱水素製造および圧縮システムが提供される。
一実施形態では、一次回路と二次回路とを備える地熱水素製造および圧縮システムであって、一次液体回路は液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻し、加熱液体は、一次液体回路内の淡水化プラントを通り、一次回路の加熱液体は二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器を通り、二次回路の加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、一次回路の加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動し、第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は第１および第２の圧縮機を駆動し、第１の圧縮機は空気を圧縮するように構成され、第２の圧縮機は水素を圧縮するように構成され、第１の空気圧縮機は、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源を提供し、第１の圧縮空気供給源は、淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、第２の圧縮空気供給源は、一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する、地熱水素製造および圧縮システムが提供される。
いくつかの実施形態では、二次回路は、電気分解装置に送達される前に淡水化プラントからの淡水を加熱するために二次回路から熱を引き出すように構成された淡水凝縮器をさらに備えてもよい。二次回路は、淡水化プラントに供給する前に塩水を加熱するために二次回路から熱を引き出すように構成された塩水凝縮器をさらに備えてもよい。
一次液体が淡水化プラントを通る際に、その中の熱エネルギーは、液体が地熱井に再注入される前に淡水化プラント内で塩水（または海水）を蒸留するために使用される。
さらなる実施形態では、一次回路と二次回路とを備える地熱水素製造および圧縮システムであって、一次液体回路は液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻し、一次回路の加熱液体は二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器に供給され、加熱作動媒体は淡水化プラントを通り、二次回路の加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、一次回路の加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動し、第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は第１の圧縮機および第２の圧縮機を駆動し、第１の圧縮機は空気を圧縮するように構成され、第２の圧縮機は水素を圧縮するように構成された、地熱水素製造および圧縮システムが提供される。
さらなる実施形態では、一次回路と二次回路とを備える地熱水素製造および圧縮システムであって、一次液体回路は液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻し、一次回路の加熱液体は、二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器に供給され、加熱作動媒体は淡水化プラントを通り、二次回路の加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、一次回路の加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動し、第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は第１の圧縮機および第２の圧縮機を駆動し、第１の圧縮機は空気を圧縮するように構成され、第２の圧縮機は水素を圧縮するように構成され、第１の圧縮機は、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源を供給し、第１の圧縮空気供給源は、淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、第２の圧縮空気供給源は、一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する、地熱水素製造および圧縮システムが提供される。
作動媒体が淡水化プラントを通る際に、その中の熱エネルギーは、作動媒体が再加熱されるために熱交換器に戻される前に淡水化プラント内で塩水（または海水）を蒸留するために使用される。
いくつかの実施形態では、二次回路は、電気分解装置に送達される前に淡水化プラントからの淡水を加熱するために二次回路から熱を引き出すように構成された淡水凝縮器を備えてもよい。二次回路は、淡水化プラントに供給する前に塩水を加熱するために二次回路から熱を引き出すように構成された塩水凝縮器を備えてもよい。
さらに別の実施形態では、地熱エネルギーによって動力供給され、圧縮空気によって駆動される、水素を製造するために淡水を生成して電気分解装置に供給する方法であって、地熱井に液体を供給し、一次液体回路を形成するために地熱井の坑口から加熱液体を引き出すステップであって、一次液体は熱エネルギーを淡水化プラントに搬送する、ステップと、第１の機械的出力および第２の機械的出力を生成するために一次液体回路から第１のタービンおよび第２のタービンに加熱液体をそれぞれ伝達するステップと、淡水の電気分解を介して水素を生成するように構成された電気分解装置に動力供給するために、第１の機械的出力を発電機に誘導し、圧縮空気供給源を生成するために第２の機械的出力を圧縮機に誘導するステップと、を含む方法が提供される。
いくつかの実施形態では、圧縮空気供給源は、塩水を淡水化プラントに押し出すように構成された供給ポンプ、一次液体回路を始動するための始動ポンプ、水素と酸素に分解されるように淡水化プラントから電気分解装置に淡水を圧送するための淡水ポンプ、二次回路内で作動媒体を循環させるための回路ポンプ、淡水化プラントからブラインを圧送するためのブラインポンプ、および電気分解装置から廃水を圧送するための廃水ポンプ、のうちのいずれか１つを駆動するように指示されてもよい。一次液体回路内の液体は、水または蒸留水であってもよい。
第４の態様では、本発明は、地熱エネルギーによって動力供給される、水素を生成するために淡水を生成して電気分解装置に供給する方法であって、地熱井に液体を供給し、一次液体回路を形成するために地熱井の坑口から加熱液体を引き出すステップであって、一次液体は熱エネルギーを淡水化プラントに搬送する、ステップと、第１の機械的出力および第２の機械的出力を生成するために一次液体回路から第１のタービンおよび第２のタービンに加熱液体をそれぞれ伝達するステップと、淡水の電気分解を介して水素を生成するように構成された電気分解装置に動力供給するために、第１の機械的出力を発電機に誘導し、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを生成するために、第２の機械的出力を圧縮機に誘導する、ステップとを含み、第１の圧縮空気供給源は、塩水を淡水化プラントに押し出すように構成された供給ポンプを駆動し、第２の圧縮空気供給源は、一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は、水素と酸素に分解されるように淡水化プラントから電気分解装置に淡水を圧送するために淡水ポンプを駆動する、方法が提供される。
いくつかの実施形態では、方法は、一次液体回路の加熱液体から直接タービンを駆動するステップを含んでもよい。
方法は、第２のタービンの第２の機械的出力から第２の圧縮機を駆動するステップであって、第２の圧縮機は、電気分解装置によって生成された水素を圧縮するように構成される、ステップをさらに含んでもよい。方法は、第３の機械的出力を生成するために一次液体回路から第３のタービンに加熱液体を伝達するステップと、電気分解装置によって生成された水素を圧縮するように構成された第２の圧縮機に第３の機械的出力を誘導するステップとをさらに含んでもよい。
方法は、タービンを駆動するために、一次液体回路の加熱液体からの熱が二次回路の作動媒体に熱を提供する二次回路から、第１および第２のタービンのうちの少なくとも１つを駆動するステップを含んでもよい。いくつかの実施形態の一次回路と二次回路との間の熱伝達は、熱交換器を介して行われてもよい。
いくつかの実施形態では、方法は、空気真空ポンプを介して空気圧縮機を通して周囲空気を引き込むステップを含んでもよい。方法は、真空ポンプからの真空ラインを介してその中に真空を作り出すために、淡水化プラントの少なくとも１つのチャンバから空気を引き込むステップを含んでもよい。方法は、第１および第２のタービンのうちの少なくとも１つをスクリューエキスパンダ、蒸気エンジン、およびＯＲＣタービンのうちのいずれか１つに置き換えるステップを含んでもよい。
方法は、圧縮機に動力供給するための第３の機械的出力を生成するために、加熱液体または加熱作動媒体を第３のタービンにさらに伝達するステップを含んでもよい。第１、第２、および第３のタービンのうちの少なくとも１つは、一連のタービンを備えてもよい。空気圧縮機は、スクリュー圧縮機またはピストン圧縮機であってもよい。いくつかの実施形態では、塩水坑は、淡水化プラントに送達される塩水の供給源を提供するために、海洋または塩水ダムの代用になり得る。
第５の態様では、本発明は、地熱エネルギーによって動力供給される、水素を生成するために淡水を生成して電気分解装置に供給する方法であって、地熱井に液体を供給し、地熱井の坑口から加熱液体を引き出すステップであって、一次回路の加熱液体は、二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器に供給され、加熱作動媒体は淡水化プラントを通り、二次回路の加熱作動媒体は、第１の機械的出力および第２の機械的出力を生成するために第１のタービンおよび第２のタービンをそれぞれ駆動する、ステップと、淡水の電気分解を介して水素を生成するように構成された電気分解装置に動力供給するために、第１の機械的出力を発電機に誘導し、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを生成するために、第２の機械的出力を第１の圧縮機に誘導するステップとを含み、第１の圧縮空気供給源は、塩水を淡水化プラントに押し出すために供給ポンプを駆動するように構成され、第２の圧縮空気供給源は、一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は、水素と酸素に分解されるように淡水化プラントから電気分解装置に淡水を圧送するために淡水ポンプを駆動する、方法を提供する。
さらなる態様では、本発明は、地熱エネルギーによって動力供給される、水素を生成するために淡水を生成して電気分解装置に供給する方法であって、地熱井に液体を供給し、一次液体回路を形成するために地熱井の坑口から加熱液体を引き出すステップであって、一次液体は熱エネルギーを淡水化プラントに搬送する、ステップと、二次回路の作動媒体を加熱するために一次回路の加熱液体を熱交換器に供給するステップであって、それぞれ二次回路の加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、一次液体回路の加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動する、ステップと、淡水の電気分解を介して水素を生成するように構成された電気分解装置に動力供給するために、第１の機械的出力を発電機に誘導し、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを生成するために、第２の機械的出力を圧縮機に誘導する、ステップとを含み、第１の圧縮空気供給源は、塩水を淡水化プラントに押し出すために供給ポンプを駆動するように構成され、第２の圧縮空気供給源は、一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は、水素と酸素に分解されるように淡水化プラントから電気分解装置に淡水を圧送するために淡水ポンプを駆動する、方法を提供する。
方法は、第２のタービンの第２の機械的出力から第２の圧縮機を駆動するステップであって、第２の圧縮機は、電気分解装置によって生成された水素を圧縮するように構成される、ステップをさらに含んでもよい。方法は、第３の機械的出力を生成するために一次液体回路から第３のタービンに加熱液体を伝達するステップと、電気分解装置によって生成された水素を圧縮するように構成された第２の圧縮機に第３の機械的出力を誘導するステップとをさらに含んでもよい。
方法は、タービンを駆動するために、一次液体回路の加熱液体からの熱が二次回路の作動媒体に熱を提供する二次回路から、第１および第２のタービンのうちの少なくとも１つを駆動するステップを含んでもよい。いくつかの実施形態の一次回路と二次回路との間の熱伝達は、熱交換器を介して行われてもよい。
いくつかの実施形態では、方法は、空気真空ポンプを介して空気圧縮機を通して周囲空気を引き込むステップを含んでもよい。方法は、真空ポンプからの真空ラインを介してその中に真空を作り出すために、淡水化プラントの少なくとも１つのチャンバから空気を引き込むステップを含んでもよい。方法は、第１および第２のタービンのうちの少なくとも１つをスクリューエキスパンダ、蒸気エンジン、およびＯＲＣタービンのうちのいずれか１つに置き換えるステップを含んでもよい。
方法は、圧縮機に動力供給するための第３の機械的出力を生成するために、加熱液体または加熱作動媒体を第３のタービンにさらに伝達するステップを含んでもよい。第１、第２、および第３のタービンのうちの少なくとも１つは、一連のタービンを備えてもよい。空気圧縮機は、スクリュー圧縮機またはピストン圧縮機であってもよい。いくつかの実施形態では、塩水坑は、淡水化プラントに送達される塩水の供給源を提供するために、海洋または塩水ダムの代用になり得る。
方法は、第２のタービンの第２の機械的出力から第２の圧縮機を駆動するステップであって、第２の圧縮機は、電気分解装置によって生成された水素を圧縮するように構成される、ステップをさらに含んでもよい。方法は、第３の機械的出力を生成するために一次液体回路から第３のタービンに加熱液体を伝達するステップと、電気分解装置によって生成された水素を圧縮するように構成された第２の圧縮機に第３の機械的出力を誘導するステップとをさらに含んでもよい。
いくつかの実施形態では、方法は、淡水を電気分解装置に送達する前に淡水化プラントからの淡水を加熱するために、淡水凝縮器を介して二次回路の作動媒体から熱を引き出すステップ、または淡水を淡水化プラントに送達する前に塩水を加熱するために、塩水凝縮器を介して二次回路の作動媒体から熱を引き出すステップをさらに含んでもよい。
二次回路内の作動媒体は、低沸点を有する二元流体であってもよい。作動媒体はｎ－ペンタンであってもよい。
いくつかの実施形態では、方法は、発電機から供給ポンプ、始動ポンプ、および淡水ポンプのうちの少なくとも１つに動力供給するステップをさらに含んでもよい。
いくつかの実施形態では、方法は、塩水を淡水化プラントに送達するために、空気駆動式供給ポンプを使用して塩水源から塩水を圧送するステップをさらに含んでもよい。
いくつかの実施形態では、地熱アンモニア製造システムであって、液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻す一次液体回路であって、淡水化プラントを通る一次液体回路と、第１および第２の機械的出力を生成するために加熱液体によって駆動される第１および第２のタービンとを備え、第１の機械的出力は、（ｉ）淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置、および（ｉｉ）アンモニア製造プラントに動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は、アンモニア製造プラントに供給するために周囲空気から窒素を分離するために窒素プラントを通って周囲空気を引き込む空気圧縮機を駆動し、第１および第２の機械的出力のいずれか一方は、淡水化プラントに塩水を供給するための供給ポンプおよび淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するための淡水ポンプのうちの少なくとも１つを駆動するように構成されている、地熱アンモニア製造システムが提供される。
いくつかの実施形態では、圧縮空気供給源は、一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し得る。
いくつかの実施形態では、圧縮空気供給源は、作動媒体を二次回路内で循環させるために回路ポンプを駆動し得る。
いくつかの実施形態では、圧縮空気供給源は、淡水化プラントからブラインを圧送するためにブラインポンプを駆動し得る。
いくつかの実施形態では、圧縮空気供給源は、電気分解装置から廃水を圧送するために廃水ポンプを駆動し得る。
いくつかの実施形態では、供給ポンプ、始動ポンプ、淡水ポンプ、回路ポンプ、ブラインポンプ、および廃水ポンプのいずれか１つ以上は、発電機から生成された電気から駆動されるように構成されてもよい。
いくつかの実施形態では、供給ポンプ、始動ポンプ、淡水ポンプ、回路ポンプ、ブラインポンプ、および廃水ポンプのいずれか１つ以上は、外部電源から駆動されるように構成されてもよい。外部電源は、電力グリッドから引き出されてもよく、または再生可能エネルギー源、例えば風、太陽光、波、および潮から生成されてもよい。供給ポンプ、始動ポンプ、淡水ポンプ、回路ポンプ、ブラインポンプ、および廃水ポンプのいずれか１つ以上は、再生可能もしくはグリッド供給エネルギー源から、または電池から、直接駆動されるように構成されてもよい。
いくつかの実施形態では、地熱アンモニア製造システムであって、液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻す一次液体回路であって、淡水化プラントを通る一次液体回路と、第１、第２および第３の機械的出力を生成するために加熱液体によって駆動される第１、第２、および第３のタービンとを備え、第１の機械的出力は、（ｉ）淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置、および（ｉｉ）アンモニア製造プラントに動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は、アンモニア製造プラントに供給するために周囲空気から窒素を分離するために窒素プラントを通って周囲空気を引き込む空気圧縮機を駆動し、第３の機械的出力は、電気分解装置によって生成された水素を圧縮し、アンモニア製造プラントに圧縮水素を供給するために、圧縮機を駆動するように構成され、第１、第２、および第３の機械的出力のうちのいずれか１つは、淡水化プラントに塩水を供給するための供給ポンプを駆動し、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するための淡水ポンプを駆動するように構成されている、地熱アンモニア製造システムが提供される。供給ポンプおよび淡水ポンプは、空気圧縮機からの圧縮空気供給源から駆動される空気駆動ポンプであってもよい。
アンモニアは、肥料を生産するために食品製造に使用される。現在のアンモニア製造は、化石燃料エネルギー源を使用して空気から窒素を分離することと、アンモニアを形成するためにハーバー・ボッシュ法（ＨＢＰ）を使用してこれを水素と結合させることとを伴う。典型的に、ＨＢＰは、主に肥料を生産するために使用される、アンモニアの製造のための主要な工業的手法である。ＨＢＰは、高温（４００℃－５００℃）および高圧（１０ＭＰａ＋）で金属触媒を使用する水素（Ｈ２）との反応によって、大気中の窒素（Ｎ２）をアンモニア（ＮＨ３）に変換する。
Ｎ２＋３Ｈ２ → ２ＮＨ３
変換は、それによって炭素原子と水素原子とを分離するためにニッケル触媒を使用する改質器の内部の高温および高圧を使用して、蒸気を用いて行われる。窒素（Ｎ２）は三重原子結合のために高度に非反応性であるため、触媒が必要とされる。したがって、ＨＢＰは、原子結合の破壊を加速させるために触媒を必要とする。典型的に、ＨＢＰは、気体試薬と相互作用するために不均質触媒または固体触媒を使用する。典型的な触媒は、酸化鉄担体を有するフェライト系である。
その有名な肥料特性とは別に、アンモニアは、水素よりも高いエネルギー密度を有する優れたエネルギーキャリアでもある。液体状のとき、周囲温度で、アンモニアは、約３ｋＷｈ／リットルのエネルギー密度を有し、マイナス３５℃まで冷却されると、これはほぼ４ｋＷｈ／リットルまで増加することができる。
そのエネルギー密度に加えて、アンモニアは、貯蔵および輸送がより容易で安価であり、プロパンなどの製品を輸送するためにすでに設けられている既存のグローバルインフラストラクチャを利用することができる。その高いエネルギー密度のため、アンモニアは、再生可能な供給源に由来するエネルギーの収集および貯蔵のための大きな機会を提供するエネルギーを貯蔵するために使用することができる。
アンモニアはいくつかのリスクを伴い、毒性であるが、このリスクは、他のガス、例えばメタンまたはメタノールとは似ていない。しかしながら、多くの毒素とは異なり、アンモニアは急速に放散し、こぼれると自己中和を開始する。したがって、アンモニアは、地中に蓄積せず、硝化を促進する植物および細菌によって取り込まれることが可能である。
加えて、アンモニアは、プロパンおよびブタンと同様に、周囲温度で約７．５バールで液化することができ、（極低温貯蔵を必要とする液化天然ガス（ＬＮＧ）のような）既知の製品に対するさらなる利点を提供し、海運業界にゼロエミッションの選択肢を提供する。
いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３の機械的出力のいずれか１つは、一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動するように追加で構成されてもよい。
第２の機械的出力によって駆動される空気圧縮機は、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源を提供するように構成されてもよく、第１の圧縮空気供給源は淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、第２の圧縮空気供給源は一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する。
いくつかの実施形態では、発電機から出力される電力は、淡水化プラントに塩水を供給するための供給ポンプと、一次液体回路を始動するための始動ポンプと、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するための淡水ポンプとを駆動するように構成される。
第２の機械的出力によって駆動される空気圧縮機は、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のいずれか１つを提供するように構成されてもよく、第１の圧縮空気供給源は淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、第２の圧縮空気供給源は一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する。
発電機から出力される電力は、淡水化プラントに塩水を供給するための供給ポンプ、一次液体回路を始動するための始動ポンプ、および淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するための淡水ポンプのうちの少なくとも１つを駆動するように構成されてもよい。
第１、第２、および第３の機械的出力のいずれか１つは、電気分解装置によって生成された酸素を圧縮するために酸素圧縮機を駆動するように追加で構成されてもよい。酸素圧縮機は、空気圧縮機とのダブルタービン構成で第２の機械的出力によって駆動され得る。圧縮水素は、３００℃以上の温度でアンモニア製造プラントに送達され得る。圧縮水素は、２０バール以上の圧力でアンモニア製造プラントに送達され得る。
いくつかの実施形態では、淡水化プラントへの塩水の供給は、圧縮後に圧縮水素を冷却するために冷却器を通して引き込まれてもよい。一次液体回路からの加熱液体は、熱エネルギーを供給するためにアンモニア製造プラントに伝達され得る。加熱液体は、第１のフラッシュ分離器に入る前に一次液体回路から引き出されてもよい。アンモニア製造プラントから排出された加熱液体は、第１のフラッシュ分離器の後に一次液体回路に再導入されてもよい。アンモニア製造プラントから排出された加熱液体は、第２のフラッシュ分離器または第３のラッシュ分離器の後に一次液体回路に再導入されてもよい。
いくつかの実施形態では、一次回路と二次回路とを備える地熱アンモニア製造システムであって、一次液体回路は液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻し、加熱液体は、一次液体回路内の淡水化プラントを通り、一次回路の加熱液体は二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器を通り、二次回路の加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、一次回路の加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動し、第１の機械的出力は、（ｉ）淡水の電気分解を介して酸素を生成する電気分解装置、および（ｉｉ）アンモニア製造プラントに動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は第１の空気圧縮機および第２の水素圧縮機を駆動し、第１の圧縮機は、アンモニア製造プラントに供給するために周囲空気から窒素を分離するために窒素プラントを通って周囲空気を引き込むように構成され、第２の圧縮機は、電気分解装置によって生成された水素を圧縮し、アンモニア製造プラントに圧縮水素を供給するように構成され、第１および第２の機械的出のいずれか一方は、淡水化プラントに塩水を供給するための供給ポンプと、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するための淡水ポンプとを駆動するように構成されている、地熱アンモニア製造システムが提供される。
いくつかの実施形態では、一次回路と二次回路とを備える地熱アンモニア製造システムであって、一次液体回路は液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻し、一次回路の加熱液体は、二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器に供給され、加熱作動媒体は淡水化プラントを通り、二次回路の加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、一次回路の加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動し、第１の機械的出力は、（ｉ）淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置、および（ｉｉ）アンモニア製造プラントに動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は、アンモニア製造プラントに供給するために周囲空気から窒素を分離するために窒素プラントを通って周囲空気を引き込む空気圧縮機を駆動し、第１および第２の機械的出のいずれか一方は、淡水化プラントに塩水を供給するための供給ポンプを駆動し、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するための淡水ポンプを駆動するように構成されている、地熱アンモニア製造システムが提供される。
いくつかの実施形態では、第１および第２の機械的出力のいずれか一方は、一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動するように追加で構成されてもよい。第２の機械的出力によって駆動される空気圧縮機は、第１、第２、第３、第４、第５、および第６の圧縮空気供給源のいずれか１つ以上を提供するように構成されてもよく、第１の圧縮空気供給源は淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、第２の圧縮空気供給源は一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動し、第４の圧縮空気供給源は二次回路内で作動媒体を循環させるために回路ポンプを駆動し、第５の圧縮空気供給源は淡水化プラントからブラインを圧送するためにブラインポンプを駆動し、第６の圧縮空気供給源は電気分解装置から廃水を圧送するために廃水ポンプを駆動する。
発電機から出力される電力は、淡水化プラントに塩水を供給するための供給ポンプ、一次液体回路を始動するための始動ポンプ、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するための淡水ポンプ、二次回路内で作動媒体を循環させるための回路ポンプ、淡水化プラントからブラインを圧送するためのブラインポンプ、および電気分解装置から廃水を圧送するための廃水ポンプのうちのいずれか１つを駆動するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、供給ポンプ、始動ポンプ、淡水ポンプ、回路ポンプ、ブラインポンプ、および廃水ポンプは、外部電源、代替エネルギー源、または電池から駆動されてもよい。
第２の機械的出力によって駆動される空気圧縮機は、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のいずれか１つを提供するように構成されてもよく、第１の圧縮空気供給源は淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、第２の圧縮空気供給源は一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する。
いくつかの実施形態では、第１の機械的出力および第２の機械的出力のいずれか一方は、電気分解装置によって生成された酸素を圧縮するために酸素圧縮機を駆動するように追加で構成されてもよい。酸素圧縮機は、空気圧縮機とのダブルタービン構成で第２の機械的出力によって駆動され得る。いくつかの実施形態では、第２または第３の機械的出力は、アンモニア製造プラントに供給される前に電気分解装置から引き出された水素を圧縮するために、さらなる圧縮機を駆動するように構成されてもよい。圧縮水素は、３００℃以上の温度でアンモニア製造プラントに送達され得る。圧縮水素は、２０バール以上の圧力でアンモニア製造プラントに送達され得る。
いくつかの実施形態では、淡水化プラントへの塩水の供給は、圧縮後に圧縮水素を冷却するために冷却器を通して引き込まれてもよい。一次液体回路からの加熱液体は、熱エネルギーを供給するためにアンモニア製造プラントに伝達され得る。
いくつかの実施形態では、加熱液体は、熱交換器に入る前に一次液体回路から引き出されてもよい。アンモニア製造プラントから排出された加熱液体は、熱交換器に入る前に一次液体回路に再導入されてもよい。アンモニア製造プラントから排出された加熱液体は、熱交換器に入る直前に一次液体回路に再導入されてもよい。
いくつかの実施形態では、二次回路は、電気分解装置に送達される前に淡水化プラントからの淡水を加熱するために二次回路から熱を引き出すように構成された淡水凝縮器、および淡水化プラントに供給する前に塩水を加熱するために二次回路から熱を引き出すように構成された塩水凝縮器のうちの少なくとも１つを備えてもよい。
いくつかの実施形態では、地熱エネルギーによって動力供給される、アンモニアを製造するために淡水を生成して電気分解装置に供給する方法であって、地熱井に液体を供給し、一次液体回路を形成するために地熱井の坑口から加熱液体を引き出すステップであって、一次液体は熱エネルギーを淡水化プラントに搬送する、ステップと、第１の機械的出力、第２の機械的出力、および第３の機械的出力を生成するために、一次液体回路から第１のタービン、第２のタービン、および第３のタービンに加熱液体をそれぞれ伝達するステップと、（ｉ）淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置、および（ｉｉ）アンモニア製造プラントに動力供給するために第１の機械的出力を発電機に誘導するステップと、アンモニア製造プラントに供給するために周囲空気から窒素を分離するために窒素プラントを通って周囲空気を引き込むために第２の機械的出力を空気圧縮機に誘導するステップと、電気分解装置によって生成された水素を圧縮し、アンモニア製造プラントに圧縮水素を供給するように構成された第２の圧縮機に第３の機械的出力を誘導するステップと、淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動するステップと、を含む方法が提供される。供給ポンプおよび淡水ポンプのいずれか１つ以上は、第１、第２、および第３の機械的出力のいずれか１つから駆動されてもよい。
いくつかの実施形態では、方法は、第１、第２、および第３の機械的出力のいずれか１つから一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動するステップを追加で含んでもよい。方法は、空気圧縮機から第１、第２、および第３の圧縮空気供給源を提供するステップを追加で含んでもよく、第１の圧縮空気供給源は淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、第２の圧縮空気供給源は一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する。
いくつかの実施形態では、方法は、発電機から出力される電力から、淡水化プラントに塩水を供給するための供給ポンプ、一次液体回路を始動するための始動ポンプ、および淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するための淡水ポンプに動力供給するステップを追加で含んでもよい。方法は、空気圧縮機から第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを提供するステップを追加で含んでもよく、第１の圧縮空気供給源は淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、第２の圧縮空気供給源は一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する。
いくつかの実施形態では、方法は、発電機から出力される電力から、淡水化プラントに塩水を供給するための供給ポンプ、一次液体回路を始動するための始動ポンプ、および淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するための淡水ポンプのうちの少なくとも１つに動力供給するステップを追加で含んでもよい。
いくつかの実施形態では、地熱アンモニア製造システムであって、地熱井内に液体を循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻す一次液体回路であって、淡水化プラントに熱エネルギーを送達する一次液体回路と、第１の機械的出力および第２の機械的出力を生成するために加熱液体によって駆動される第１および第２のタービンとを備え、第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は、電力グリッドに電力を供給するように構成された第２の発電機と、地域冷房ネットワークに関連する冷却回路とを駆動し、冷却回路は、一次液体回路の残留熱エネルギーから駆動されるチラーを備える、地熱アンモニア製造システムが提供される。いくつかの実施形態では、冷却回路の熱伝達媒体は、水または蒸留水であってもよい。
第１の発電機は、ＤＣ発電機であってもよい。システムのいくつかの実施形態では、ＤＣ発電機からの電力は、システム内のポンプおよび圧縮機に動力供給するために使用することもできる。第２の発電機は、追加の電気エネルギーをローカルエネルギーグリッドに直接供給するように構成されたＡＣ発電機であってもよく、システムに追加の商業的収益の流れを提供する。
システムは、一連の冷却槽、例えば海水冷却槽および淡水冷却槽を追加で備えてもよい。
チラーは、吸収チラー、遠心チラー、またはヘリカルロータリーチラーであってもよい。チラーは、アンモニア吸収チラーであってもよい。
本発明の様々な特徴、態様、および利点は、類似の符号が類似の構成要素を表す添付の図面と併せて、本発明の実施形態の以下の説明からより明らかになるであろう。
本発明の実施形態は、以下の添付の図面を参照して、限定ではなく例として示されている。
第１および第２のタービンが地熱井の加熱液体から直接駆動される、地熱水素製造システムの概略図である。 井戸からの地熱エネルギーによって駆動される圧縮空気回路を示す、図１の地熱水素製造システムの概略図である。 井戸が底質内に延びる際の、坑井の直径の着実な減少を示す、地熱井の断面図である。 一次液体回路内の地熱井の内外への液体の流れを制御するための一連の弁およびシールを示す、地熱井の坑口の断面図である。 二次（または有機ランキンサイクル「ＯＲＣ」）回路を使用する地熱水素製造システムの概略図である。 地熱井からの熱エネルギーによって駆動される圧縮空気回路を示す、図４の地熱水素製造システムの概略図である。 淡水化プロセスを駆動し、同時に電気を生成するために個別の機械的出力を提供するための複数のタービンを示す。地熱水素製造システムの概略図である。 淡水の第１の出力およびブラインの第２の出力を提供するために、温度および圧力が各々低下する一連の３つのチャンバを示す、多重効用蒸留（ＭＥＤ）淡水化プラントの概略図である。 １対のタービンが一次回路から駆動される、本発明の一実施形態による単一回路地熱水素製造プラントの概略図である。 第１のタービンが二次回路から駆動され、第２のタービンが一次回路から駆動される、本発明の一実施形態による二次またはバイナリ回路を有する地熱水素製造プラントの概略図である。 ＭＥＤ淡水化プラントにも供給するために十分な廃熱で、電気を生成し、空気圧縮機を駆動し、水素圧縮機を駆動するために３つのタービンが一次回路から駆動される、本発明の一実施形態による地熱水素製造および圧縮システムの概略図である。 第１のタービンが二次回路から駆動され、空気圧縮機および水素圧縮機が一次回路から駆動される、本発明の一実施形態による地熱水素製造および圧縮プラントの概略図である。 地熱エネルギーによって動力供給され、圧縮空気によって駆動される、グリーン水素を製造するために淡水を生成して電気分解装置に供給する方法のステップを示すフローチャートである。 第１のタービンが二次回路から駆動され、第２のタービンが一次回路から駆動される、本発明の一実施形態による二次またはバイナリ回路を有する地熱水素およびアンモニア製造プラントの概略図である。 ＭＥＤ淡水化プラントにも供給するために十分な廃熱で、電気を生成し、空気圧縮機、水素圧縮機，および酸素圧縮機を駆動するために３つのタービンが一次回路から駆動される、本発明の一実施形態による地熱水素およびアンモニア製造および圧縮システムの概略図である。 第１のタービンが発電機に動力供給するために二次回路から駆動され、一次回路が空気圧縮機、水素圧縮機、および酸素圧縮機を駆動するように坑井されている、本発明の一実施形態による地熱水素およびアンモニア製造および圧縮プラントの概略図である。 一次液体回路を冷却するために地域冷房システムを利用する、本発明の一実施形態による地熱水素製造システムの概略図である。
ここで、本発明の、可能な実施形態のみではないが様々な実施形態が示されている、添付の図面を参照して、実施形態を以下でより完全に説明する。本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、以下に記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。
地熱水素製造システムの淡水化プラント、二次回路を有する地熱水素製造システム、ならびに地熱水素製造および圧縮システムは、ＭＥＤ淡水化プラントに関連して本明細書に記載され、本発明の態様は逆浸透（ＲＯ）淡水化プラントにも適用することができると考えられる。
「タービン」という用語は、本明細書では、回転運動を付与するためにロータまたはインペラ上に流体流を通すことによって機械的仕事を生成する機械を記載するために使用されるが、「タービン」は、蒸気エンジン、有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）タービン、またはスクリューエキスパンダなどの他の機械的装置の代用になり得ることができることが理解される。当業者は、異なる範囲および用途には異なるエキスパンダが適していることを理解するだろう。
「液体」という用語は、本明細書では、一次液体回路の液体を指すために使用されている。
二次回路は、この媒体が閉ループ内を循環する流体であり、熱エネルギーを伝達するための作動媒体として純粋に使用される、「作動媒体」を有するものとして記載される。液体および作動媒体は、いくつかの実施形態では、両方とも水であり得ることが理解される。作動媒体は、ｎ－ペンタンなど、より高いかまたは低い沸点を有し、異なる熱伝達特性を有する液体または気体であり得る。
「井戸」という用語は、本明細書では、システムに動力供給するために高温の地質から熱エネルギーを供給する深部地熱坑井を指すために使用されている。明確にするために、「坑」という用語は、本明細書では、淡水化プラントに塩水を供給する、塩水坑井を指すために使用されている。坑および井戸という技術用語は、交換可能に使用することができ、単に明確にするために、地熱井および塩水坑に関連して本明細書では選択的に使用されている。
「グリーン水素」という用語は、本明細書では、再生可能電気によって生成される水素生成物を定義するために使用されている。これは、石炭または褐炭から生成されるブラウン水素、メタンなどの天然ガスから生成されるグレー水素（両方とも大気中に排出物を放出する）、および最後にやはり天然ガスから生成されるブルー水素（放出された炭素を追加で捕捉し、ときに貯蔵する）とは対照的である。従来の製造手段を使用すると、グリーン水素は典型的に、ブルー水素の２倍ものコストがかかる。
図１および図２を参照すると、本発明の一実施形態による地熱水素製造システム（１００）であって、液体（３）を地熱井（５）内に循環させ、地熱井（５）の坑口（７）から加熱液体（４）を戻す一次液体回路（１）であって、淡水化プラント（４０）を通る一次液体回路（１）と、第１の機械的出力（１２）を生成するために加熱液体によって駆動される第１のタービン（１０）と、第２の機械的出力（１２ａ）を生成するために加熱液体によって駆動される二次タービン（１０ａ）と、を備え、第１の機械的出力（１２）は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置（４９）に動力供給するように構成された発電機（４７）を駆動し、第２の機械的出力（１２ａ）は、第１（１３）、第２（１５）、および第３の圧縮空気供給源（３１）を提供するために空気圧縮機（１４）を駆動し、第１の圧縮空気供給源（１３）は、淡水化プラント（４０）に塩水（１６）を供給するために供給ポンプ（２９）を駆動し、第２の圧縮空気供給源（１５）は、一次液体回路（１）を始動するために始動ポンプ（３６ａ）を駆動し、第３の圧縮空気供給源（３１）は、淡水化プラント（４０）から電気分解装置（４９）に淡水（１９）を押し出すために淡水ポンプ（３８）を駆動する、地熱水素製造システム（１００）が示されている。
地熱井（５）は、液体（３）を加熱するために、約２７０℃～３００℃の坑底地質温度を必要とする。本明細書において、一次液体は水である。しかしながら、一次回路で他の液体を使用することもできると考えられる。いかなる漏れもシステム（１００）への損傷も、周囲の環境に水しか放出しないので、水は低リスクの液体である。
熱サイフォン効果は、より低温の液体（３）が加熱されるために井戸（５）に引き込まれる際に、地熱で加熱された液体（４）を表面に押し出す。液体（３）は水であってもよく、井戸（５）からの加熱水（４）は第１のタービン（１０）を駆動するために使用され、第１のタービン（１０）は発電機（４７）を駆動する。発電機（４７）によって生成された電気エネルギーは、電気分解装置（４９）に動力供給するために、ケーブルまたは導管（５６）を介して伝達される。システムのこの部分は、図８～図１０に関連してより詳細に記載される。
第１のタービン（１０）から排出された後の加熱液体（４）は、再充填され、続いて圧縮機（１４）に動力供給するための第２の機械的出力（１２ａ）を生成するために二次タービン（１０ａ）に供給され、圧縮機（１４）は空気圧縮機である。
二次タービン（１０ａ）を出た（排出された）後、水蒸気（６）および／または加熱液体（４）の形態の依然として高温の排出物（９ａ）は、淡水化プラント（４０）に誘導される前に、一次回路（１）に再導入されて混合される。
一旦作動された空気圧縮機（１４）は、図２により詳細に示されている淡水化プラント（４０）のチャンバのために真空を作り出すために、第１の側で周囲空気（２８）を吸い込む。
空気圧縮機（１４）の第２の側は、圧縮空気を少なくとも第１の圧縮空気供給源（１３）、第２の圧縮空気供給源（１５）、および第３の圧縮空気供給源（３１）に直接（または貯蔵タンク（３７）を介して）出力する。いくつかの実施形態では、第４の圧縮空気供給源（３２）および第５の圧縮空気供給源（４６）は、補助ポンプ（図４および図５を参照してさらに詳細に記載される）を駆動するために、空気圧縮機（１４）から供給することができる。
第１の圧縮空気供給源（１３）の圧縮空気は、塩水坑（約２０ｍから５０ｍの深さ）から塩水を押し出すために海水または塩水坑（１８）内に空気を圧送する供給ポンプ（２９）（空気井戸ポンプとして図２に示される）を駆動し、塩水はその後、２つの別個の出力として淡水出口（２０）およびブライン出口（２１）を提供する淡水化プラント（４０）に供給される。一次回路はまた、システム（１００）の一次回路（１）を始動するための始動ポンプ（３６ａ）または同様の始動システムも備えることができる。始動ポンプ（３６ａ）は、熱サイフォンプロセスが開始される時間まで第２の圧縮空気供給源（１５）からの空気によって駆動され、その後、圧送のためのさらなる要件（例えば、システムを動作させたままにするためにゼロから無視できるエネルギー入力）はほとんどまたは全くなくなる。
図１では、一次液体回路（１）は破線として示され、これは、井戸（５）内の深部の高温の地質によって加熱される地熱井（５）に引き込まれる際に、液体（３）、例えば水を循環させる。井戸（５）の深さは、必要とされる地質および熱エネルギーに応じて、３，０００ｍから１０，０００ｍの間であり得る。地熱井（５）が閉ループとして構成される場合、一次回路（１）内の加熱媒体として代替えの液体を選択することができる。井戸が開いている場合、周囲環境に対するシステムの影響を最小限に抑えるために、水が好ましい加熱媒体である。
図１および図２では、一次回路（１）は破線で示され、圧縮空気ライン（１３、１５、３１）は点線で示されている。黒実線がタービン（１０）と発電機（４７）との間に示されており、二次タービン（１０ａ）および空気圧縮機（１４）は、それぞれ第１および第２の機械的出力（１２、１２ａ）、例えばその間の回転運動を伝達する、シャフトまたは車軸を表す。
図１に示される貯蔵タンク（３７）は、システム（１００）の始動のため、または空気圧縮機（１４）の作動の前にシステム内で使用するための圧縮空気を貯蔵するために、圧縮空気供給ライン（１３、１５、３１、３２、４６）のうちの少なくとも１つに含めることができる。
液体（３）が地熱井（５）の外環（５ａ）に引き込まれる際に、これは加熱され（井戸（５）に向かう矢印として図１に示される熱）、加熱液体（４）は、中央の絶縁ケーシング（５ｂ）を通って上昇し、加熱液体（４）を坑口（７）で地表レベルにする。
加熱液体（４）は、井戸（５）の場所、井戸（５）の深さ、および地域の地質に応じて、２７０℃から３００℃の間である。
一次液体回路（１）が始動されると、上昇する加熱液体（４）は、５０℃～６０℃のより低温の液体（３）を井戸（５）に引き込み続け、こうして熱サイフォン効果を伝播する。
地熱井（５）のさらなる詳細は、本明細書の図３Ａおよび図３Ｂに関連して記載される。
一次回路（１）内の液体が２７０℃～３００℃で坑口（７）から出現する際に、タービン（１０）を駆動するための水蒸気（例えば、蒸気）を供給するためにフラッシュ分離器（２５）が使用される。状況によっては、加熱液体（４）は、加圧された（沸騰しない）ままにすることができ、熱エネルギーを運動に変換するための装置を駆動することができる。
フラッシュ分離器（２５）（フラッシュタンクとも呼ばれる）のいくつかの段は、収穫される追加のエネルギーを提供するように構成することができる。いくつかの構成では、一連のフラッシュ分離器は、単一のタービン（１０）を駆動するために各分離器の生成物と連結され、あるいは各分離器の生成物は、一連のタービン／エキスパンダを駆動するために個別に送ることができる。
加熱液体（４）がフラッシュ分離器または分離器（２５）に引き込まれると、分離器内の圧力が低下する。この圧力の降下は、加熱液体（４）の一部を強制的に気化させ、加熱液体（４）が水である場合、蒸気（６）を生成させる。蒸気（６）はタービン（１０）に伝達され、そこで蒸気（６）の流れは、回転されるシャフトとして図１に概略的に示されている機械的出力（１２）を生成するために、タービン（１０）またはエンジンを駆動する。シャフトの運動としての機械的出力（１２）はその後、発電機（４７）に伝達される。このようにして、井戸（５）の地質から引き出された熱エネルギーの少なくとも一部は、タービン（１０）に接続された電動圧縮機（４７）を駆動するために使用される。
加熱液体（４）を分離器（２５）に導入するとき、加熱液体（４）は、典型的に、フラッシュ蒸発を開始させるために加熱液体（４）の圧力を低下させる絞り弁を介して分離器（２５）に入る。液体（４）の一部は、水が選択された液体である場合、直ちに水蒸気または蒸気に「フラッシュ」する。水蒸気はその後、タービン（１０）を駆動するために、分離器（２５）の上部から引き出される。
フラッシュ後、一次回路（１）の未フラッシュ液体または残留加熱液体（８）は、出口またはドレイン（２６）を介して分離器（２５）を出る。同時に、水蒸気および／または蒸気（６）は、温度が低下した排出物（９）としてタービン（１０）を出る。残留加熱液体（８）は、二次フラッシュ分離器（２５ａ）に誘導される前に温度バックアップをもたらすために、タービン（１０）の排出物（９）と混合される。
残留加熱液体（８）および排出物（９）で構成された一次回路（１）の液体は、二次分離器（２５ａ）に供給され、二次分離器（２５ａ）に入ると再び圧力が低下し、液体の役１０％を直ちに水蒸気または蒸気（６ａ）に蒸発させる。水蒸気（６ａ）はその後、空気圧縮機（１４）を駆動するための二次機械的出力（１２ａ）を生成する二次タービン（１０ａ）に送られる。
二次分離器（２５ａ）の未フラッシュ残留加熱液体（８ａ）は、ドレイン（２６ａ）を介して出て、二次タービン（１０ａ）の排出物（９ａ）と組み合わされて一次液体回路（１）に戻り、一旦組み合わされると、そこに導入された塩水（１６）を蒸発させるために、淡水化プラント（４０）の第１のチャンバ（４２）に伝達される。
最後に、分離器（２５、２５ａ）の各々、タービン（１０、１０ａ）の各々を通過して淡水化プラント（４０）を出た後の一次液体回路（１）は、再加熱されるために地熱井（５）に向けて戻される。
プラント（４０）を出ると、一次回路（１）の液体は、熱サイフォン効果を継続するために井戸（５）に戻される前に、５０℃～６０℃の低温で始動ポンプ（３６ａ）を通って送ることができる。
一次液体回路（１）は閉ループ（少なくとも井戸（５）の外側）である。しかしながら、図６に示されるように、補充給水（４３）をループに組み込むことができ、これにより、ＭＥＤプラント（４０）内で淡水化された淡水（１９）は、淡水出口（２０）から一次液体回路（１）内に迂回される。
始動ポンプ（３６ａ）は、回路（１）を始動するためにのみ使用され、始動後には必要とされない。始動ポンプ（３６ａ）は、流体空気ポンプであり、圧縮機（１４）からの第２の圧縮空気供給源（１５）によって駆動される。第２の圧縮空気供給源（１５）から駆動されている始動ポンプ（３６ａ）は、システム（１００）を動作させるための追加の電気の必要性を回避する。システムのこの部分は、図２を参照してさらに記載される。
流れまたは熱エネルギー生成なしに井戸（５）が存在しており、絶縁ケーシング（５ｂ）の内側の液体の温度が井戸（５）の環（５ａ）の絶縁ケーシング（５ｂ）の外側の液体と同じ温度である時（出口および入口が閉じている）、井戸（５）の液体（水）の総量が地質の熱勾配に従って加熱される。これは、合計井戸内液体温度が、３０００ｍで約１３０℃、４０００ｍで約１９０℃、６０００ｍで約３００℃、８０００ｍで約４１０℃、および１００００ｍで約５５０℃となることを意味する。
井戸（５）内で熱サイフォン効果を開始するためには、少量の水の動きが必要とされ、これは、この流れを開始するための小型の１０ＫＷ始動ポンプ（３６）、または追加のエネルギーの要件を回避する重力および水頭圧によって坑口（７）の環内に送達することができる上昇した貯蔵タンク内に保持される周囲温度水の貯蔵を使用する。一定量のより低温の液体（３）が坑口（７）に追加されるとすぐに、新たに追加された液体の重量は、井戸（５）の内部の加熱液体（４）の重量よりも重くなり、より低温の液体（３）が追加されて井戸（５）の環に引き込まれ続けるにつれて、坑口（７）からの流れが増加する。熱サイフォン効果が流れおよび熱エネルギー生成を生成するので、数分以内に始動ポンプ（３６ａ）を停止することができる。
必要とされる機械的出力に応じて、当業者は、上述のタービン（１０、１０ａ）を代替えの機械、例えば直流蒸気タービン、ＯＲＣタービン、スクリューエキスパンダ、蒸気エンジンなどなどに選択的に置き換えることができる。
加えて、圧縮機（１４）は、スクリュー圧縮機またはピストン圧縮機のいずれかから選択することができ、スクリュー圧縮機は、低圧下での大量の流れにより適しており、ピストン圧縮機は、より少量でのより高い圧力により適している。
図２に移る前に、典型的な淡水化プラントの内部作用の簡単な概要が提供される。
多重効用蒸留（ＭＥＤ）プラント
ＭＥＤプラントは、海水または塩水を淡水化するために蒸留を使用する。多重効用蒸留（ＭＥＤ）プラントの各「効果」または「段」では、ＭＥＤチャンバの内部に位置するチューブまたはプレート熱交換器の内部の熱エネルギーによって加熱されたチューブまたはプラント上に、塩水が噴霧される。塩水の一部が蒸発し、この真水の蒸気がＭＥＤプラントの次のチャンバ内に誘導され、次のチャンバ内のチューブまたはプレート上に噴霧されるなどし、各チャンバ内で真空を増加させるかまたは大気圧を低下させ、塩水からより多くの淡水を加熱および蒸発させながら、ＭＥＤプラントの３から７個のＭＥＤチャンバ内で３回から７回このプロセスが繰り返されるまで続けられる。したがって、各段は、連続的により低い温度および圧力で、前の段からのエネルギーを再利用する。ＭＥＤ淡水化プラント（４０）の概略図が図７に示されている。
ＭＥＤプラント（４０）は、壁によって分離され、第１のチャンバから出る低温の（凝縮された）のと同じ流体である高温流体または蒸気熱源を第１のチャンバに有する、一連の閉鎖チャンバを備える。各連続チャンバは、前のチャンバよりも低い温度および圧力を有する。これは、各チャンバ内の壁が、その両側の流体の温度の中間の温度に保持されることを意味する。この温度差は、チャンバ内の圧力降下と相まって、チャンバのより温かい第１のゾーンからチャンバのより冷たい第２のゾーンに蒸発エネルギーを伝達する。第２のゾーンから、熱エネルギーはその後、伝導（および／または配管）を介して、壁を通ってより冷たい後続のチャンバに移動する。プラント（４０）の各チャンバを通して効果を継続するために、追加の塩水を後続のチャンバ内に噴霧することもできる。
システム（１００）の一次液体回路（１）は、二次タービン（１０ａ）から放出された後、ＭＥＤプラント（４０）の第１のチャンバ（４２）を通される。このようにして、一次液体回路（１）内の熱エネルギーは、再加熱されるために地熱坑に戻される前にＭＥＤプラント（４０）に供給するために使用される。一次回路液体は、約８０から９５℃でＭＥＤプラント（４０）の第１のチャンバに入る。６０℃から７０℃の周囲温度を有する第１のチャンバ（４２）を出ると、一次液体回路内の温度を６０℃から５０℃に低下させるために、ＭＥＤプラント（４０）を通って一次液体回路（１）に連通する内部のパイプ上に冷たい塩水または海水が噴霧される。
プラント（４０）の第１のチャンバ（４２）内の温度は、約７０℃であり、各後続チャンバ内で約５℃低下する。最終チャンバ（４４）内の温度は、図７に示される３チャンバＭＥＤシステムでは約６０℃、または６チャンバＭＥＤシステムでは４５℃である。ＭＥＤプラント（４０）は、ＭＥＤプラントに送達される塩水の品質、およびＭＥＤプラント（４０）から送達される淡水（１９）の必要な品質に応じて、追加のチャンバを備えることができる。
一次回路（１）内の液体は、熱サイフォンが有効になり、一次流体回路（１）の液体を自然に循環させる時まで、空気ポンプとして図１に示される始動ポンプ（３６ａ）によって地熱坑口（７）入口に圧送することができる。したがって、始動ポンプ（３６ａ）は、一次流体回路（１）を始動するだけでよい。
図６および図７に示されるように、淡水化プラント（４０）は、２つの主要な出口、（ｉ）淡水出口（２０）および（ｉｉ）ブライン出口（２１）を有する。ブライン出口（２１）は、淡水化プラント（４０）が海水または塩水（１６）を処理し続ける際に、ブライン（３９）をプラント（４０）から遠ざける。淡水出口（２０）は、その中で連続的に水素を生成するための電気分解装置の反応を維持するために、淡水（１９）を電気分解装置（４９）に誘導する。
淡水出口（２０）はまた、一次液体回路（１）からの水損失の主要因となる、一次液体回路（１）に戻すことができる補充水の供給（４３）を提供することもできる。蒸留水のこの補充供給（４３）はまた、井戸循環液の線上システムとしても機能する。
淡水化プラント（４０）を動作させるためには、プラント（４０）の各後続チャンバは、プラント（４０）の蒸発サイクルを継続するために圧力の降下を必要とする。図２に示されるように、空気圧縮機（１４）は、第１、第２、および第３の空気供給ライン（１３、１５、３１）に圧縮空気を供給し、同時にプラント（４０）のチャンバに必要な真空を作り出す。
ここで図２を参照して、システム（１００）の圧縮空気回路がより詳細に記載される。
周囲空気（２８）は、空気真空ポンプ（２２）を通ってシステム（１００）に引き込まれる。この空気真空ポンプ（２２）は、流体流またはベンチュリシステムによってインペラ駆動され、真空ライン（２４）内に吸引を生成する。二次タービン（１０ａ）によって駆動される圧縮機（１４）は、周囲空気（２８）をシステムに吸い込み、空気を供給ライン（１３、１５、３１）内に圧縮する。圧縮機（１４）からの吸引は、そうする際に空気真空ポンプ（２２）を駆動する周囲空気（２８）を引き込む。圧縮機は、少なくとも３つの供給ライン（１３、１５、３１）を提供するが、図４および図５を参照して本明細書に記載されるように、より多くを供給することができる。
第１の圧縮空気供給源（１３）は、塩水坑（１８）内もしくは海洋水または塩水または海水貯蔵タンクまたはダム内の深部に位置する空気井戸ポンプの形態の供給ポンプ（２９）に誘導される。塩水坑（１８）もしくは海洋または貯蔵タンクまたはダムの底部に空気が圧送されると、海塩水が、ＭＥＤプラント（４０）に向かって表面に圧送される。１つまたは複数の供給ポンプ（２９）は、海洋、貯蔵、または坑（１８）からＭＥＤプラント（４０）まで最大１０ｋｍの距離にわたって塩水送達ライン（２７）に沿ってこの海水または塩水（１６）を圧送することができる。送達ライン（２７）の終わりに、海水または塩水（１６）は、海水または塩水温度と周囲温度との間でプラント（４０）のチャンバ内に噴霧される。
ＭＥＤプラント（４０）に送達される塩水１００万リットルごとに、ＣＯ２排出、有毒廃棄物、または追加の電気負荷入力なしで、かつＫＬあたりの典型的なＲＯ淡水化コストよりも約８倍低いＫＬあたりの運転コストで、およそ４００，０００リットルの蒸留された淡水（１９）を淡水出口（２０）から引き出すことができると計算される。
図には示されないが、塩水坑（１８）および供給ポンプ（２９）は複数の塩水坑（１８）および空気ポンプを備えることができ、これらはすべて、１つ以上の淡水化プラント（４０）に供給するために単一の送達ライン（２７）に供給される。
ブライン出口（２１）は、淡水化システム（１００）の残留生成物または廃棄生成物として、蓄積されたブラインを排出する。しかしながら、この廃棄ブラインは、下流のプロセスのために使用するか、または望ましい商業的特性のために収穫することができる。いくつかの実施形態では、第５の圧縮空気供給源（４６）は、動作中にＭＥＤプラント（４０）からブラインを圧送するために、図６に示されるブライン排出ポンプ（４８）を駆動するように構成することができる。
廃棄ブラインは、塩、カリ、マグネシウム、リチウム、および他の鉱物を、これらの鉱物の現在の採掘プロセスと比較して非常に低コストで生成するために蒸発させることができる。これらの生成物は、施肥要件のために農業者に、消費および広範な他の要件のために一般に、販売することができる。いくつかの場所では、低コストでＰＬＡを生成するために、小麦および大麦などの地元の穀物を使用することができる。この地熱ＭＥＤシステムからの廃熱の一部を使用して、ＰＬＡは、地元で育てた穀物から非常に低コストで生成することができる。この生成物は、輸出することができ、環境に優しい植物ベースのプラスチック製造ビジネスの機会を生み出すことができる。
一方、空気圧縮機（１４）の吸引は、圧縮機（１４）の圧力側の圧縮空気が、塩水をボアヘッド（１７）に、または表面に、またはＭＥＤプラント（４０）内に押すように、第１の圧縮空気供給源（１３）を介して圧縮空気を塩水坑（１８）または海洋に送達するように、真空を作り出すためにＭＥＤプラント（４０）のチャンバから空気を引き出す。
周囲空気（２８）は圧縮機（１４）によって空気真空ポンプ（２２）を通って継続的に引き込まれるので、真空空気ポンプ（２２）の反対側に、真空が継続的に作り出される。この真空は、プラント（４０）の各後続チャンバ内で継続する蒸留を伝播させるために必要とされるように、その中の圧力を降下させるためにＭＥＤプラント（４０）のチャンバの各々から空気を引き出す真空ライン（２４）を介して、プラント（４０）のチャンバに伝達される。
上述のように、第２の圧縮空気供給源（１５）は始動ポンプ（３６ａ）に誘導され、第１の圧縮空気供給源（１３）は供給ポンプ（２９）に誘導される。第３の圧縮空気供給源（３１）は、ＭＥＤプラント（４０）から電気分解装置（４９）に淡水（１９）を圧送するように淡水ポンプ（３８）を駆動するために送られる。
空気井戸ポンプ
供給ポンプ（２９）は空気井戸ポンプであってもよく、井戸（５）からの地熱エネルギーによって動力供給される圧縮機（１４）からの第１の圧縮空気供給源（１３）から完全に駆動される。供給ポンプ（２９）は、追加のエネルギーまたは電気入力を必要とする。
供給ポンプ（２９）を空気井戸ポンプとして構成することは、高効率であり、可動部品がないために保守要件が低い。第１の圧縮空気供給源（１３）は、単に、坑（１８）（海洋坑または内陸坑であり得る）の底部から塩水（１８）を押し出し、海水を所望の場所、例えばタンク、リザーバ、または淡水化プラント（４０）に押し出す。
この設計では、第１の圧縮空気供給源（１３）は、オーストラリア、特に小麦地帯および乾燥地域の内陸で一般的に見られるより大きな塩水地下水システムから塩水地下水を送達する。
タービン（１０、１０ａ）からの機械的出力（１２、１２ａ）は、多数の機械的装置、例えばポンプ、圧縮機、さらなるタービン、または発電機を駆動するために使用することができる。第２の出力（１２ａ）の場合、淡水化プラント（４０）および塩水（１６）送達の真空需要に供給するために圧縮機（１４）の吸入側および圧力側の両方を使用することができるので、圧縮機に動力供給するために使用することができる発電機を駆動する圧縮機（１４）を駆動することがより効率的である。真空ポンプを動作させ、塩水送達のために電動水中ポンプを動作させるために発電機を駆動するのに機械的出力（１２）が使用された場合には、電気への変換にエネルギー損失があり、その後真空を生成して塩水を移動させるために機械的モータに戻す変換においてさらなる損失があるだろう。したがって、これにより、電気部品の保守および交換のコストが高くなる。
したがって、ＭＥＤプラント（４０）は、そのチャンバ内で１００℃未満で塩水（１８）を沸騰させるための真空を必要とするので、供給ポンプ（２９）の使用は理想的な組み合わせを提供する。
ＭＥＤプラント（４０）の各セクションは、塩水（１８）がＭＥＤプラント（４０）の各段で冷却されるにつれて、より高い真空（より低い圧力）を有する。６チャンバＭＥＤプラント（４０）の最終チャンバ（４４）は、約４５℃～４０℃の温度を有することになり、これは、チャンバ温度が理想的には７０℃である第１のチャンバ（４２）よりも大きい、塩水が蒸発するための最大真空を必要とする。
空気貯蔵タンク（３７）の組み込みはまた、いくつかの坑井内空気ポンプおよびいくつかの真空ポンプの使用も容易にする。加えて、空気貯蔵タンク（３７）は、地熱井（５）が短時間中断または停止されたときに、塩水坑（１８）内の空気真空ポンプ（２２）、始動ポンプ（３６ａ、および供給ポンプ（２９）を駆動するために第２の圧縮空気供給源（１５）を作動させることができるように、エネルギー貯蔵を提供する。
システム（１００）は、２つのタービン（１０、１０ａ）およびＭＥＤプラント（４０）を動作させるために地熱井（５）から送達されたときに、一次液体回路（１）内の液体が約２７０℃～３００℃に達することを必要とする。
システム（１００）は、大量の塩水の供給を利用するために内陸に、または淡水化の供給源として海水を使用するために沿岸部に設置することができる。これらの場所のすべてで淡水を生産するコストは、保守、設備の減価償却、賃金、および管理コストを含めて、ＫＬあたり約ＡＵＤ＄０．３０ｃと計算される。より低品質の水生成物でＫＬあたり約ＡＵＤ＄２．２０かかり、大量のＣＯ２およびプラスチック廃棄物を生成するＲＯ淡水化と比較して、ＭＥＤによる地熱淡水化は、はるかに安価であり、廃プラスチックまたはＣＯ２排出を生成しない。（１つまたは複数の）井戸（５）は、数百年にわたって熱エネルギーを生成し、低コストの地上施設は、最低限の保守と、約３０年ごとの定期的な交換とを必要とする。
地熱井
地熱井（５）および坑口（７）は、図３Ａおよび図３Ｂに関連してさらに記載されるが、これらはオーストラリア特許第２０２０１０１４８７号明細書からの引用である。図３Ａおよび図３Ｂは、１つのみの井戸（５）を示しているが、ポンプ場（１００）の潜在的な機械的出力（１２）を増加させるために、複数の井戸を直列または並列で使用することができることが理解される。
リザーバを通って液体を循環させるための手段を提供し、坑口（７）に一次液体を供給するための入口チャネル（環）（５ａ）および絶縁戻りチャネル（５ｂ）も提供するために、単一の井戸（５）が図３Ａに示されている。チャネル（５ａ、５ｂ）は、井戸（５）内のチューブストリングの中に同軸に配置され、絶縁ケーシング（１２２）によって分離されている。入口チャネル（５ａ）は絶縁戻りチャネル（５ｂ）を取り囲む用に示されているが、チャネル（５ａ、５ｂ）は、入口チャネル（５ａ）が絶縁戻りチャネル（５ｂ）を通って中央に延在するように反転することができると考えられる。
図３Ａに示される、井戸（５）は、その中の中央に配置された、パイプ入口（１１２）、パイプ出口（１１４）、入口チャネル（５ａ）（入口チャネル）、および絶縁戻りチャネル（５ｂ）（出口チャネル）を含む。
井戸（５）の環を下る入口チャネル（５ａ）は、パイプ入口（１１２）から液体を受け取り、外側ケーシング（１２０）と絶縁内側ケーシング（１２２）との間に画定される。絶縁戻りチャネル（５ｂ）は、外側ケーシング（１２０）内に位置決めされた絶縁内側ケーシング（１２２）によって画定される。絶縁戻りチャネル（５ｂ）は、熱サイフォン効果によって坑口（７）のパイプ出口（１１４）に押し込まれるために、加熱液体（４）をパイプ出口（１１４）に供給する。
追加のケーシングは、直径を縮小しながら井戸を下方に延ばすために、入れ子にすることができる。例えば、第１の支持ケーシング（１７０）は、坑口（７）および地質表面から井戸端に向かって内向きに（例えば、地中に向かって）延在する。いくつかの実施形態では、第１の支持ケーシング（１７０）は、およそ１００メートルの深さまで地中に軸方向に延在する。第１の支持ケーシング（１７０）は、３０インチの直径を有してもよい。
第２の支持ケーシング（１７２）は、第１の支持ケーシング（１７０）内に位置決めされ、これに当接してもよく、坑口および地質表面から井戸端に向かって内向きに（例えば、地中に向かって）第１の支持ケーシング（１７０）よりも深い深さで延在する。いくつかの実施形態では、第２の支持ケーシング（１７２）は、およそ１５００メートルの深さまで地中に軸方向に延在する。第２の支持ケーシング（１７２）は、１８と５／８から２０インチの直径を有してもよい。第３の支持ケーシング（１７４）は、第２の支持ケーシング（１７２）内に位置決めされ、これに当接してもよく、坑口および地質表面から井戸端に向かって内向きに（例えば、地中に向かって）第２の支持ケーシング（１７２）よりも深い深さで延在する。いくつかの実施形態では、第３の支持ケーシング（１７４）は、およそ３０００メートルの深さまで地中に軸方向に延在する。第３の支持ケーシング（１７４）は、１３と３／８から１６インチの直径を有してもよい。
外側ケーシング（１２０）は、第３の支持ケーシング（１７４）とともに配置され、第３の支持ケーシング（１７４）を超えて延在し、井戸（５）の底部を画定する。外側ケーシング（１２０）は、加熱液体（４）が浸透性の地層内の外側ケーシング（１２０）の一部（１２４）に浸透できるように、地層によって部分的に画定することができる。いくつかの実施形態では、外側ケーシング（１２０）の浸透性部分（１２４）は、７，５００メートルから１２，０００メートルの間の深さにある。外側ケーシング（１２０）の浸透性部分（１２４）は、浸透性岩石を通って二次井戸（図示せず）に向かう液体流路（１０４）を可能にするように構成されてもよい。外側ケーシング（１２０）は、地下水を含まないが、液体が入口チャネル（５ａ）を下って引き込まれて井戸（５）の外側ケーシング（１２０）と接触する際に、より低温の液体（３）内に伝達される高レベルの熱を有する、花崗岩などの固結岩石であってもよい。
いくつかの実施形態では、外側ケーシング（１２０）は、およそ７，５００ｍ～１２，０００ｍの深さまで地中に軸方向に延在し、地層によって画定されず、すなわち、外側ケーシング（１２０）は、井戸（５）の底部まで延在し、これを画定する。外側ケーシング（１２０）が井戸（５）の底部まで延在し、これを画定する場合、井戸は周囲の地質に対して閉じられている。この「閉鎖井戸」または封止井戸構成は、一次液体回路（１）の液体と井戸（５）を取り囲む地質との間の接触を防止する。この「閉鎖井戸」構成は、沈殿物および他の地質学的不純物が一次液体回路（１）の液体（３）に入るのを防止する。
絶縁内側ケーシング（１２２）は、外側ケーシング（１２０）内に位置決めされ、絶縁内側ケーシング（１２２）の一端で入口チャネル（５ａ）を通る液体（３）の流れを受け取るように構成される。いくつかの実施形態では、絶縁内側ケーシング（１２２）の端部（１２８）は、絶縁戻りチャネル（５ｂ）に入る際に入口チャネル（５ａ）から加熱流体流を受け取る取入口スクリーン（１２８）を含む。熱サイフォン効果は、絶縁内側ケーシング（１２２）の絶縁戻りチャネル（５ｂ）の内側に加熱液体（４）を押し上げる。取入口スクリーン（１２８）は、絶縁内側ケーシング（１２２）に入る際に液体（３）にフィルタを提供するように構成することができる。
一実施形態では、第１の井戸（５）のパイプ入口（１１２）は、井戸（５）の底部に向かって入口チャネル（５ａ）を流れる、５０℃から７０℃の温度で５から３０ｋｇ／秒（例えば、質量流量）の流れを受け取る。入口チャネル（５ａ）を通る注入速度は、０．０２から１ｍ／秒であってもよい。液体（３）は、地質の下層を通る際に加熱される。入口チャネル（５ａ）を下る液体流が遅いほど、より多くの熱が地質から注入液体（３）に伝達される。
いくつかの実施形態では、周囲の地質からの液体は、外側ケーシング（１２０）の浸透性部分（１２４）を通って入口チャネル（５ａ）に入る。液体は、絶縁内側ケーシング（１２２）の取入口スクリーン（１２８）に、および絶縁戻りチャネル（５ｂ）の中に入る際に、ギャップ（１２６）に入って膨張することができる。
加熱液体（４）の温度は、液体がギャップ（１２６）を通って絶縁戻りチャネル（５ｂ）に向かって移動する際に、１５０℃から３００℃の間であり得る。加熱液体（４）は、絶縁内側ケーシング（１２２）を通って、表面に押し出される際に、その中に含まれる熱の一部を失うことがある。
オーストラリアのほとんどの地域では、液体の温度は、液体（３）がギャップ（１２６）を通って第２のチャネル（５ｂ）に向かって移動する際に、６，０００メートルの深さの井戸内でおよそ３００℃であり得る。
井戸（５）の底部（１２６）とパイプ出口（１１４）との間でおよそ１０℃が失われるが、この熱は、入口チャネル（５ａ）内に伝達され、入口チャネル（５ａ）の加熱速度を上昇させるので、完全には失われない。坑口（７）のパイプ出口（１１４）を出る加熱液体（４）は、地熱井（５）の深さに応じて、絶縁戻りチャネル（５ｂ）から２９０℃から１４０℃の温度で、５０から２００バールの圧力および１から３０ｋｇ／秒の質量流量を有することになる。
坑底岩石または４００℃の地質温度を有する井戸（５）は、毎秒２０Ｋｇの坑口（７）からの流量および２８０℃の温度で５ＭＷ～３０ＭＷ、例えば１９．７８ＭＷｔｈ（熱メガワット）の熱エネルギー出力を有してもよく、井戸注入温度は５０℃である。
坑口（７）の拡大図が図３Ｂに示されている。坑口（７）は、複数のシール（５１０）、外部支持カラー（５１２）、および井戸（５）の適切な支持ならびに出口を提供するための他の特長を含む。
熱サイフォンは、システムが流れ始めると、井戸（５）内の液体を移動させる。いくつかの実施形態では、５０℃の液体（機械的出力を生成した後に冷却された水）が井戸（５）に引き込まれ、そこで液体（３）は、井戸（５）の底部に向かう間に加熱され、次いで坑口（７）で表面に押し出される。上昇した温度および熱から生じる圧力は、プロダクションケーシングを通って表面に加熱液体を押し上げる。
いくつかの実施形態では、開放井戸構成は、液体が、地質を通って井戸（５）の内外に、および直列の二次井戸まで下流に流れることができるように、浸透性地質に従って井戸の底部にスロット部分を有する井戸（５）を含んでもよい。
熱サイフォンシステムの特定の一実施形態では、システムは、６井戸システムであってもよく、注入流量は、井戸１－５０ｋｇ／秒、井戸２－３０ｋｇ／秒、井戸３－３０ｋｇ／秒、井戸４－３０ｋｇ／秒、井戸５－３０ｋｇ／秒、井戸６－１０ｋｇ／秒であり、合計注入量は１８０ｋｇ／秒である。この実施形態では、生産流量は、井戸１－３０ｋｇ／秒、井戸２－３０ｋｇ／秒、井戸４－３０ｋｇ／秒、井戸５－３０ｋｇ／秒、井戸６－３０ｋｇ／秒であってもよい。本実施形態の合計生産量は、約１８０ｋｇ／秒の流量および１１６ＭＷの熱エネルギーをもたらし得る。
熱サイフォンシステムを使用する井戸（５）の一構成では、３００℃以上の坑底地質温度、表面における６．３インチＩＤの絶縁プロダクションケーシングからの自然流量（坑口出口で可変動弁による制限なし）は、３０ｋｇ／秒、または２ｍ／秒の速度であり得る。加熱液体（４）は、井戸（５）に行くまでに熱損失を受ける可能性があるが、出口温度は典型的に、井戸（５）の底部における液体温度よりも５％低くなる。
井戸（５）は、花崗岩を含むほぼいずれの地質中にも、数千メートルから約１２，０００ｍまで構成することができる。地熱は、深部地熱ブラインを表面に運ぶのではなく、閉ループシステムを介して深部で交換される。井戸（５）のこの形態は、比較的低い保守費用で、１００年超の生産寿命を有する。井戸（５）は、小さい物理的フットプリントを有し、井戸（５）の周りのケーシングの層が保護を提供するので、地上地下水システムに対して最小限の影響を有する。
本発明の第２の態様は、図４および図５に示されており、これは、バイナリまたは二次回路を有する地熱水素製造システム（１０１）であって、液体（３）を地熱井（５）内に循環させ、地熱井（５）の坑口（７）から加熱液体（４）を戻す一次液体回路（１）を備え、加熱液体（４）は、淡水化プラント（４０）を通る二次回路（２）の作動媒体（３３）を加熱するために熱交換器（３０）に供給され、二次回路（２）の加熱作動媒体（３４）は、第１の機械的出力（１２）および第２の機械的出力（１２ａ）を生成するために第１のタービン（１０）および二次タービン（１０ａ）を駆動し、第１の機械的出力（１２）は、水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置（４９）に動力供給するように構成された発電機（４７）を駆動し、第２の機械的出力（１２ａ）は、第１（１３）、第２（１５）、および第３の圧縮空気供給源（３１）のうちの少なくとも１つを提供するために空気圧縮機（１４）を駆動し、第１の圧縮空気供給源（１３）は、淡水化プラント（４０）に塩水（１６）を供給するために供給ポンプ（２９）を駆動し、第２の圧縮空気供給源（１５）、一次液体回路（１）を始動するために始動ポンプ（３６ａ）を駆動し、第３の圧縮空気供給源（３１）は、淡水化プラント（４０）から電気分解装置（４９）に淡水（１９）を押し出すために淡水ポンプ（３８）を駆動する、地熱水素製造システム（１０１）を示している。
バイナリ回路（１０１）を有する地熱水素製造システムは、電力供給を必要とせず、また、一次液体回路（１）を維持し、淡水化プラント（４０）に塩水（１６）を送達するためのエネルギー要件に熱サイフォン効果を使用する。
このゼロ電力水素製造システム（１０１）を用いると、第１の機械的出力（１２）から発電機（４７）を駆動し、第２の機械的出力（１２ａ）から圧縮機（１４）を駆動することが可能であり、両方の出力は、ＯＲＣまたは二次回路（２）の気化または加熱作動媒体（３４）から駆動されるタービン（１０、１０ａ）から生成される。二次回路（２）は、地熱で加熱された１つまたは複数の井戸（５）に由来する熱エネルギーで一次液体回路（１）によって加熱される。
バイナリ回路（１０１）を有する地熱水素製造システムは、淡水化プラント（４０）内に真空を作り出すこと、および複数の圧縮空気ライン（１３、１５、３１、３２、４６）に供給することの両方のために圧縮機（１４）を利用し、第１の圧縮空気供給源（１３）は、淡水化プラント（４０）に連続的に供給するために海洋水または塩水坑（１８）から海水または塩水を押し出すために、空気井戸ポンプの形態の供給ポンプ（２９）に動力供給する。
供給ポンプ（２９）は、第１の圧縮空気供給源（１３）を塩水坑（１８）内に誘導するパイプとして本質的に構成された空気ポンプである。圧縮空気は、坑（１８）の底部で放出され、この空気はその後、坑（１８）内の塩水を表面のボアヘッド（１７）に押し出す。錆びたり腐食したりする可動部品がないので、供給ポンプ（２９）を非常に効率的で低保守のオプションにする。供給ポンプ（２９）の動力は、塩水（１６）をボアヘッド（１７）で表面に押し出し、淡水化プラント（４０）の第１のチャンバ（４２）への周囲温度での送達のために数キロメートルの送達パイプライン（２７）に沿って塩水（１６）を押し出すのに十分である。
図４および図５では、一次液体回路（１）は破線で示され、二次回路（２）は二点鎖線で示され、圧縮空気ライン（１３、１５、３１、３２、４６）は点線で示されている。加えて、各圧縮空気供給ラインは、丸数字で示されている。黒実線がタービン（１０、１０ａ）とそれぞれの空気圧縮機（１４）および発電機（４７）との間に示されており、機械的出力（１２、１２ａ）、例えばその間の回転運動を伝達するシャフトまたは車軸を表している。
有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）は、上記のシステム（１００）で記載されたように、地質温度が直接蒸気または直接スクリューエキスパンダシステムにとって十分に高くないときに機械的出力（１２、１２ａ）を提供するために、本発明の第１の態様（１００）に組み込まれている。機械的出力（１２、１２ａ）はその後、本発明の第１の態様に関連して上述されたように、発電機（４７）および圧縮機（１４）に供給される。圧縮機（１４）は、必要な空気圧縮機容積に応じて、回転式またはピストン式の圧縮機から選択される。
一次液体回路（１）は、本発明の第１の態様に関連して本明細書に記載されたのと同じ方法で動作するが、タービン（１０、１０ａ）は一次液体回路（１）から駆動されない。地熱水素製造システム（１００）とは対照的に、バイナリ回路（１０１）を有する地熱水素製造システムは、一次液体回路（１）からの地熱を井戸（５）の一次液体回路（１）から分離された二次回路（２）内の作動媒体（３３）に伝達するために、熱交換器（３０）を使用する。二次回路（２）は閉回路である。
空気圧縮機（１４）の第２の側は、圧縮空気を少なくとも第１の圧縮空気供給源（１３）、第２の供給ライン（１５）、および第３の圧縮空気供給源（３１）に直接（または貯蔵タンク（３７）を介して）出力する。図４および図５に示されるように、二次回路（２）内の回路ポンプ（３６ｂ）を駆動する第４の圧縮空気供給源（３２）と、ブラインポンプ（２３）を駆動するために空気圧縮機（１４）から供給される第５の圧縮空気供給源（４６）とがさらに提供される。ブラインポンプ（２３）は、ブライン（３９）の形態で、ＭＥＤプラント（４０）から淡水化の廃棄生成物を引き出すように構成される。
二次回路（２）は、図４に示されるように、回路ポンプ（３６ｂ）を含む。回路ポンプ（３６ｂ）は、二次回路（２）内の作動媒体（３３）の循環を駆動する。二次回路（２）（ＯＲＣシステム）は、ｎ－ペンタンなどの低沸点を有する作動媒体を使用する。始動ポンプ（３６ａ）と同様に、回路ポンプ（３６ｂ）は、第４の圧縮空気供給源（３２）を介して圧縮機（１４）から回路ポンプ（３６ｂ）に送られる圧縮空気によって駆動される。
第１の圧縮空気供給源（１３）の圧縮空気は、塩水坑（約２０ｍから５０ｍの深さ）から塩水を押し出すために海水または塩水坑（１８）内に空気を圧送する供給ポンプ（２９）（空気井戸ポンプとして図５に示される）を駆動し、塩水はその後、２つの別個の出力として淡水出口（２０）およびブライン出口（２１）を供給する淡水化プラント（４０）に供給される。始動ポンプ（３６ａ）または同様の始動システムは、システム（１０１）の一次液体回路（１）を始動するが、熱サイフォンプロセスが始まると、圧送のためのさらなる要件（例えば、システムを動作させたままにするためにゼロから無視できるエネルギー入力）はほとんどまたは全くなくなる。
回路ポンプ（３６ｂ）は、熱交換器（３０）を通って連続的に低温の作動流体（３３）を引き出すために、第２の回路（２）の周りを流れる作動媒体（３３）を維持する。一次液体回路（１）内の加熱液体からの熱エネルギーは、機械的出力（１２、１２ａ）を生成するために、二次回路（２）の周りで加熱／気化された作動媒体（３４）をタービン（１０、１０ａ）に送達し続ける前に、熱交換器（３０）内の作動媒体（３３）に伝達される。
貯蔵タンク（３７）からの圧縮空気は、システム（１０１）が始動されるときに始動ポンプ（３６ａ）および回路ポンプ（３６ｂ）に送ることができる。ポンプ（３６ａ、３６ｂ）は、ポンプ（３６ａ）で周囲表面温度の液体（３）を地熱井の環（５ａ）に押し込み、淡水化プラント（４０）から冷却された作動媒体（３３）を引き出し、加熱し戻すためにこれを熱交換器（３０）に向かって圧送する、一次回路および二次回路（１、２）の循環を開始する。ポンプ（３６ａ、３６ｂ）は、第２の圧縮空気供給源（１５）および第４の圧縮空気供給源（３２）から駆動される空気ポンプである。
貯蔵タンク（３７）（図４および図５には図示せず）は、システムの始動または始動時にポンプ３６ａ、４６ｂ、３８、４８を駆動するための圧縮空気を貯蔵するために、圧縮空気供給ライン（１３、１５、３１、３２、４６）のうちの少なくとも１つまたは各々に組み込むことができる。貯蔵タンク（３７）の１つの可能な構成は、図１に示されている。
二次回路（２）は、加熱するために作動媒体（３３）を熱交換器（３０）に通し、これにより、作動媒体（３３）を気化した加熱作動媒体（３４）にする。加熱作動媒体（３４）はその後、発電機（４７）および圧縮機（１４）を駆動するための機械的出力（１２、１２ａ）を生成するために、エキスパンダまたはタービン（１０、１０ａ）に供給される。熱交換器（３０）は、タービン（１０、１０ａ）を駆動するために加熱作動媒体（３４）を蒸気に変換するための追加の熱エネルギーを提供するので、フラッシュ分離器は一次液体回路（１）内で必要とされない。
加熱作動媒体（３４）は、約９５℃で二次タービン（１０ａ）を出て、このときに淡水化プラント（４０）の第１のチャンバ（４２）に誘導される。二次回路（２）の作動媒体は、第１のチャンバ（４２）を通って移動する際に、熱を失い、５０℃から６０℃の温度まで降下し、その際に作動媒体（３３）は回路ポンプ（３６ｂ）に向かって戻される。ポンプ（３６ｂ）を出ると、二次回路（２）の作動媒体（３３）は、記載されたように二次回路（２）を繰り返す前に、再加熱されるために熱交換器（３０）に戻される。
図５に示されるように、空気圧縮機（１４）は、地熱水素製造システム（１００）ならびに図１および図２に関連して上述されたように動作する５つの圧縮空気供給ライン（１３、１５、３１、３２、４６）に供給することができる。本発明の代替の実施形態では、追加の機械／ポンプを駆動するために、圧縮機（１４）から５つよりも多くの空気供給ラインに供給することができる。
図６は、フラッシュ分離器（２５、２５ａ）と、それぞれのタービン（１０、１０ａ）へのフラッシュ蒸気のルーティングと、タービン（１０、１０ａ）の排出生成物（９、９ａ）を再充填するために使用される残留加熱液体（８、８ａ）とをより明確に示す、地熱水素製造システム（１００）の線図を提供する。
典型的に、淡水化プラント（４０）は、ＭＥＤプラント（４０）の第１のチャンバ（４２）を通る際に加熱または一次液体回路（１）の温度を約２０℃下げる。ＭＥＤプラント（４０）の容量が大きいほど、一次液体回路（１）から必要とされる熱が多くなる。逆に、ＭＥＤプラント（４０）の容量が小さいほど、一次液体回路（１）から必要とされる熱が少なくなる。したがって、地熱井（５）によって加熱された加熱液体（４）には、淡水化プラント（４０）に動力供給するのに十分な熱エネルギーがあり、発電機（４７）およびシステム（１００）の圧縮機（１４）を駆動するために、同時に熱エネルギーを引き出して機械エネルギーに変換する。
淡水ポンプ（３８）は、プラント（４０）の淡水出口（２０）から淡水の脱塩された水（１９）を引き出し、その中に電解質溶液（５５）を連続的に補充するためにこれを電気分解装置（４９）に圧送する（図８および図９により詳細に示される）。
あるいは、淡水ポンプ（３８）は、（ｉ）補助タービンの機械的出力によって直接的に、（ｉｉ）発電機（４７）によって生成された電気によって、または（ｉｉｉ）二次タービン（１０ａ）および直接駆動シャフト（１２ａ）によって駆動される圧縮機（１４）によって生成された圧縮空気によって、駆動することができる。
追加の電気を必要とせずに地熱水素製造システム（１００）の追加構成要素に動力を供給するために、（水であり得る）加熱液体（４）は、第１のフラッシュ分離器（２５）を通って送られ、水蒸気の一部を蒸気（６）に瞬間的にフラッシュ蒸発させるために分離器（２５）内の圧力が低下する；約１０％。
蒸気（６）は、第１のタービン（１０）を駆動するために分離器（２５）の上部から引き出される。タービン（１０）は、タービン（１０）の機械的出力（１２）から駆動される発電機（４７）に直接連結される。タービン（１０）の排出物（９）は、二次タービン（１０ａ）を推進し、これによって圧縮機（１４）を駆動するために二次フラッシュ分離器（２５ａ）に誘導される前に、残留加熱液体（８）によって再充填される。
圧縮機（１４）はその後、複数の圧縮空気供給ライン、すなわち、本明細書に記載される供給ポンプ（２９）を駆動するための第１の圧縮空気供給源（１３）、必要なとき／場合に一次液体回路（１）を始動するために始動ポンプ（３６ａ）を駆動するための第２の圧縮空気供給源（１５）、電気分解装置（４９）に供給するために淡水ポンプ（３８）を駆動するための第３の圧縮空気供給源（３１）、二次回路（２）の回路ポンプ（３６ｂ）を駆動するための第４の圧縮空気供給源（３２）、およびプラント淡水化（４０）からのブライン出口（２１）からブライン（淡水化プロセスの副生成物）を圧送するブライン排出ポンプ（４８）を駆動するための第５の圧縮空気供給源（４６）に供給する。
供給ポンプ（２９）は、図６の概略図で淡水化プラント（４０）の近傍に示されている。しかしながら、本明細書に記載されるように、供給ポンプ（２９）は、物理的には塩水坑（１８）内の深部に位置しており、淡水化プラント（４０）から約１０ｋｍ以上離れている可能性がある。
周囲空気（２８）は、空気真空ポンプ（２２）（図６には図示せず）を介して淡水化プラント（４０）のチャンバに真空ライン（２４）を供給するために、システム（１００）および（１０１）に関連して上述されたように、圧縮機（１４）に引き込まれる。
任意の所与の地熱水素製造システム（１００）に必要とされる井戸（５）の深さは、その地域の地質に依存する。井戸の深さは、十分な温度で淡水化プラント（４０）に導入される前に、両方のタービン（１０、１０ａ）に供給するために必要とされる必須の熱エネルギーを供給するように調整される。
ここで図８を参照すると、発電機（４７）からの電気出力によって駆動される、淡水化プラント（４０）と、水素電気分解装置として構成された電気分解装置（４９）とを備える地熱水素製造システム（１００）が示されている。
発電機（４７）からの電力は、電気回路を設定するために、導管（５６）またはケーブルを介して電気分解装置のカソード（５２）およびアノード（５３）に伝達される。回路は、電気分解装置（４９）の第１のアノード側から電気分解装置（４９）の第２のカソード側に電子を伝達する。
電気分解装置（４９）の両側は、電気分解装置（または電気分解セル）を完成させるために、アノードおよびカソードとともに、電解質溶液（５５）に浸漬される隔膜（５４）によって分離される。
電気分解装置（４９）の回路が通電されると、ここでは水である電解質溶液（５５）は、水素イオン（陽子）を生成するアノード（５３）の周りで正電荷、電子（負電荷を有する）、および酸素とも反応する。酸素は、図１０に示される酸素出口（５８）で電気分解装置（４９）から引き出すことができる。
ポリマー電解質膜電気分解装置（ＰＥＭ電気分解装置）では、セルの両側を分離する隔膜（５４）は、固体のプラスチック材料である。アノード（５３）側で水が分割されると、陽子は隔膜を横切ってカソード（５２）に向かって移動する。同時に、電子は、電気回路内をアノードからカソードに流れ、その際に陽子は、水素を生成するためにカソード（５２）で電子と結合する。水素は、電気分解装置（４９）から水素ライン（５０）に引き込まれ、貯蔵のためにタンク（５１）に誘導される。タンク（５１）は、固定式であっても輸送可能であってもよい。
電気分解装置（４９）の両側の反応は、以下のように記述することができる。
アノード反応：２Ｈ２Ｏ → Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ－
カソード反応：４Ｈ＋＋４ｅ－ → ２Ｈ２
他のタイプの電気分解装置（４９）、例えば、固体酸素電気分解装置またはアルカリ電気分解装置も、本明細書に記載されるシステム（１００、１０１）から駆動することができると考えられる。
図８に示されるように、電解質溶液（５５）は、電気分解装置（４９）内の水素生成反応を維持するために、淡水化プラント（４０）からの淡水（１９）が常に補充されている。
発電機（４７）は、好ましくはＤＣ電流を生成し、これを電気分解装置（４９）のカソード（５２）、負端子、および／またはアノード（５３）、正端子に直接送達する。
図８と同様に、図９は、上述のように、電気分解装置（４９）の追加の詳細とともに地熱水素製造システム（１０２）を示している。システム（１０１）とは対照的に、システム（１０２）は二次回路（２）から第１のタービンを駆動し、二次タービン（１０ａ）は一次液体回路（１）から駆動される。
地熱水素製造システム（１０２）は、一次回路と二次回路とを備え、一次液体回路は液体を地熱井内に循環させ、地熱井の坑口から加熱液体を戻し、加熱液体は、淡水化プラントを通る前に、二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器に供給され、二次回路の加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、一次回路の加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動し、第１の機械的出力は、水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、第２の機械的出力は、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを提供するために空気圧縮機を駆動し、第１の圧縮空気供給源は、淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、第２の圧縮空気供給源は、一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、第３の圧縮空気供給源は、淡水化プラントから電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する。
図９では、二次タービン（１０ａ）は、圧縮機（１４）を駆動するために第２の機械的出力（１２ａ）を生成する。しかしながら、第２のタービンは、二次回路（２）ではなく一次液体回路（１）から駆動されるように再配置されている。図９のシステム（１０２）では、第１のタービン（１０）は、二次回路（２）から駆動される唯一のタービンであるため、第２の回路に付与される地熱エネルギーのすべては、発電機（４７）を介して電気の生成に向けられる。
一次液体回路（１）が熱交換器（３０）を通った後、第２の機械的出力（１２ａ）が引き出される二次タービン（１０ａ）を駆動するのに十分な地熱エネルギーが一次液体回路（１）内に依然としてある。この第２の機械的出力（１２ａ）は、システム（１０１）内の複数の空気供給ライン（１３、１５、３１）を充填するために、圧縮機（１４）を直接または間接的に駆動するように構成される。図９では、圧縮機（１４）は、二次タービン（１０ａ）からの駆動シャフトから直接駆動される。
図９は、１対のタービン（１０、１０ａ）が異なる回路から駆動される、水素を生成するためのシステム（１０２）を示している。図９は、約８，０００ｍ～１０，０００ｍの深さの井戸（５）を使用して計算された、システム（１０２）の異なる部分のいくつかの温度範囲を追加で提供する。これらの温度は計算に基づいており、何らかの変動を受ける可能性がある。井戸（５）の底部では、約３５０℃～５００℃の温度となり、約２００℃～３００℃の一次液体回路（１）内の水温をもたらす。
作動媒体がタービン（１０）を出ると、淡水化プラント（４０）の第１のチャンバ（４２）を出る前に、温度は８５℃～９５℃となる。淡水化プラントの第１のチャンバの最適な媒体温度は７２℃である。作動媒体が淡水化プラント（４０）を出るとき、これは約５０℃～６０℃まで温度が低下している。
図９に示されるシステム（１０２）では、低コストの地熱電気およびゼロエミッション蒸留水が水素電気分解装置（４９）に供給されるとき、排出物なしで非常に低コストでグリーン水素を生成することができる。
システム（１０２）のこの実施形態では、低温および低圧のタービン（１０）は、物理的には一次液体回路（１）内に位置し、そこから圧縮機（１４）を駆動する。しかしながら、より高温かつ高圧の第１のタービン（１０）は、二次回路（２）の加熱作動媒体（３４）からの水蒸気（または蒸気）から駆動される。
二次回路（２）を有するシステムを使用するとき、二次タービン（１０ａ）の低温／低圧は、二次回路（２）（図４のシステム（１０１）に示される）または一次液体回路（１）（図９のシステム（１０２）に示される）のいずれかから駆動することができる。
図９に概略的に示される計画は、電気分解装置（４９）と、淡水化プラント（４０）から蒸留されて引き込まれる淡水（１９）の供給を使用して、大量の水素を生成する。
図１０は、本発明の一実施形態による地熱水素製造および圧縮システム（１０３）の概略図である。
システム（１０３）では、三次タービン（１０ｂ）は、圧縮機（５７）が駆動される三次または第３の機械的出力（１２ｂ）を生成するために、一次液体回路（１）から駆動される。圧縮機（５７）は、貯蔵のためにタンク（５１）に送られる前に水素を圧縮するために、水素ライン（５０）と流体連通している。
第３の機械的出力（１２ｂ）が電気分解装置（４９）によって生成された水素を圧縮するために圧縮機（５７）を駆動している間、三次タービン（１０ｂ）からの一時液体排出物（９ｂ）は、およそ９５℃の温度で淡水化プラント（４０）に供給され、地熱井（５）に再注入される前におよそ６０℃～７０℃で淡水化プラント（４０）の最終チャンバ（４４）を出る。
第１のタービン（１０）は、第１の分離器（２５）からフラッシュ蒸気を受け取り、この水蒸気（６）は最も高温であり、発電機（４７）を駆動するために最大のエネルギーを提供する。
システム（１００～１０２）と同様に、タービン（１０）からの排出物（９）は、システム（１０３）内の一次液体回路（１）に戻され、これにより、排出物（９）は、二次分離器（２５ａ）に供給される前に第１の分離器（２５）からの飽和蒸気または残留加熱液体（８）で再活性化される。
二次分離器（２５ａ）は、二次タービン（１０ａ）からの二次機械的出力（１２ａ）を介して圧縮機（１４）を駆動するために使用される液体（媒体蒸気）（６ａ）をフラッシュする。
二次タービン（１０ａ）の排出物（９ａ）は、第３の分離器（２５ｂ）に入力される前に、二次分離器（２５ａ）からの加熱された残留出力（８ａ）で再活性化される。加熱液体（４）は、低蒸気出力（６ｂ）を生成するためにフラッシュされ、第３の機械的出力（１２ｂ）から水素圧縮機（５７）に動力供給しながら三次タービン（１０ｂ）を駆動するために使用される。
三次タービン（１０ｂ）からの排出物（９ｂ）は、第４の分離器（２５ｃ）に供給される前に第３の分離器（２５ｂ）からの残留加熱液体（８ｂ）と混合され、その出力（６ｃ）は、約９５℃で淡水化プラント（４０）の第１のチャンバ（４２）に供給される。
第４の分離器（２５ｃ）の残留出力（８ｃ）は、一次液体回路（１）内に戻され、再加熱されるために坑口（７）に戻される淡水化プラント（４０）からの出力（４０ａ）と組み合わせられる。一次液体回路（１）はまた、補充供給ライン（４３）から淡水（１９）を受け取ることもできる。
理論的計算によれば、一次液体回路（１）の冷却された液体（３）は、約５５℃から８５℃、または蒸気が淡水化プラントに供給される場合にはそれ以上の温度で井戸（５）に戻るために、淡水化プラント（４０）を出る。
一次液体回路（１）は、必要であれば、淡水化プラント（４０）の淡水出口（２０）から補充することができる。補充供給は、淡水化プラント（４０）を出て、回路の低温側から一次液体回路（１）に組み込まれるために補充給水ライン（４３）に入る。供給ライン（４３）から新たに追加された淡水は、一次液体回路（１）を循環する前に加熱されるために、坑口（７）に直接渡される。
さらに企図される実施形態では、本発明は、水素を生成および圧縮するための、図１１に示される一次液体回路（１）および二次回路（２）を備える地熱水素製造および圧縮システム（１０４）を提供する。
地熱水素製造および圧縮システム（１０４）は、一次液体回路（１）と二次回路（２）とを備え、一次液体回路（１）は液体（３）を地熱井（５）内に循環させ、地熱井（５）の坑口（７）から加熱液体（４）を戻し、加熱液体（４）は、一次液体回路（１）内の淡水化プラント（４０）を通り、一次回路（１）の加熱液体（４）は二次回路の作動媒体（３３）を加熱するために熱交換器（３０）を通り、二次回路（２）の加熱作動媒体（３４）は第１の機械的出力（１２）を生成するために第１のタービン（１０）を駆動し、一次回路の加熱液体（４）は第２の機械的出力（１２ａ）を生成するために第２のタービン（１０ａ）を駆動し、第１の機械的出力（１２）は、水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置（４９）に動力供給するように構成された発電機（４７）を駆動し、第２の機械的（１２ａ）出力は第１の圧縮機（１４）および第２の圧縮機（５７）を駆動し、第１の圧縮機（１４）は空気を圧縮するように構成され、第２の圧縮機（５７）は水素を圧縮するように構成され、第１の空気圧縮機（１４）は、第１（１３）、第２（１５）、および第３（３１）の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを提供し、第１の圧縮空気供給源（１３）は、淡水化プラント（４０）に塩水（１６）を供給するために供給ポンプ（２９）を駆動し、第２の圧縮空気供給源（１５）は、一次液体回路（１）を始動するために始動ポンプ（３６ａ）を駆動し、第３の圧縮空気供給源（３１）は、淡水化プラント（４０）から電気分解装置（４９）に淡水（１９）を送達するために淡水ポンプ（３８）を駆動する。
より低圧の二次タービン（１０ａ）は、圧縮機（１４）からの一連の空気ポンプ（２９、３６ａ、３８）と、一次液体回路（１）内の地熱を使用して水素を圧縮するための圧縮機（５７）とを駆動するように構成される。図１１のバイナリシステム構成では、電気のみが二次回路（２）から生成される。追加のタービンおよび圧縮機を駆動するためのエネルギーの残りは、熱交換器（３０）が発電のために二次回路（２）を加熱するのに十分な熱エネルギーを一次液体回路（１）から引き出した後に、一次液体回路（１）から来る。淡水化プラント（４０）が二次回路（２）から供給される、図９に示されるシステム（１０２）とは対照的に、システム（１０４）では、淡水化プラント（４０）は一次液体回路（１）から供給される。
図１１は、淡水化プラント（４０）がシステム（１０２）内の第２のまたはバイナリ回路（２）からの熱エネルギーで充填されるという点で、図９とは対照的である。対照的に、図１１の淡水化プラント（４０）は、一次液体回路（１）からの地熱エネルギーで充填される。このシステム（１０４）は、坑口（７）温度が２５０℃未満であり、一次液体回路（１）が第１の機械的出力（１２）の発電機（４７）に動力供給するために第１のタービン（１０）を駆動するのに十分な温度を達成しない場合の使用のために設計されている。
図１１は、二次タービン（１０ａ）から直接駆動される複数の圧縮機（１４、５７）を示し、これにより、圧縮機（１４）は第２の機械的出力（１２ａ）から駆動され、圧縮機（５７）は第３の機械的出力（１２ｂ）から駆動される。図１１の概略図は、単一のシャフト（機械的出力１２ａ、１２ｂを搬送する）を効果的に共有する二次タービン（１０ａ）の両側でシャフト駆動される２つの圧縮機（１４、５７）を示しているが、当業者であれば、１対の圧縮機（またはそれ以上）を二次タービン（１０ａ）の片側の１対の機械的出力（１２ａ、１２ｂ）から駆動することができる他の物理的構成があることを理解するだろう。
圧縮機の１つ目（１４）は、空気を圧縮し、システム（１０４）のポンプ（２９、３６ａ、３８）を駆動する複数の圧縮空気供給源（１３、１５、３１）に供給するように構成される。システムはまた、追加の空気駆動ポンプ、例えば、二次回路内の作動流体の循環を支援するための回路ポンプ（３６ｂ）、塩水（１６）の蒸留中に淡水化プラント（４０）からブラインを圧送するためのブライン排出ポンプ（４８）、水素電気分解装置（４９）から排水を圧送するための廃水ポンプ（６１）も含むことができる。前述の各々は、空気圧縮機（１４）から供給される空気供給ラインから動力供給される、空気駆動ポンプとして実装することができる。
圧縮機の２つ目（５７）は、水素を圧縮するように構成され、電気分解装置（４９）のカソード（５２）から引き出された水素を収集する水素ライン（５０）と流体連通して配置される。一旦収集および圧縮されると、「グリーン」水素は、販売または使用のために輸送することができる。
このシステム（１０４）はまた、二次回路（２）のための淡水冷却システムも含むことができる。冷却システムは、淡水凝縮器（５９）の形態で提供される。淡水凝縮器（５９）は、高温淡水パイプ（５９ａ）を介して電気分解装置（４９）に供給される前に、第２の回路（２）を冷却し、淡水化プラント（４０）から蒸留された淡水（１９）を加熱するために、二次回路（２）から熱エネルギーを引き出す。
淡水凝縮器（５９）は、２つの利点を提供する。（１）より良好な水素製造効率のために、電気分解装置（４９）への送達の前に蒸留水を加熱し、（２）二次回路（２）のための淡水（低保守）冷却器および凝縮器を提供する。この淡水凝縮器（５９）を通るＭＥＤプラント（４０）からの蒸留水または淡水（１９）の流れは、淡水化プラントの前の一次回路内の熱エネルギーによって達成される。
二次塩水または海水冷却器／凝縮器（６０）もまた、システム（１０４）に組み込むことができる。この塩水凝縮器（６０）は、二次回路（２）内の作動媒体の追加の冷却または凝縮のために作動することができ、またはより低レベルの発電は低レベルの冷却／凝縮を必要とするので、低レベルの発電が必要なときには停止することができる。
塩水凝縮器（６０）は、蒸留のために淡水化プラント（４０）の第１のチャンバ（４２）に供給される前に、それによって二次回路（２）を冷却し、塩水（１６）を加熱するために、二次回路（２）から熱エネルギーを引き出す。塩水または海水の流れもまた、熱エネルギーによって達成される。
このシステム（１０４）では、１つのみのスクリューエキスパンダまたは二次タービン（１０ａ）が、１つのシャフト（１２ａ）によって空気圧縮機（１４）および水素圧縮機（５７）の両方を駆動する。圧縮機（１４、５７）は、二次タービン（１０ａ）のいずれの側にあってもよく、これらは両方とも、第２の圧縮機（５７）を駆動するために第１の圧縮機（１４）を通る駆動シャフト（１２ａ）を有する側にあってもよい。
システム（１０４）では、電気分解装置（４９）は、淡水化プラント（４０）から生成された淡水（１９）の一部のみを使用し、したがって、販売用に生成された追加の淡水があると予想される。
個々のユーザに販売するかまたはグリッドに戻すこともできる追加の電気を発電機（４７）から生成することができることが、さらに予想される。いくつかの実施形態では、発電機（４７）から生成された電気は、供給ポンプ（２９）、始動ポンプ（３６ａ）、回路ポンプ（３６ｂ）、淡水ポンプ（３８）、およびブラインポンプ（４８）のうちの１つ以上に動力供給するために使用することができる。
システム（１０４）は、海洋から海水または塩水（１６）を引き込むように示されているが、必要とされる塩水は、本発明の別の実施形態に関連して記載されるように、塩水坑（１８）または複数の塩水坑（１８）からも引き込むことができると考えられる。同様に、図１１に示される地熱井（５）は、各々がシステム（１００、１０１、１０２、１０３、１０４）に動力供給するために必要とされる地熱エネルギーの一部を生成する、複数の地熱井（５）を供えることができる。
図９に示されるようなシステム（１０２）が、電気分解装置（４９）から生成された水素を圧縮するための第２の圧縮機（５７）を組み込んだ、本発明のさらなるハイブリッド実施形態が考えられる。この実施形態は図示されておらず、淡水化プラント（４０）が二次回路（２）内の熱エネルギーによって供給され、図１１のシステム（１０４）に関連して図示および記載されたような一次液体回路（１）を形成しないという点で、図１１の二重圧縮機（１４、５７）を図９の二次回路（２）と組み合わせる。
地熱水素製造および圧縮システムのこのハイブリッド実施形態は、一次液体回路（１）と二次回路（２）とを備え、一次液体回路（１）は液体を地熱井（５）内に循環させ、地熱井（５）の坑口（７）から加熱液体を戻し、一次回路（１）の加熱液体は、二次回路（２）の作動媒体（３３）を加熱するために熱交換器（３０）に供給され、加熱作動媒体は淡水化プラント（４０）を通り、二次回路（２）の加熱作動媒体（４３）は第１の機械的出力（１２）を生成するために第１のタービン（１０）を駆動し、一次液体回路（１）の加熱液体（４）は第２の機械的出力（１２ａ）を生成するために二次タービン（１０ａ）を駆動し、第１の機械的出力（１２）は、水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置（４９）に動力供給するように構成された発電機（４７）を駆動し、第２の機械的出力（１２ａ）は第１の圧縮機（１４）および第２の圧縮機（５７）を駆動し、第１の圧縮機（１４）は空気を圧縮するように構成され、第２の圧縮機（５７）は水素を圧縮するように構成され、第１の圧縮機（１４）は、第１（１３）、第２（１５）、および第３の（３１）圧縮空気供給源に供給し、第１の圧縮空気供給源（１３））は、淡水化プラント（４０）に塩水（１６）を供給するために供給ポンプ（２９）を駆動し、第２の圧縮空気供給源（１５）は、一次液体回路（１）を始動するために始動ポンプ（３６ａ）を駆動し、第３の圧縮空気供給源（３１）は、淡水化プラント（４０）から電気分解装置（４９）に淡水（１９）を送達するために淡水ポンプを駆動する。
第５の態様では、本発明は、地熱エネルギーによって動力供給され、圧縮空気によって駆動される、水素を生成するために淡水（１９）を生成して電気分解装置（４９）に供給する方法であって、地熱井（５）に液体を供給し、一次液体回路（１）を形成するために地熱井（５）の坑口（７）から加熱液体（４）を引き出すステップであって、一次液体回路（１）は淡水化プラント（４０）を通る、ステップ（ステップ４００）と、第１の機械的出力（１２）および第２の機械的出力（１２ａ）を生成するために一次液体回路（１）から第１のタービン（１０）および二次タービン（１０ａ）に加熱液体（４）をそれぞれ伝達するステップ（ステップ４０１）と、電気分解装置（４７）に動力供給するために、第１の機械的出力（１２）を発電機（４７）に誘導するステップ（ステップ４０２）と、第１（１３）、第２（１５）、および第３の圧縮（３１）空気供給源を生成するために、第２の機械的出力（１２ａ）を空気圧縮機（１４）に誘導するステップ（ステップ４０３）とを含み、第１の圧縮空気供給源（１３）は、塩水坑（１８）内に位置する供給ポンプ（２９）を駆動して地表レベル未満の塩水坑内に圧縮空気を押し込み、塩水坑（１８）から淡水化プラント（４０）に塩水（１６）押し込むように構成され（ステップ４０４）、第２の圧縮空気供給源（１５）は、一次液体回路（１）を始動するために始動ポンプ（３６ａ）を駆動し（ステップ４０５）、第３の圧縮空気供給源（３１）は、グリーン水素と酸素に分解されるように淡水化プラント（４０）から電気分解装置（４７）に淡水（１９）を押し出すために淡水ポンプ（３８）を駆動する（ステップ４０６）、方法を提供する。
地熱水素製造システム（１００）は、電気を必要とせず、一次液体回路（１）を維持し、淡水化プラント（４０）に塩水（１６）を送達するためのエネルギー要件に熱サイフォン効果を使用する。したがって、本システムから生成された水素は、「グリーン水素」と呼ぶことができる。
地熱エネルギーによって動力供給され、圧縮空気によって駆動される、水素を生成するために淡水（１９）を生成して電気分解装置（４９）に供給する方法は、図１２に関連してさらに記載される。
いくつかの実施形態では、加熱液体をタービン（１０、１０ａ）に送達するステップ４０１は、一次液体回路（１）から直接駆動される。あるいは、一次液体回路（１）は、熱交換器（３０）を介して熱エネルギーを二次回路（２）に直接伝達するように構成することができ、タービン（１０、１０ａ）はその後、二次回路（２）から駆動される。あるいは、第１および第２のタービン（１０、１０ａ）は、別個の回路（１、２）から駆動することができる。電気の生成は、圧縮機を駆動するために必要とされるよりも多くの地熱エネルギーを必要とするので、発電機（４７）は好ましくは、単一の回路システム（１００）内の一次液体回路（１）から駆動され、バイナリ回路システム（１０１、１０２、１０４）内の二次回路（２）から駆動される。
いくつかの実施形態では、方法は、一次液体回路（１）内の液体の循環を開始するために、始動ポンプ（３６ａ）を介して一次液体回路（１）の周りに液体（３）を圧送するステップをさらに含む。
いくつかの実施形態では、方法は、加熱されるために熱交換器（３０）に戻される前に淡水化プラント（４０）から低温の作動媒体（３３）を引き出すために、二次回路（２）の周りに作動媒体（３３）を圧送するステップをさらに含む。
いくつかの実施形態では、方法は、再加熱されるために地熱井（５）に戻される前に淡水化プラント（４０）から一次液体回路（１）内の冷却された液体（３）を引き出しながら、二次回路（２）の周りに作動媒体（３３）を圧送するステップをさらに含む。
したがって、二次タービン（１０ａ）は、第１の機械的出力（１２）および第２の機械的出力（１２ａ）を生成するために、一次液体回路（１）または二次回路（２）のいずれかの加熱液体（４）または加熱作動媒体（３４）から駆動されるように構成される。第１および第２の機械的出力の少なくとも一方は、少なくとも１つの圧縮機（１４）を駆動するために使用することができる。第１および第２の機械的出力（１２、１２ａ）の少なくとも一方は、発電機（４７）を駆動するために使用することができる。
三次タービン（１０ｂ）は、第３の機械的出力（１２ｂ）を生成するために、一次液体回路（１）または二次（２）液体回路のいずれかから駆動することができるとさらに考えられる。第３の機械的出力（１２ｂ）は、水素電気分解装置（４７）からの水素または酸素出力の少なくとも一方を圧縮するように配置することができる圧縮機（５７）を駆動するために使用することができる。
いくつかの実施形態では、一次液体回路（１）の加熱液体（４）は、その中の水を蒸留するために、淡水化プラント（４０）を通って循環する。他の実施形態では、二次回路（２）の加熱作動媒体（３４）は、その中の水を蒸留するために、淡水化プラント（４０）を通って循環する。
いくつかの実施形態では、圧縮空気供給源は、補助ポンプを駆動するために、補助空気供給源に追加で連通している。補助ポンプ（３６ｂ、４８、６１）は、二次回路内の圧力を維持するように、または淡水化プラントからブラインを圧送するように、または電気分解装置から廃水を圧送するように、または電気分解装置から生成された酸素を圧送するように構成することができる。いくつかの実施形態では、ポンプ（２９、３６ａ、３８）および補助ポンプ（３６ａ、４８、６１）のうちの１つ以上は、発電機（４７）から生成された電気から駆動することができる。しかしながら、発電機（４７）からの過剰な電気の引き込みは、電気分解装置（４９）からの容量を減少させる。
地熱アンモニア製造システム
図１３～図１５を参照すると、本発明のさらに別の実施形態では、地熱アンモニア製造システムが提供される。
図１３～図１５は、それぞれ図９～図１１に示されるシステムに基づいている。図９～図１１（システム１０２、１０３、１０４）に関連して本明細書に記載されるすべての特徴は、図１３～図１５に示される地熱アンモニア製造システム（１０２ａ、１０３ａ、１０４ａ）に存在する。（図９～図１１に対する）図１３～図１５の追加構成要素、および前述のシステム（１０２、１０３、１０４）との相互接続性は、ここで詳細に記載される。
最初に、図１３の地熱アンモニア製造システム（１０２ａ）（図９のシステム（１０２）に基づく）を参照する。図１３は、第１のタービンが二次回路から駆動され、第２のタービンが一次回路から駆動される、本発明の一実施形態による二次またはバイナリ回路を有する地熱水素およびアンモニア製造プラントの概略図である。
地熱アンモニア製造システム（１０２ａ）は、一次液体回路（１）と二次回路（２）とを備え、一次液体回路は液体を地熱井（５）内に循環させ、地熱井の坑口（７）から加熱液体（４）を戻し、一次液体回路（１）の加熱液体は、二次回路（２）の作動媒体を加熱するために熱交換器（３０）に供給され、加熱作動媒体（３４）は淡水化プラント（４０）を通り、二次回路の加熱作動媒体（３４）は第１の機械的出力（１２）を生成するために第１のタービン（１０）を駆動し、一次液体回路（１）の加熱液体（４）は第２の機械的出力（１２ａ）を生成するために二次タービン（１０ａ）を駆動し、第１の機械的出力は、（ｉ）水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置（４９）、および（ｉｉ）アンモニア製造プラント（２０６）に動力供給するように構成された発電機（４７）を駆動し、第２の機械的出力は、アンモニア製造プラント（２０６）に供給するために周囲空気から窒素を分離するために窒素プラント（２０５）を通って周囲空気（２８）を引き込む空気圧縮機（１４）を駆動し、第１および第２の機械的出のいずれか一方は、淡水化プラントに塩水を供給するための供給ポンプ（２９）を駆動し、淡水化プラント（４０）から電気分解装置（４９）に淡水を送達するための淡水ポンプ（３８）を駆動するように構成されている。第１および第２の機械的出力は、一次液体回路（１）のための始動ポンプ（３６ａ）と、二次回路（２）の作動媒体を駆動するための回路ポンプ（３６ｂ）とを駆動するように、さらに構成することができる。
アンモニア製造プラント（２０６）は、ハーバー・ボッシュアンモニア製造プラントであってもよいが、ハーバー・ボッシュ法に限定されない。
図１３のシステム（１０２ａ）は、複数のポンプ（２９、３６ａ、３８、３６ｂ、２３）をそれぞれ駆動する複数の圧縮空気ライン（１３、１５、３１、３２、４６）を示すが、ポンプ（２９、３６ａ、３８、３６ｂ、２３）のいずれか１つ以上が発電機（４７）の電気出力から電力供給され得ることが、さらに考えられる。これは、電気分解装置（４９）を動作させるために利用可能な電力を減少させるが、電気駆動ポンプの代用になる１つ以上の空気ポンプを必要とする、地理的または物理的制限があり得る。いくつかの実施形態では、ポンプ（２９、３６ａ、３８、３６ｂ、２３）の各々は、発電機（４７）の電気出力から駆動することができる。
空気圧縮機（１４）は、ポンプ（２９、３６ａ、３８、３６ｂ、２３）を駆動するための圧縮用に周囲空気を引き込み、加えて、窒素プラント空気取入ライン（２７２）を介して窒素プラント（２０５）内に周囲空気を引き込むように構成される。窒素プラント（２０５）内で、圧縮空気は、圧縮空気から窒素および酸素を分離するためにフィルタに通し（一連のフィルタおよび窒素圧縮機は図１４に図示されていない）、圧縮窒素の供給源を窒素ライン（２７３）に提供する。圧縮プロセスは、アンモニア製造プラント（２０６）に送達される前に、窒素を約４００℃～－６００℃に加熱する。
図１３はまた、発電機（４７）からアンモニア製造プラント（２０６）に電力を供給する電気ケーブル（２７０、２７１）の形態の電力線も示す。
水素が電気分解装置（４９）から引き出されると、輸送または貯蔵のためにタンク（５１）に送達され、アンモニア製造プラント（２０６）にも送達される。
窒素ライン（２７３）からの窒素供給、発電機（４７）からの電力、および電気分解装置（４９）からの水素に加えて、アンモニア製造プラント（２０６）は、一次液体回路（１）から引き出される熱エネルギーまたは熱を必要とする（図１４および図１５により詳細に示されるとおり）。
アンモニア取出ライン（２７４）は、アンモニア製造プラント（２０６）から輸送のための貯蔵タンク（２７８）またはタンカーにアンモニアを伝達する。
アンモニア製造システムを動作させるために、追加で１１ｋＷｈ／ｋｇの電力が必要とされると計算される。
窒素プラント（２０５）はまた、窒素プラント（２０５）を通って引き込まれた周囲空気から酸素を排出する。窒素プラント（２０５）からの酸素は、電気分解装置（４９）の酸素出口（５８）から引き込まれた酸素と結合され、環境に再び酸素を加えて再活性化するために、プラント（２０５）またはシステムを取り囲む塩水（１６）源またはリザーバ内に貯蔵、販売、または再導入することができる。これにより、海水または塩水供給（１８）中の酸素レベルを高め、地域の植物相および動物相を支持することができる。
アンモニア製造システム（１０２ａ）のさらなる詳細は、システム（１０３ａ、１０４ａ）に関連して記載される。
次に、図１４の地熱アンモニア製造システム（１０３ａ）（図１０のシステム（１０３）に基づく）を参照する。図１４は、ＭＥＤ淡水化プラントにも供給するために十分な廃熱で、電気を生成し、空気圧縮機、水素圧縮機，および酸素圧縮機を駆動するために３つのタービンが一次回路から駆動される、本発明の一実施形態による地熱水素およびアンモニア製造システムの線図である。
図１４の地熱アンモニア製造システム（１０３ａ）は、液体を地熱井（５）内に循環させ、地熱井（７）の坑口（７）から加熱液体を戻す一次液体回路（１）であって、淡水化プラント（４０）を通る一次液体回路（１）と、第１（１２）、第２（１２ａ）、および第３（１２ｂ）の機械的出力を生成するために加熱液体（４）によって駆動される第１（１０）、二次（１０ａ）、および三次タービン（１０ｂ）とを備え、第１の機械的出力（１２）は、（ｉ）淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置（４９）、および（ｉｉ）アンモニア製造プラント（２０６）に動力供給するように構成された発電機（４７）を駆動し、第２の機械的出力（１２ａ）は、アンモニア製造プラント（２０６）に供給するために周囲空気から窒素を分離するために窒素プラント（２０５）を通って周囲空気を引き込む空気圧縮機（１４）を駆動し、第３の機械的出力（１２ｂ）は、電気分解装置（４９）によって生成された水素を圧縮し、アンモニア製造プラント（２０６）に圧縮水素を供給するために、圧縮機（５７）を駆動するように構成され、第１（１２）、第２（１２ａ）、および第３（１２ｂ）の機械的出力のうちのいずれか１つは、淡水化プラント（４０）に塩水を供給するための供給ポンプ（２９）を駆動し、淡水化プラント（４０）から電気分解装置（４９）に淡水を送達するための淡水ポンプ（３８）を駆動するように構成されている。
システム（１０３ａ）は、一次液体の地熱が一次液体回路（１）に包含され、第１、第２、および第３のタービンを駆動するために必要な水蒸気（６）を提供するために繰り返しフラッシュされるという点で、図１３に示されるシステム（１０２ａ）とは異なる。
アンモニア製造プラント（２０６）への窒素、電力、および水素の供給は、システム（１０２ａ）に関連して上述された通りである。アンモニア製造プラント（２０６）に熱エネルギーを供給するために、加熱液体（４）が分離器（２５）内でフラッシュされる前に、タッピングポイント（２００）で一次液体回路（１）から熱源が引き出される。アンモニア製造プロセスの熱要件は、加熱液体（４）が熱交換器（３０）にフラッシュまたは誘導される前に、熱源が坑口（７）から直接引き出されることを必要とする。一次液体回路（１）の加熱液体（４）は、タッピングポイント（２００）を概略的に示す入力矢印によって図１４に示されるように、アンモニア製造プラント（２０６）に伝達される。
一次回路（１）からの加熱液体（４）は、２００℃～４００℃の温度でタッピングポイント（２００）において引き出される。この温度は、井戸（５）の深さおよびその中の熱勾配によってある程度決定される。タッピングポイント（２００）で一次液体回路（１）から送達される液体の量は、総流量の１％から２０％の間のいずれかであり得るが、好ましくは電力生産の前に一次回路（１）から取り出される。坑口（７）を出る最初は高い温度で一次液体回路（１）から熱エネルギーを取り出すことで、タービン入口の温度が低下し、その結果、発電機（４７）からの発電が少なくなる。しかしながら、これは、アンモニアプラント（２０６）の加熱のために発電機（４７）からの電気を使用するよりも依然として効率的なプロセスである。
加熱液体（４）は、アンモニア製造プラント（２０６）から排出され、再注入点（２０１）で一次液体回路（１）に戻される。再注入点（２０１）は、図１４に概略的に示されており、アンモニア製造プラント（２０６）を離れて、アンモニア製造プラント（２０６）から排出された加熱液体（４）を、フラッシュ分離器（２５）の後に一次液体回路（１）に戻し、分離器（２５）から出力された残留加熱液体（８）に戻す。プラント（２０６）から再注入点（２０１）に出る液体（４）の温度は、１５０℃から３００℃の間となる。この温度は加熱液体（４）の流量に依存し、これは、製造されているアンモニアの量によって決定される。したがって、この加熱液体（４）は、一次液体回路（１）からの熱が淡水化に使用される前に、地熱の閉じた一次液体回路（１）内に再導入される。
一次回路（１）への再注入点（２０１ａ）の２番目に最適な場所は、第３の分離器（２５ｂ）の入口で第２の分離器（２５ａ）から排出された残留加熱液体（８ａ）中に向かってである。一次液体回路（１）内への再注入点（２０１ａ）は、アンモニア製造レベルが上昇し、アンモニアプラント（２０６）を通る加熱液体（４）からより多くの熱が取り出される場合に使用することができる。アンモニアプラント（２０６）から出てくる加熱液体（４）の温度が約２００℃に低下した場合には、再注入点（２０１ａ）は、第３の分離器（２５ｂ）の手前、および一次液体回路（１）からの熱が淡水化のために使用される前に位置する。
一次液体回路（１）への再注入点（２０１ｂ）の３番目に最適な場所は、第４の分離器（２５ｃ）の入口で第３の分離器（２５ｂ）からの排出物（８ｂ）中に向かってである。一次液体回路（１）内への再注入点（２０１ｂ）は、アンモニア製造レベルが上昇し、アンモニアプラント（２０６）を通る加熱液体（４）からより多くの熱が取り出される場合に使用することができる。アンモニアプラント（２０６）から出てくる加熱液体（４）の温度が約１５０℃に低下した場合には、再注入点（２０１ｂ）は、第４の分離器（２５ｃ）の手前、および一次液体回路（１）からの熱が淡水化のために使用される前に位置する。
再注入点（２０１、２０１ａ、２０１ｂ）は任意であり、アンモニア製造レベルに応じて変更することができる。再注入点（２０１、２０１ａ、２０１ｂ）は、アンモニアプラント（２０６）からの排気（２０１、２０１ａ、２０１ｂ）が、一次液体回路（１）内の加熱液体（４）の温度に対応する温度で一次液体回路（１）に戻されるように選択されるので、一次液体回路（１）に戻される排出された液体（４）の再注入は、分離器（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）の出力に悪影響を及ぼさない。したがって、アンモニア製造プラント（２０６）からの排出液のための再注入点（２０１、２０１ａ、２０１ｂ）は、一次液体回路（１）内の同様の温度で加熱液体（４）と結合し、アンモニア製造プラント（２０６）から排出された液体温度が低いほど、１つ以上のプロセスが発電および圧送などのために熱エネルギーを抽出した後の一次液体回路（１）内への再注入点での温度が低くなる。
図１３に加えて、システム（１０３ａ）は、水素冷却器（２７６）を備える。水素が圧縮機（５７）によって圧縮されると、水素は４００℃を超えて（最大６００℃まで）温度が上昇する。水素および窒素が高温であるほど、アンモニア製造プラント（２０６）内でのアンモニア合成プロセスは良好である。加えて、入ってくる気体の温度が高ければ、必要とされる圧力は低くなる。
加熱された圧縮水素は、加熱水素ライン（２７５）を介してアンモニア製造プラント（２０６）に供給されるが、貯蔵または輸送のために冷却される必要がある。アンモニア製造プラント（２０６）への水素の供給を開始または停止させるために、単純な弁装置を加熱水素ライン（２７５）に追加することができる。水素冷却器（２７６）は水冷却器であり、淡水化プラント（４０）への途中で供給ポンプ（２９）によって引き込まれる海水（塩水）（１６）で充填される。加熱水素ライン（２７５）を介してアンモニア製造プラント（２０６）に送達される水素は、水素冷却器（２７６）に入る前に圧縮水素ライン（５０ａ）から引き込まれる。
加熱水素ライン（２７５）内の加熱水素はすでに高温であるため、追加の熱源（２００）は、アンモニア製造プラント（２０６）によって追加の熱エネルギーが必要とされる場合の任意の熱源として確保することができる。分離器（２５）の前に一次液体回路（１）から熱エネルギーを引き出すことで、システム（１０３ａ）の発電の容量を低減する。
システム（１０３ａ）は追加の酸素圧縮機（２７７）を示し、これはシステム（１０２ａ）に追加することができるが図１３には示されていない。酸素圧縮機（２７７）は、電気分解装置（４９）から引き込まれた酸素（５８）を圧縮し、窒素プラント（２０５）の排出物から追加で供給することができる。
明確にするために、酸素圧縮機（２７７）は図１４に２回示されているが、これは同じ圧縮機である。酸素圧縮機（２７７）は、二次タービン（１０ａ）からの第２の機械的出力（１２ａ）から駆動される。これは、二次タービン（１０ａ）によって駆動される二重圧縮機構成（１４、２７７）である。１つのタービンから２つの圧縮機を駆動するために多くの構成を使用することができ、本発明が図１４の概略図に限定されないことは、当業者によって理解されるだろう。
図１４には示されていないが、酸素圧縮機（２７７）は、システム（１０３ａ）の酸素圧縮機と水素圧縮機の両方に動力供給するために第３の機械的出力（１２ｂ）を使用して三次タービン（１０ｂ）から駆動することができることが、さらに考えられる。システム（１０３ａ）のさらに別の実施形態では、発電機（４７）からの電力は、これによってシステム（１０３ａ）の他の部分に利用可能な電力を減少させることに留意しながら、酸素圧縮機（２７７）を駆動するために使用することができる。
ポンプ（２９、３６ａ、３８、３６ｂ、２３）を駆動するために圧縮機（１４）からの圧縮空気供給源を使用するとき、システムは、発電機（４７）を介して電気の生成に最大熱エネルギーを誘導する。しかしながら、システムは、地熱井（５）からの熱エネルギーを最適に利用するために、多くの方法で調整することができると理解される。システム（１０３ａ）の多くの部分に窒素、水素、酸素、および水を送達するための圧縮空気の使用は、最も効率的な動作モードを提供する。電気分解装置内で水素製造プロセスから電気エネルギーを迂回させることにより、水素製造は、はるかに効率が低くなるが依然として「グリーン」水素製造プロセスであるが、これは、地熱エネルギーが電力を供給するが、周辺圧送プロセスを駆動するために一次液体回路（１）からの廃熱エネルギーを使用するほど効率的ではなくなるからである。システム（１０３ａ）内の圧送、冷却、および圧縮プロセスは、１００ｋＷｈも必要とする可能性があるが、発電機（４７）から引き込まれる場合、これにより、電気分解装置（４９）およびアンモニア製造プラント（２０６）の両方への電力を減少させると計算される。
図１５の地熱アンモニア製造システム（１０４ａ）（図１１のシステム（１０４）に基づく）を参照する。図１５は、第１のタービンが発電機に動力供給するために二次回路から駆動され、一次回路が空気圧縮機、水素圧縮機、および酸素圧縮機を駆動するように坑井されている、本発明の一実施形態による地熱水素およびアンモニア製造プラントの概略図である。
システム（１０４ａ）は、一次回路（１）と二次回路（２）とを備え、一次液体回路は液体（３）を地熱井（５）内に循環させ、地熱井（５）の坑口（７）から加熱液体（４）を戻し、加熱液体（４）は、一次液体回路（１）内の淡水化プラント（４０）を通り、一次回路（１）の加熱液体は二次回路（２）の作動媒体（３３）を加熱するために熱交換器（３０）を通り、二次回路（２）の加熱作動媒体（３４）は第１の機械的出力（１２）を生成するために第１のタービン（１０）を駆動し、一次回路（１）の加熱液体（４）は第２の機械的出力（１２ａ）を生成するために二次タービン（１０ａ）を駆動し、第１の機械的出力（１２）は、（ｉ）水の電気分解を介して酸素を生成する電気分解装置（４９）、および（ｉｉ）アンモニア製造プラント（２０６）に動力供給するように構成された発電機（４７）を駆動し、第２の機械的出力（１２ａ）は第１の空気圧縮機（１４）および第２の水素圧縮機（５７）を駆動し、第１の圧縮機（１４）は、アンモニア製造プラント（２０６）に供給するために周囲空気から窒素を分離するために窒素プラント（２０５）を通って周囲空気を引き込むように構成され、第２の圧縮機（５７）は、電気分解装置（４９）によって生成された水素を圧縮し、アンモニア製造プラント（２０６）に圧縮水素を供給するように構成され、第１（１２）および第２（１２ａ）の機械的出力のいずれか一方は、淡水化プラント（４０）に塩水を供給するための供給ポンプ（２９）と、淡水化プラント（４０）から電気分解装置（４９）に淡水を送達するための淡水ポンプ（３８）とを駆動するように構成されている。
システム（１０４ａ）内で、淡水化プラント（４０）および第２の機械的出力（１２ａ）の両方とも、一次液体回路（１）内の熱エネルギーから駆動される。第２のタービン（１０ａ）は、空気圧縮機（１４）、水素圧縮機（５７）、および酸素圧縮機（２７７）の３つの圧縮機を駆動するように、図１５に示されている。空気圧縮機（１４）は、システム（１０４ａ）のポンプ（２９、３６ａ、３８、３６ｂ、２３）を駆動するために、複数の圧縮空気供給源（１３、１５、３１、３２、４６）を提供するように構成される。しかしながら、本明細書で前述されたように、ポンプ（２９、３６ａ、３８、３６ｂ、２３）のいずれか１つ以上は、発電機（４７）から電気的に駆動することもできる。
システム（１０４ａ）では、加熱液体（４）は、坑口（７）から直接引き出されるタッピングポイント（２００）で引き出され、再注入点（２０１）で一次回路に再導入され、タッピングポイント（２００）および再注入点（２０１）は両方とも、加熱液体（４）が熱交換器（３０）に入る前に位置する。
任意の二次再注入点（２０１ａ）もまた図１５に示されており、一次液体回路（１）内の加熱液体（４）が熱交換器（３０）を出た後、加熱液体（４）が淡水化プラント（４０）に導入される前に位置している。
本明細書に記載されるように、アンモニア製造プラント（２０６）から排出された液体のための再注入点（２０１、２０１ａ）は、一次液体回路（１）内の同様の温度で加熱液体（４）と結合し、アンモニア製造プラント（２０６）から排出された液体温度が低いほど、１つ以上のプロセスが発電および圧送などのために熱エネルギーを抽出した後の一次液体回路（１）内への再注入点での温度が低くなる。
水素冷却器（２７６）もまた、５００℃を超える可能性のある圧縮水素ライン（５０ａ）の水素を冷却するために、システム（１０４ａ）に組み込まれる。図１４を参照して記載されたように、水素冷却器（２７６）は水冷却器であり、淡水化プラント（４０）に向かって供給ポンプ（２９）によって引き込まれる海水または塩水（１６）で充填される。加熱水素ライン（２７５）を介してアンモニア製造プラント（２０６）に送達される水素は、水素冷却器（２７６）に入る前に圧縮水素ライン（５０ａ）から引き込まれる。
図１１に関連して本明細書に記載されたように、システム（１０４ａ）もまた、二次回路（２）のための淡水冷却システムを提供する。冷却システムは、淡水凝縮器（５９）の形態で提供される。淡水凝縮器（５９）は、高温淡水パイプ（５９ａ）を介して電気分解装置（４９）に供給される前に、二次回路（２）を冷却し、淡水化プラント（４０）から蒸留された淡水（１９）を加熱するために、二次回路（２）から熱エネルギーを引き出す。
淡水凝縮器（５９）は、より良好な水素製造効率のために、電気分解装置（４９）への送達の前に蒸留水を加熱し、二次回路（２）のための淡水（低保守）冷却器および凝縮器を提供する。この淡水凝縮器（５９）を通るＭＥＤプラント（４０）からの蒸留水または淡水（１９）の流れは、一次液体回路（１）内の熱エネルギーによって達成される。
図１１に関連して本明細書に記載されたように、システム（１０４ａ）はまた、二次塩水凝縮器（６０）も提供する。塩水凝縮器（６０）は、二次回路（２）内の加熱作動媒体（３４）の追加の冷却または凝縮のために作動することができ、またはより低レベルの発電は低レベルの冷却／凝縮を必要とするので、低レベルの発電が必要なときには停止することができる。
塩水凝縮器（６０）は、蒸留のために淡水化プラント（４０）に供給される前に、それによって二次回路（２）を冷却し、塩水（１６）を加熱するために、二次回路（２）から熱エネルギーを引き出す。海水または塩水（１６）の流れもまた、熱エネルギーによって達成される。
アンモニア製造プラント（２０６）から出力されるアンモニアを圧縮するために、システム（１０２ａ、１０３ａ、１０４ａ）のいずれかに追加のポンプを追加することができることが、さらに考えられる。このポンプ（図１３～図１５には図示せず）は、圧縮機（１４）からの圧縮空気によって、または発電機（４７）からの電力から駆動することができる。
窒素プラント（２０５）は、周囲空気から窒素を分離するものとして本明細書に記載されているが、アンモニア製造プラント（２０６）に供給するために自ら窒素を抽出することができるとも考えられる。
アンモニア製造プラント（２０６）は、ハーバー・ボッシュ法プラントとして本明細書に記載されているが、アンモニア製造の代替方法は、本明細書に記載されるシステムを使用して、井戸の地熱エネルギーから駆動することができると考えられる。
図１６の地熱アンモニア製造システム（１０３ｂ）（図１４のシステム（１０３ａ）に基づく）を参照する。図１６は、本発明の一実施形態による地熱水素およびアンモニア製造プラントの概略図であり、地域冷房システム（６４）および冷却槽（６２、６３）は、システム（１０３ａ）に追加の冷却を提供するように配置されている。
システム（１０３ｂ）は、地熱井（５）内に液体を循環させ、地熱井（５）の坑口（７）から加熱液体（４）を戻す一次液体回路（１）であって、淡水化プラント（４０）に熱エネルギーを送達する一次液体回路（１）と、第１の機械的出力（１２）および第２の機械的出力（１２ａ）を生成するために加熱液体（４）によって駆動される第１（１０）および第２のタービン（１０ａ）とを備え、第１の機械的出力（１２）は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置（４９）に動力供給するように構成された発電機（４７）を駆動し、第２の機械的出力（１２ａ）は、電力グリッドに電力を供給するように構成された第２の発電機（４７ａ）と、地域冷房システム（６４）に関連する冷却回路（２０４）とを駆動し、冷却回路（２０４）は、一次液体回路（１）の残留熱エネルギーから駆動されるチラー（２０３）を備える。チラー（２０３）は、吸収チラーであり得る。
第１の発電機（４７）は、好ましくはＤＣ発電機であり、主に電気分解装置（４９）に動力供給するために使用される。システム（１０３ｂ）のいくつかの実施形態では、ＤＣ発電機（４７）からの電力は、例えば、一次液体回路（１）を始動し、淡水化プラント（４０）に塩水を圧送し、電気分解装置（４９）からの水素を圧縮し、淡水化プラント（４０）から電気分解装置（４９）に淡水を圧送するために、システム（１０３ｂ）内のポンプおよび圧縮機に動力供給するために使用することもできる。
第２の発電機（４７ａ）は好ましくは、追加の電気エネルギーをローカルエネルギーグリッドに直接戻すように構成されたＡＣ発電機である。これは、システム（１０３ｂ）に追加の商業的収益の流れを提供する。
いくつかの実施形態では、システム（１０３ｂ）は、淡水化プラント（４０）に塩水を供給する供給ポンプ（２９）を駆動するように構成された少なくとも１つの圧縮空気供給源に供給するために、第１（１２）および第２（１２ａ）の機械的出力のいずれか一方から駆動される圧縮機（１４）をさらに備える。さらなる圧縮空気供給源は、淡水化プラント（４０）から電気分解装置（４９）に淡水を送達するように淡水ポンプ（３８）を駆動するために、圧縮機（１４）から引き出すことができる。さらなる圧縮空気供給源は、貯蔵または輸送のために電気分解装置（４９）によって生成された水素を圧縮するように水素圧縮機（５７）を駆動するために、圧縮機（１４）から引き出すことができる。さらなる圧縮空気供給源は、一次液体回路（１）の液体の循環を開始するように始動ポンプ（３６ａ）を駆動するために、圧縮機（１４）から引き出すことができる。
一次液体回路（１）からの残留熱エネルギーは、発電、圧送、圧縮、および淡水化プラント（４０）などのプロセスが熱を抽出した後に、回路（１）から取り出される。一次液体回路（１）内の残留温度は、低コスト冷却を生成するための熱源としてチラー（２０３）に供給するのに十分である。
システム（１０３ｂ）は、システムの近傍の建物（２０２）にサービス提供するために、地域冷房システム（６４）と統合するように構成することができる。このようにして、システム（１０３ｂ）は、一次液体回路（１）からの廃熱からオフィス空間または個人宅（２０７）を冷却し、一次液体回路（１）の液体をさらに冷却して熱サイフォン効果を伝播させるように構成することができる。
一次液体回路（１）からの廃熱または排出熱エネルギーによって供給されるシステム（１０３ｂ）のさらなる利点は、地域冷房として熱エネルギーの販売の形態で収入を生み出すために、熱サイフォン効果を維持するために必要とされる冷却水の大部分を使用することができることである。７℃での冷却回路（２０４）内の水の一部は、一次液体回路（１）を冷却するために送られる。追加の冷却は、海水冷却流要件を低減し、冷却器排出温度に起因してタービン（１０、１０ａ）からのエネルギー生成を増加させることによって、発電の効率を向上させる。
システム（１０３ｂ）は、一連の冷却槽、例えば塩水冷却槽（６２）および淡水冷却槽（６３）を追加で備えることができる。淡水化の前に塩水を加熱することで淡水化プラント（４０）の淡水製造効率を向上させる一方で、海洋に戻される塩水は高温にならないことが好ましい。
淡水冷却槽（６３）は、システムの淡水（１９）回路に組み込まれ、一次液体回路（１）の地熱井（５）内に引き戻される前に、組み合わされた淡水源を約５０℃の組み合わされた温度に冷却するために、チラー（２０３）からの温かいまたは熱い液体（約７０℃）および淡水凝縮器（５９）からの冷水（約２５℃）を受け取る。
地域冷房システム（６４）の組み込みは、システム（１３０ｂ）の水素またはアンモニア製造能力に影響を及ぼさない。しかしながら、これは蒸気タービン（１０、１０ａ）の効率にプラスの影響を及ぼす。したがって、システム（１０３ｂ）からの発電量が増加し、したがって二次発電機（４７ａ）の追加があり、これは、電気分解装置（４９）内の電気分解に利用可能な追加の電気のため、生成される水素の量にプラスの影響を及ぼす。
チラー（２０３）への望ましい供給温度は、８５℃～９５℃の間である。これは、約１１０℃である淡水化プラント（４０）の望ましい供給温度と比較され、淡水化プラントを出る一次液体回路（１）内の排熱はその後、さらなる熱抽出のためにチラー（２０３）に供給することができる。
塩水冷却槽（６２）は、システムの塩水（１６）回路に組み込まれ、海洋または代替海水源に戻される前に、組み合わされた塩坑口を約３５℃～４０℃の組み合わされた温度に冷却するために、淡水化プラント（４０）からの温かいまたは熱い塩水（約５０℃）および塩水凝縮器（６０）からの温かいまたは熱い塩水（約５０℃）を受け取る。この構成は、重要なことに、塩水凝縮器（６０）を介してシステム（１０３ｂ）を冷却するために必要とされる海水の量を低減し、これは、海水放出量が膨張を制限し得る重要な考慮事項となり得る。塩水冷却／蒸発槽（６２）もまた、海塩を製造するために使用することができ、海水およびブラインを蒸発槽に送達するための太陽ポンピングの現在の方法と比較すると、著しく低減されたコストを提供する。
チラー（２０３）は、吸収チラー、遠心チラー、またはヘリカルロータリーチラーであり得る。一実施形態では、チラー（２０３）は、機械式圧縮機とは対照的に吸収冷凍サイクルを使用し、システム（１０３ｂ）からの廃熱エネルギーで動作するように構成され、これによって地域の建物（２０２）のＨＶＡＣシステムに冷却を提供する、吸収チラーである。ＨＶＡＣという用語は、一般に、暖房（Ｈｅａｔｉｎｇ）、換気（Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）、および（ａｎｄ）冷房（Ｃｏｏｌｉｎｇ）システムを指すと理解される。「吸収」チラーという用語は、第１の流体から熱を吸収し、この熱を第２の流体に伝達することによって冷却効果を提供するチラーの能力を指す。
吸収チラー（２０３）は、蒸発、吸収、および再生を使用して吸収冷却サイクルを駆動するために、高温エネルギー源、例えば一次液体回路（１）からの加熱液体（４）を必要とする。一次液体回路（１）からの熱は、アンモニア蒸気を形成するためにチラー（２０３）内のアンモニア冷媒を沸騰させるために、蒸発器内で使用される。アンモニア蒸気は、アンモニアを吸収して高濃度の濃縮アンモニア溶液を形成する、吸収器内の吸収剤（例えば、水）に導入される。濃縮アンモニア溶液は、吸収剤からアンモニアを分離し、凝縮器に流れる純粋な高圧アンモニア蒸気を形成するために、再び加熱される。凝縮器内で、高温のアンモニア蒸気はパイプを通って引き込まれ、配管の外面を加熱する。これらのパイプは、冷気または冷水と接触して配置され（パイプの高温表面から熱を抽出）、蒸発器に戻すためにアンモニア蒸気を液体に戻す。
チラー（２０３）内でアンモニア冷媒を使用することは、オゾン層破壊評価がゼロであるという点で、代替案に対するいくつかの利点を提供する。これは、自然発生物質でもあり、１未満の地球温暖化係数を有する。典型的に、一次液体回路（１）の冷却を提供するために吸収チラーを使用するコストは、商業的に実行可能ではない。しかしながら、システム（１０３ｂ）は、冷却能力の少なくとも５０％から収入を生み出す機会を提供し、これにより、エネルギー生成冷却として残留システム熱を使用することを実行可能にする。チラー（２０３）に必要なアンモニアは、システム（１０３ｂ）のアンモニア出力から供給することもできる。
チラー（２０３）は冷却回路（２０４）の不可欠な部分であり、建物（２０２）または個人宅（２０７）の淡水凝縮器（５９）、チラー（２０３）、および蒸発器の間で熱伝達媒体（水など）を循環させる。図１６を参照すると、冷却回路（２０４）は閉回路であり、その中に熱伝達媒体を包含したままにする。熱伝達媒体が吸収チラー（２０３）に流れる際に、熱伝達媒体は、約２０℃から約７℃に冷却される。
冷却された熱伝達媒体はその後、地域冷房システム（６４）に接続された建物（２０２）または個人宅（２０７）の空調システムの１つ以上の蒸発器に流れる。冷却された熱伝達媒体は、建物の蒸発器を通って流れ、そこで建物（２０２、２０７）からの温かいまたは熱い空気が（典型的にはファンによって）蒸発器を横切って引き込まれ、空気を冷却して熱伝達媒体の温度を約１３℃に上昇させる。
暖められた熱伝達媒体はその後、淡水凝縮器（５９）に流れ、そこで淡水回路と冷却回路（２０４）との間で熱が交換され、淡水の温度を約４５℃から約２５℃に低下させ、熱伝達媒体の温度を約１３℃から約２０℃に上昇させる。
熱エネルギー（熱）は、一次液体回路（１）からチラー（２０３）に動力供給するために入力され、加熱液体（４）は約８５℃～９５℃でチラー（２０３）に流入し、チラー（２０３）から出力される加熱液体（４）は、約７０℃の温度に低下する。
冷却回路（２０４）の熱伝達媒体は、冷却回路（２０４）の配管への腐食を低減するために、腐食防止剤も含むことができる。
以下の特許請求の範囲から逸脱することなく、上記の実施形態に対して多くの変更および修正を行うことができることは、当業者によって理解されるだろう。したがって、本実施形態は、あらゆる点で、保護範囲の例示と見なされるべきであり、限定的であると見なされるべきではない。
別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと同様または同等の任意の方法および材料は、本発明の実践または試験でも使用することができるが、限られた数の例示的な方法および材料のみが本明細書に記載されている。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される際に、文脈が明らかに層ではないと示さない限り、単語の単数形は複数を含む。したがって、「ａ」、「ａｎ」、および「前記」の言及は一般に、それぞれの用語の複数を含む。例えば、「特徴（ａ ｆｅａｔｕｒｅ）」への言及は、複数のこのような「特徴」を含む。「Ｘおよび／またはＹ」の文脈で使用される「および／または」という用語は、「Ｘ」、または「Ｙ」、または「ＸおよびＹ」として解釈されるべきである。
任意の従来技術の文献が本明細書で言及される場合、このような言及は、その刊行物が、オーストラリアまたは任意の他の国において、当該技術分野の共通の一般知識の一部を形成することの承認を構成しないことを理解されたい。
以下の特許請求の範囲および本発明の上述の記載において、明示的な言語または必要な暗示によって文脈が他の意味を必要とする場合を除き、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という単語、または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」もしくは「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」のような変形は、包括的な意味で使用され、すなわち、言及された特徴の存在を指定するが、本発明の様々な実施形態におけるさらなる特徴の存在または追加を排除するものではない。

Claims (56)

  1. 地熱水素製造システムであって、
    液体を地熱井内に循環させ、前記地熱井の坑口から加熱液体を戻す一次液体回路であって、淡水化プラントを通る一次液体回路と、
    第１の機械的出力を生成するために前記加熱液体によって駆動される第１のタービンと、
    第２の機械的出力を生成するために前記加熱液体によって駆動される第２のタービンと、
    を備え、
    前記第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、前記第２の機械的出力は、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを提供するために圧縮機を駆動し、
    前記第１の圧縮空気供給源は、前記淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、前記第２の圧縮空気供給源は、前記一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、前記第３の圧縮空気供給源は、前記淡水化プラントから前記電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する、
    地熱水素製造システム。
  2. 前記加熱液体の一部は、前記第１のタービンおよび前記第２のタービンを駆動するための蒸気を生成するために分離器内の圧力変化を受ける、請求項１に記載の地熱水素製造システム。
  3. 第１の分離器からの残留加熱液体は、前記一次液体回路内の前記液体の温度を上昇させるために、前記一次回路内の前記第１のタービンからの排出物と混合される、請求項１または請求項２に記載の地熱水素製造システム。
  4. 第２の分離器からの残留加熱液体は、前記一次液体回路内の前記液体の温度を上昇させるために、前記一次回路内の前記第２のタービンからの排出物と混合される、請求項３に記載の地熱水素製造システム。
  5. 前記第２のタービンからの前記第２の機械的出力によって駆動され、前記電気分解装置によって生成された前記水素を圧縮するように構成された、第２の圧縮機をさらに備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の地熱水素製造システム。
  6. 第３の機械的出力を生成するために前記一次液体回路の前記加熱液体によって駆動される第３のタービン
    をさらに備え、
    前記第３の機械的出力は、前記電気分解装置によって生成された前記水素を圧縮するために第２の圧縮機を駆動するように構成されている、
    請求項１～４のいずれか一項に記載の地熱水素製造システム。
  7. 一次回路と二次回路とを備える地熱水素製造システムであって、前記一次液体回路は液体を地熱井内に循環させ、前記地熱井の坑口から加熱液体を戻し、前記一次回路の前記加熱液体は、前記二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器に供給され、前記加熱作動媒体は淡水化プラントを通り、
    前記二次回路の前記加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、前記一次回路の前記加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動し、
    前記第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、前記第２の機械的出力は、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを提供するために圧縮機を駆動し、
    前記第１の圧縮空気供給源は、前記淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、前記第２の圧縮空気供給源は、前記一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、前記第３の圧縮空気供給源は、前記淡水化プラントから前記電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する、
    地熱水素製造システム。
  8. 前記第２のタービンからの前記第２の機械的出力によって駆動され、前記電気分解装置によって生成された前記水素を圧縮するように構成された、第２の圧縮機をさらに備える、請求項７に記載の地熱水素製造システム。
  9. 第３の機械的出力を生成するために、
    （ｉ）前記一次液体回路の前記加熱液体、または
    （ｉｉ）前記二次回路の前記加熱作動媒体
    のいずれかによって駆動され、
    前記第３の機械的出力は、前記電気分解装置によって生成された前記水素を圧縮するために第２の圧縮機を駆動するように構成される、第３のタービン
    をさらに備える、請求項７に記載の地熱水素製造システム。
  10. 一次回路と二次回路とを備える地熱水素製造システムであって、前記一次液体回路は液体を地熱井内に循環させ、前記地熱井の坑口から加熱液体を戻し、前記加熱液体は、前記一次液体回路内の淡水化プラントを通り、
    前記一次回路の前記加熱液体は前記二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器を通り、前記二次回路の前記加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、前記一次回路の前記加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動し、
    前記第１の機械的出力は、淡水の電気分解を介して水素を生成する電気分解装置に動力供給するように構成された発電機を駆動し、前記第２の機械的出力は、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを提供するために圧縮機を駆動し、
    前記第１の圧縮空気供給源は、前記淡水化プラントに塩水を供給するために供給ポンプを駆動し、前記第２の圧縮空気供給源は、前記一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、前記第３の圧縮空気供給源は、前記淡水化プラントから前記電気分解装置に淡水を送達するために淡水ポンプを駆動する、
    地熱水素製造システム。
  11. 前記第２のタービンからの前記第２の機械的出力によって駆動され、前記電気分解装置によって生成された前記水素を圧縮するように構成された、第２の圧縮機をさらに備える、請求項１０に記載の地熱水素製造システム。
  12. 第３の機械的出力を生成するために、
    （ｉ）前記一次液体回路の前記加熱液体、または
    （ｉｉ）前記二次回路の前記加熱作動媒体
    のいずれかによって駆動され、
    前記第３の機械的出力は、前記電気分解装置によって生成された前記水素を圧縮するために第２の圧縮機を駆動するように構成される、第３のタービン
    をさらに備える、請求項１０に記載の地熱水素製造システム。
  13. 前記二次回路は、
    前記電気分解装置に送達される前に前記淡水化プラントからの前記淡水を加熱するために前記二次回路から熱を引き出すように構成された淡水凝縮器、および
    前記淡水化プラントに供給する前に前記塩水を加熱するために前記二次回路から熱を引き出すように構成された塩水凝縮器、
    のうちの少なくとも１つを備える、請求項７～１２のいずれか一項に記載のシステム。
  14. 前記二次回路の前記作動媒体は、低沸点を有する二元流体である、請求項７～１３のいずれか一項に記載のシステム。
  15. 前記作動媒体はｎ－ペンタンである、請求項７～１４のいずれか一項に記載のシステム。
  16. 前記空気圧縮機は、前記作動媒体を前記二次回路内で循環させるために回路ポンプを駆動するための第４の圧縮空気供給源をさらに提供する、請求項７～１５のいずれか一項に記載のシステム。
  17. 前記淡水化プラントからの前記淡水は、酸素と水素に分離されるように前記電気分解装置に直接圧送される、請求項１～１６のいずれか一項に記載のシステム。
  18. 前記水素は、前記電気分解装置から収集され、約１０００バールで液体状で貯蔵される、請求項１～１７のいずれか一項に記載の地熱水素製造システム。
  19. 前記一次液体回路の前記加熱液体または前記二次回路の前記加熱作動媒体のいずれかは、淡水およびブラインを製造するために前記淡水化プラント内で前記塩水を蒸留するために、熱エネルギーを奪う前記淡水化プラントを通る、請求項１～１８のいずれか一項に記載のシステム。
  20. 前記圧縮機は、前記淡水化プラントからブラインを圧送するためにブラインポンプを駆動するための第５の圧縮空気供給源をさらに提供する、請求項１～１９のいずれか一項に記載のシステム。
  21. 前記圧縮機は、前記電気分解装置から廃水を圧送するために廃水ポンプを駆動するための第６の圧縮空気供給源をさらに提供する、請求項１～２０のいずれか一項に記載のシステム。
  22. 前記供給ポンプ、前記始動ポンプ、前記淡水ポンプ、前記回路ポンプ、前記ブラインポンプ、および前記廃水ポンプのうちの少なくとも１つは、前記発電機によって動力供給されるように構成されている、請求項１～２１のいずれか一項に記載の地熱水素製造システム。
  23. 前記第１のタービン、前記第２のタービン、および前記第３のタービンのうちの少なくとも１つは、スクリューエキスパンダ、ＯＲＣタービン、エンジン、蒸気エンジン、または水車のいずれか１つの代用になる、請求項１～２２のいずれか一項に記載のシステム。
  24. 前記供給ポンプは、塩坑口から前記淡水化プラントの第１のチャンバに塩水を押し込むように構成されている、請求項１～２３のいずれか一項に記載のシステム。
  25. 前記塩水は、前記淡水化プラントの前記第１のチャンバ内に噴霧され、前記第１のチャンバは、そこを通る前記二次回路の前記加熱作動媒体または前記一次液体回路の前記加熱液体のいずれかによって加熱される、請求項２４に記載のシステム。
  26. 圧縮空気を貯蔵するために、前記第１、第２、および第３の空気供給源のうちの少なくとも１つに貯蔵タンクが組み込まれている、請求項１～２５のいずれか一項に記載のシステム。
  27. 空気真空ポンプが前記圧縮機に引き込まれる周囲空気の流れによって駆動されるように、前記圧縮機の上流に前記空気真空ポンプが接続されている、請求項１～２６のいずれか一項に記載のシステム。
  28. 前記淡水化プラントの少なくとも１つのチャンバから空気を引き出すために、前記真空ポンプに真空ラインが接続されている、請求項２７に記載のシステム。
  29. 前記始動ポンプによって始動された後の前記一次液体回路の循環は、前記加熱液体が第１の温度よりも高い第２の温度で前記坑口から押し出される際に、前記第１の温度で液体を前記地熱井に引き込む熱サイフォン効果によって維持される、請求項１～２８のいずれか一項に記載のシステム。
  30. 前記一次液体回路の前記液体が主に前記熱サイフォン効果の下で循環していると、前記一次液体回路の前記始動ポンプが停止される、請求項２９に記載のシステム。
  31. 前記一次液体回路内の前記液体は、水または蒸留水である、請求項１～３０のいずれか一項に記載のシステム。
  32. 地熱エネルギーによって動力供給される、水素を生成するために淡水を生成して電気分解装置に供給する方法であって、
    地熱井に液体を供給し、一次液体回路を形成するために前記地熱井の前記坑口から加熱液体を引き出すステップであって、前記一次液体は熱エネルギーを淡水化プラントに搬送する、ステップと、
    第１の機械的出力および第２の機械的出力を生成するために、前記一次液体回路から第１のタービンおよび第２のタービンに前記加熱液体をそれぞれ伝達するステップと、
    淡水の電気分解を介して水素を生成するように構成された電気分解装置に動力供給するために、前記第１の機械的出力を発電機に誘導し、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを生成するために、前記第２の機械的出力を圧縮機に誘導する、ステップと
    を含み、
    前記第１の圧縮空気供給源は、塩水を前記淡水化プラントに押し出すように構成された供給ポンプを駆動し、前記第２の圧縮空気供給源は、前記一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、前記第３の圧縮空気供給源は、水素と酸素に分解されるように前記淡水化プラントから前記電気分解装置に淡水を圧送するために淡水ポンプを駆動する、方法。
  33. 前記第２のタービンの前記第２の機械的出力から第２の圧縮機を駆動するステップであって、前記第２の圧縮機は、前記電気分解装置によって生成された前記水素を圧縮するように構成される、ステップ
    をさらに含む、請求項３２に記載の方法。
  34. 第３の機械的出力を生成するために前記一次液体回路から第３のタービンに前記加熱液体を伝達するステップと、
    前記電気分解装置によって生成された前記水素を圧縮するように構成された第２の圧縮機に前記第３の機械的出力を誘導するステップと、
    をさらに含む、請求項３２に記載の方法。
  35. 前記第１のタービンおよび前記第２のタービンの少なくとも一方を駆動するために、前記一次液体回路内の前記液体の一部を分離器内で蒸気に変換するステップを含む、請求項３２～３４のいずれか一項に記載の方法。
  36. 前記一次液体回路内の前記液体の温度を上昇させるために、前記分離器からの残留加熱液体を前記第１のタービンからの排出物と組み合わせるステップを含む、請求項３５に記載の方法。
  37. 地熱エネルギーによって動力供給される、水素を生成するために淡水を生成して電気分解装置に供給する方法であって、
    地熱井に液体を供給し、前記地熱井の前記坑口から加熱液体を引き出すステップであって、前記一次回路の前記加熱液体は、前記二次回路の作動媒体を加熱するために熱交換器に供給され、前記加熱作動媒体は淡水化プラントを通り、
    前記二次回路の前記加熱作動媒体は、第１の機械的出力および第２の機械的出力を生成するために第１のタービンおよび第２のタービンをそれぞれ駆動する、ステップと、
    淡水の電気分解を介して水素を生成するように構成された電気分解装置に動力供給するために、前記第１の機械的出力を発電機に誘導し、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを生成するために、前記第２の機械的出力を第１の圧縮機に誘導するステップと、
    を含み、
    前記第１の圧縮空気供給源は、塩水を前記淡水化プラントに押し出すために供給ポンプを駆動するように構成され、前記第２の圧縮空気供給源は、前記一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、前記第３の圧縮空気供給源は、水素と酸素に分解されるように前記淡水化プラントから前記電気分解装置に淡水を圧送するために淡水ポンプを駆動する、方法。
  38. 前記第２のタービンの前記第２の機械的出力から第２の圧縮機を駆動するステップであって、前記第２の圧縮機は、前記電気分解装置によって生成された前記水素を圧縮するように構成される、ステップ
    をさらに含む、請求項３７に記載の方法。
  39. 第３の機械的出力を生成するために前記一次液体回路から第３のタービンに前記加熱液体を伝達するステップと、
    前記電気分解装置によって生成された前記水素を圧縮するように構成された第２の圧縮機に前記第３の機械的出力を誘導するステップと、
    をさらに含む、請求項３７に記載の方法。
  40. 地熱エネルギーによって動力供給される、水素を生成するために淡水を生成して電気分解装置に供給する方法であって、
    地熱井に液体を供給し、一次液体回路を形成するために前記地熱井の前記坑口から加熱液体を引き出すステップであって、前記一次液体は熱エネルギーを淡水化プラントに搬送する、ステップと、
    二次回路の作動媒体を加熱するために前記一次回路の前記加熱液体を熱交換器に供給するステップであって、それぞれ前記二次回路の前記加熱作動媒体は第１の機械的出力を生成するために第１のタービンを駆動し、前記一次液体回路の前記加熱液体は第２の機械的出力を生成するために第２のタービンを駆動する、ステップと、
    淡水の電気分解を介して水素を生成するように構成された電気分解装置に動力供給するために、前記第１の機械的出力を発電機に誘導し、第１、第２、および第３の圧縮空気供給源のうちの少なくとも１つを生成するために、前記第２の機械的出力を圧縮機に誘導する、ステップと、
    を含み、
    前記第１の圧縮空気供給源は、塩水を前記淡水化プラントに押し出すために供給ポンプを駆動するように構成され、前記第２の圧縮空気供給源は、前記一次液体回路を始動するために始動ポンプを駆動し、前記第３の圧縮空気供給源は、水素と酸素に分解されるように前記淡水化プラントから前記電気分解装置に淡水を圧送するために淡水ポンプを駆動する、方法。
  41. 前記第２のタービンの前記第２の機械的出力から第２の圧縮機を駆動するステップであって、前記第２の圧縮機は、前記電気分解装置によって生成された前記水素を圧縮するように構成される、ステップ
    をさらに含む、請求項４０に記載の方法。
  42. 第３の機械的出力を生成するために前記一次液体回路から第３のタービンに前記加熱液体を伝達するステップと、
    前記電気分解装置によって生成された前記水素を圧縮するように構成された第２の圧縮機に前記第３の機械的出力を誘導するステップと、
    をさらに含む、請求項４０に記載の方法。
  43. 前記淡水を前記電気分解装置に送達する前に前記淡水化プラントからの前記淡水を加熱するために、淡水凝縮器を介して前記二次回路の前記作動媒体から熱を引き出すステップ
    をさらに含む、請求項３７～４２のいずれか一項に記載の方法。
  44. 前記塩水を前記淡水化プラントに送達する前に前記塩水を加熱するために、塩水凝縮器を介して前記二次回路の前記作動媒体から熱を引き出すステップ
    をさらに含む、請求項３７～４３のいずれか一項に記載の方法。
  45. 前記二次回路内で前記作動媒体を循環させるために、前記第１の圧縮機からの第４の圧縮空気供給源から回路ポンプを駆動するステップをさらに含む、請求項３７～４４のいずれか一項に記載の方法。
  46. 前記二次回路の前記作動媒体は、低沸点を有する二元流体である、請求項３７～４５のいずれか一項に記載の方法。
  47. 前記作動媒体はｎ－ペンタンである、請求項４６に記載の方法。
  48. 前記淡水化プラントからブラインを圧送するために、前記第１の圧縮機からの第５の圧縮空気供給源からブラインポンプを駆動するステップをさらに含む、請求項３２～４７のいずれか一項に記載の方法。
  49. 前記電気分解装置から廃水を圧送するために、前記第１の圧縮機からの第６の圧縮空気供給源から廃水ポンプを駆動するステップをさらに含む、請求項３２～４８のいずれか一項に記載の方法。
  50. 前記発電機から、前記供給ポンプ、前記始動ポンプ、前記淡水ポンプ、前記回路ポンプ、前記ブラインポンプ、および前記廃水ポンプのうちの少なくとも１つに動力供給するステップをさらに含む、請求項３２～４９のいずれか一項に記載の方法。
  51. 前記一次液体回路内の前記液体は、水または蒸留水である、請求項３２～５０のいずれか一項に記載の方法。
  52. 真空ポンプを介して前記圧縮機を通って周囲空気を引き込むステップをさらに含む、請求項３２～５１のいずれか一項に記載の方法。
  53. 前記真空ポンプからの真空ラインを介してその中に真空を作り出すために、前記淡水化プラントの少なくとも１つのチャンバから空気を引き込むステップをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
  54. 前記第１、第２、および第３のタービンのうちの少なくとも１つは、スクリューエキスパンダ、蒸気エンジン、ＯＲＣタービン、エンジン、蒸気エンジン、または水車の代用になる、請求項３２～５３のいずれか一項に記載の方法。
  55. 前記第１、第２、および第３のタービンのうちの少なくとも１つは一連のタービンを備える、請求項３２～５３のいずれか一項に記載の方法。
  56. 塩水を前記淡水化プラントに送達するために、前記供給ポンプを使用して塩水源から塩水を圧送するステップであって、前記供給ポンプは空気ポンプである、ステップをさらに含む、請求項３２～５５のいずれか一項に記載の方法。
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