NO333894B1 - Energistav - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et system og en fremgangsmåte for ekstrahering eller utvinning av geotermisk energi fra jorden. Den foreliggende oppfinnelse vedrører videre en fremgangsmåte for utbygging av en hovedsakelig vertikal "energistav" eller boret tunnel for et system for å utvinne eller trekke ut geotermisk energi fra jorden.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Utnyttelse av geotermisk energi i dybder over 5 km (dvs. en dybde inn i jordskorpen) kan bidra vesentlig til å løse de globale problemene knyttet til mangel på energi og til drivhus-gasser fra fossile brensler.

CN 102052269 vedrører en fremgangsmåte for utnyttelse av jordskorpens varmeenergi, der etter at en dyp brønn med dybde på over 3000 meter er blitt boret vil vann med normal temperatur injiseres ned inn i brønnen ved hjelp av en pumpe, og deretter vil det oppvarmede vann eller damp føres opp til overflaten ved hjelp av en annen pumpe, idet vann-damp-sirkulasjonen som blir dannet, brukes til strømgenerering og oppvarming.

US 5,937,934, WO 00/36343 A1 og EP 2 136 157 beskriver andre løsninger for ekstrahering av geotermisk energi.

US 2010/0224408 A1 beskriver utstyr som kan lage dype hull i geologiske formasjoner (bergart) ved å desintegrere eller knuse jordmassen eller grunnen inn til blokker som blir fraktet til jordoverflaten gjennom det utgravde hull fylt med væske, ved hjelp av transportmoduler inn-brakt av gassoppdriftsinteraksjon eller -virkning i transportmodulen utnyttende super-kavitasjon. I en motsatt retning - ved hjelp av negativ oppdrift - vil de nødvendige energi-bærere, materialer og komponenter, eller hele enheter som er nødvendige for steinutgraving, bli ført til bunnen. Muligheten til å frakte stein i hele blokker vil redusere energiforbruket betydelig, fordi stein eller bergart blir desintegrert eller knust kun inn til seksjonsvolumer. En del av den ekstraherte bergart eller stein og materiale båret fra overflaten kan brukes til å lage en kledning eller foring til hullet ved hjelp av en del av utstyret. Utstyret tillater også generering av det nødvendige høytrykk til væsken i bunnen av hullet, for derved å øke permeabiliteten av tilstøtende stein / bergart. Utstyret, som helhet, tillater ved sin funksjon at det nesten blir lineær avhengighet mellom pris og dybde (lengde) for den produserte tunnelen.

US 3,786,858 angår hydraulisk frakturering som brukes til å koble sammen to eller flere hull som penetrerer en tidligere tørr geotermisk reservoar, og til å produsere eller danne i reservoaret en tilstrekkelig stor overflate for varmeoverføring, slik at varmen kan ekstraheres eller utvinnes fra reservoaret med en hensiktsmessig høy ytelsesgrad ved hjelp av en væske som trenger eller går inn reservoaret gjennom et hull og går ut fra reservoaret gjennom et annet. Innføring eller introdusering av et fluid eller væske inn i reservoaret for å fjerne eller uthente varme fra dette og etablering av naturlig (upumpet) konvektiv sirkulasjon gjennom reservoaret for å oppnå kontinuerlig varmefjeming eller -forflytting er viktige og nye trekk ved fremgangsmåten.

Selv om at det gjennom årene er blitt utviklet noen systemer og metoder for å uthente eller utvinne geotermisk energi fra grunnen, er det fortsatt behov for bedre og mer effektive systemer og metoder for å gjøre dette, siden mange av de tidligere foreslåtte fremgangs-måter og systemer for uthenting av geotermisk energi fra grunnen eller bakken er ganske kompliserte, ikke er veldig pålitelige, og/eller har noen ulemper i forhold til effektivitet, robusthet, og/eller sikker eller uavbrutt drift. Noen systemer kan ikke takle varmen siden noen metaller mykner ved temperaturer over ca. 185-200°C.

Sammendrag av oppfinnelsen

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et mer kompakt og pålitelig system og fremgangsmåte for utvinning av geotermisk energi.

Et annet formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et mer effektivt system og fremgangsmåte for å utvinne geotermisk energi.

Enda et annet formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et alternativt system og fremgangsmåte for utvinning av geotermisk energi.

Det er et ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for å bygge ut et system for ekstrahering eller utvinning av geotermisk energi.

Enda et annet formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et system og en metode for ekstrahering eller utvinning av geotermisk energi som kan tåle høye temperaturer.

Dette oppnås ved hjelp av de selvstendige krav i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

Kort beskrivelse av tegningene

Figur 1 viser en utførelsesform av systemet for utvinning av geotermisk energi fra jorden i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Figur 2 viser tverrsnitt av den borete tunnel eller energistav ifølge en utførelsesform av systemet ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 3A-3C viser forskjellige utførelsesformer av systemet for utvinning av geotermisk energi fra jorden i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Figur 4 viser en alternativ utførelsesform av systemet for utvinning av geotermisk energi fra jorden i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Figur 5 viser en annen alternativ utførelsesform av systemet for utvinning av geotermisk

energi fra jorden i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Figur 6 viser enda en alternativ utførelsesform av systemet for utvinning av geotermisk energi fra jorden i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Figur 1 viser en utførelsesform av energisystem 1 for å trekke ut eller utvinne geotermisk energi fra jorden eller grunnen. Energisystemet 1 ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter en i det vesentlige vertikal boret tunnel eller hull 10 som har en forutbestemt dybde eller lengde L og en forutbestemt diameter D. Dybden eller lengden L av tunnelen eller energistaven 10 kan være i et område på ca. 10-70 km, med start fra jord- eller grunnoverflaten 3 og som strekker seg ned gjennom lag 30 av stein eller bergart, og mer spesielt i området på fra ca. 40 til ca. 45 km. Bergarttemperaturen på slike dybder (ca. 40-45 km) er mellom ca. 1080-1200°C. Diameteren D til tunnelen eller energistaven 10 kan være i området på fra ca. 2 til ca. 19 m, og spesielt ca. 3-7 m, og enda mer spesielt ca. 5 m. Veggen 11 og bunnen 12 av tunnelen eller energistaven 10 er termisk og fysisk isolert 13 fra de omkringliggende bergartslagene 30 ved hjelp av en tunnelisolasjon 13 som er egnet eller innrettet til å tåle eller utstå høye temperaturer på opp til ca. 1800°C, og særlig på ca. 1100-1800°C, og mer spesielt på ca. 1100-1300°C i seksjoner til energistaven 10 som er nærmere jordoverflaten 3 og eventuelt på ca. 1500-1800°C i seksjoner av energistaven 10 som er nærmere bunnen 12. For dette formålet kan geopolymer-kompositter omfattende keramikk og som har de nødvendige materialegenskaper, eller andre materialer som brukes i romskip-eller rakettindustrien, kan brukes for isolasjonsplatene eller -seksjoner. Omkretsen eller periferien til veggisolasjonen 13' er forsynt eller utstyrt med et antall jevnt fordelte langsgående kanaler 14 plassert deri (dvs. inne i tykkelsen på isolasjonen 13). Det refereres her-ved til tverrsnitt i fig. 2. Disse kanalene 14 er tilpasset for transportering av fluid eller væske 2, f.eks. vann, men ikke begrenset dertil, fra jord- eller grunnoverflaten 3 til tunnelens bunn 12 for derved å bli oppvarmet av eller "ladet" med geotermisk energi.

Isolasjonen 13,13', 13" til energistaven eller tunnelen 10 tjener til å øke effektiviteten fordi denne isolerer energistaven eller tunnelen 10 fra de omliggende eller omkringliggende bergartslagene 30.1 tillegg tjener isolasjonen 13,13', 13" til å stabilisere de bergartslagene 30 og til å motvirke varmen i bergartslagene 30 rundt energistaven eller tunnelen 10. Tykkelsen på isolasjonen 13,13', 13" kan være opp til ca. 1,5 m, alternativt opp til ca. 1 m, og kanalene 14 deri kan være opp til ca. 3" (3 tommer), alternativt opp til ca. 2" (2 tommer), og mer spesielt opp til ca. 1" (1 tomme).

En nedre del av tunnelen eller energistaven 10 har en forutbestemt høyde H og er egnet eller innrettet til å være i stand til å tjene som en kjele- eller kjelinnretning eller-arrangement 4 for fluidet eller væsken 2. Den forhåndsbestemte høyde H er i området på fra ca. 10000 til ca. 30000 m, og spesielt i området på fra ca. 15000 til ca. 30000 m, og enda mer spesielt i området på fra ca. 20000 til ca. 30000 m. Bunndelen eller kjelearrangementet 4 er lukket ved sin øvre eller toppside 15 på en slik måte at oppvarmet væske eller damp 2 skal returneres til jordoverflaten 3 gjennom et returrør eller -ledning 20 anordnet i tunnelen 10. Fortrinnsvis er returrøret anordnet i nærhet av tunnelens 10 senter / sentrum. Returledningen eller -røret 20 har en indre diameter d1 og en ytre diameter d2. Returrøret 20 kan være fra ca. 6" rør (6 tommers rør) til ca. 12" rør (12 tommers rør), fortrinnsvis et 8" rør, og kan være laget av hard-metall, f.eks. stål, eller metallseksjoner som er sveiset sammen. Spesielle forsterkede komposittmaterialer som motstår eller tåler høye temperaturer kan også brukes for returledningen eller -røret.

I fig. 3A er et skjematisk alternativ utførelsesform av oppfinnelsen vist, hvor diameteren D1 til kjelarrangementet 4 kan være større enn diameteren D til tunnelen eller energistaven 10 (dvs. D1 > D) for derved å øke kontaktområdet eller -arealet med bergartslaget eller -lagene. Ved å gjøre D1 > D, er det også mulig å redusere høyden H på bunnpartiet (bunndelen) eller kjelearrangementet 4. Alternativt kan kjeleinnretningen 4 ha en konisk form eller utforming som går fra D til D1 (fig. 3B), eller en kombinasjon av de to tidligere utførelsesformer (fig. 3C).

I fig. 4 er det enda en skjematisk alternativ utførelsesform av oppfinnelsen vist, hvor kjelearrangementet 4 kan bores med en helning eller skråning som har en viss vinkel Alpha (a) fra ca. 0 til ca. 90 grader. Når hellingsvinkelen a er ca. 0 grader vil da den langsgående aksen til tunnelen eller energistaven 10 være i det vesentlige sammenfallende med den langsgående aksen til kjelearrangementet 4. Når hellingsvinkelen a er ca. 90 grader vil da den langsgående aksen til tunnelen eller energistaven 10 være i det vesentlige vinkelrett til den langsgående aksen til kjeleinnretningen 4.

Med tanke på hvor mye belastning bergartslaget eller -lagene kan takle eller greie, kan væske- eller fluidsirkulasjonsvolum og kontaktflate beregnes, samt noen andre parametre som f.eks. D og/eller D1, H, temperatur, osv.

Pakningsarrangementet som stenger eller lukker den øvre eller toppsiden 15 til kjelearrangement eller -innretning 4, kan være utformet på en slik måte at toppsiden 15 av kjeleinnretningen 4 kan ha en trakt-form som er innsnevret eller smalner inn mot returrøret 20 som kan være anordnet i nærhet av tunnelens senter eller sentrum. Pakningsarrangementet 15 kan være fastfestet til veggisolasjonen 13 og muligens også dypt inn i fjell- eller bergartslaget.

Antallet periferiske langsgående kanaler 14 fordelt inne i tunnelens isolasjon 13 løper ut i kjelearrangementet 4 gjennom utløp eller hull (se tverrsnitt i fig. 2) som er anordnet på veggisolasjonen 13' i nærheten av kjelearrangementets 4 bunn 12, eller alternativt kan utløpene være spredt eller anordnet på en bestemt måte over sirkelarealet til bunnens isolasjon 13", eller alternativt en kombinasjon av de to foregående alternativer. Utløpene til kanalene som er anordnet på veggisolasjonen 13', kan plasseres på en forutbestemt måte, og på kun et (vertikalt) nivå i veggen, eller alternativt på minst to nivåer.

En egnet eller passende energiomformerinnretning 5 er anordnet i væske- eller fluidforbindelse med de langsgående kanaler 14 og returledningen eller -røret 20, og er videre plassert eller anordnet på eller i nærhet av jord- eller grunnoverflaten 3, hvor den geotermiske energien blir utvunnet eller ekstrahert fra oppvarmet væske eller damp 2.1 denne utførelsesform av oppfinnelsen er den passende energiomformingsenhet 5 en turbin, f.eks. en dampturbin, og kan omfatte en generator for produsering av elektrisitet (f.eks. en kraft-stasjon eller kraftverk fra 40 MW til 2 GW). For kapasiteter eller ytelser høyere enn 40-50 MW eller 1 GW, bør dimensjonene av energistavens design eller konstruksjon beregnes på nytt. Jo høyere temperatur, jo høyere bidragsgrad eller bruttomargin for prosjektet. Kjøleinnretning(er) (ikke vist) kan være anordnet for turbinen eller energikonverteringsenheten 5.

I en første utførelsesform av oppfinnelsen kan den egnede eller passende energiomformer-eller energikonverteringsenhet 5 være plassert eller anordnet eller bygget på jord- eller grunnoverflaten 3.1 tillegg kan energikonverteringsenheten 5 eller hele kraftverk / kraft-stasjon plasseres eller anordnes eller bygges direkte over tunnelen 10, slik at tunnelen 10 vil bli dekket.

I en andre utførelsesform av oppfinnelsen, også vist i fig. 4, kan den egnede eler passende energiomformingsenhet 5 eller hele kraftverket være plassert eller anordnet eller bygget i nærhet av jord- eller grunnoverflaten 3, og særlig litt under overflaten 3, slik at kun omformingsmidler (transformator) 55 og/eller minst én nett- eller strømkabel 56 kan vøre anordnet på jord- eller grunnoverflaten 3.

Som det er vist i fig. 1, vil området eller arealet dannet mellom den ytre diameter d2 til retur-røret 20, den indre diameter til veggisolasjonen og den lukkede toppside til kjelearrangementet 4, være fylt med en væske eller fluid, f.eks. og fortrinnsvis, men ikke begrenset til, vann 21.

Returledningen eller -røret 20 kan være anordnet til å ha sin lengdeakse sammenfallende med eller i nærheten av den langsgående aksen til den borede tunnel eller energistaven 10.

I tillegg kan returledningen 20 være anordnet for å være holdt i en fast posisjon i forhold til tunnelveggen 11 ved forutbestemte lengdeintervaller. Dette kan gjøres ved hjelp av holdeorganer, f.eks., men ikke begrenset til, avstandsholdere eller -stykker. Dette stabiliserer også returrøret 20. Holdeorganene kan være fastfestet til veggisolasjonen og muligens også dypt inn i fjell- eller bergartslaget.

Som nevnt ovenfor, kommer den oppvarmede væske eller damp 2 opp til jordoverflaten 3 fra/gjennom returrøret 20 og bærer den geotermiske energi som skal leveres eller føres til den passende energiomformingsenhet 5, i dette tilfellet turbinen med generatoren (f.eks. 40-50 MW eller til og med 1 GW), der den brukte væsken 2 deri blir deretter matet eller levert tilbake inn i de flere eller antallet av periferiske langsgående kanaler 14 fordelt inne i tunnelens isolasjon 13, for derved å bli resirkulert.

Selv om at den naturlige konvektive sirkulasjon av væsken eller fluidet 2 er fastslått eller etablert (f.eks. ca. 500-1500 l/s, og mer spesielt ca. 800 l/s), kan en pumpeanordning anskaffes i en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen for derved å hjelpe med eller lette sirkulasjonen av væsken 2.

For å lette utbyggingen av tunnelen eller energistaven 10, kan tunnelisolasjonen 13, og mer spesielt veggisolasjonen 13', være laget av isolasjonsseksjoner som er fastfestet sammen, f.eks. limt eller sveiset eller sementert eller støpt sammen, og på en slik måte at disse ledd eller forbindelser eller sømmer vil kunne tåle eller bære de høye temperaturer som er nevnt ovenfor. Alternativt kan isolasjonen være støpt eller bygget under boreprosessen.

Alle kanaler 14 i isolasjonen 13, 13', 13" er anordnet i et kontrollert kanalsystem. Væske-eller fluidsirkulasjonen i alle kanaler 14 deri og/eller i returledningen 20 kan være helt eller fullstendig styrt eller kontrollert av en sirkulasjonsstyringsinnretning 50. Sirkulasjonsstyrings-innretningen 50 kan være anordnet som en del eller element av nevnte passende energiomformingsenhet 5.

Noen av kanalene 14 kan av og til være stengt for sirkulasjon, noe som kan være avhengig av forskjellige forhold og/eller behov.

I en alternativ utførelsesform, vist skjematisk i fig. 5, kan et bestemt antall av kanalene være dedikert eller tilegnet for transportering av fluidet eller væsken fra jordoverflaten 3 til tunnelens bunn 12, og resten av kanalene 14 kan være dedikert eller tilegnet for transportering av det oppvarmede fluid eller væske fra nærheten av tunnelens bunn 12 til jordoverflaten 3, idet behovet for et returrør vil derved utelukkes. I dette tilfellet vil utløpene av et forutbestemt antall kanaler 14 dedikert for transportering av det oppvarmede fluid eller væske fra nærheten av tunnelens bunn 12 til jordoverflaten 3 burde anordnes ved minst ett nivå i tunnelvegg(er) til kjelearrangementet 4 og i umiddelbar nærhet av det lukkende pakningsarrangement 15.

I en annen alternativ løsning, vist skjematisk i fig. 6, kan returrøret eller -ledningen 20 bli brukt i kombinasjon med det forutbestemte antall kanaler 14 dedikert for transportering av det oppvarmede fluid eller væske fra nærheten av tunnelens bunn 12 til jordoverflaten 3. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for ekstrahering eller utvinning av geotermisk energi fra jorden, omfattende følgende trinn: - transportering av fluid eller væske 2, f.eks. vann, fra jord- eller grunnoverflaten 3 til en tunnelbunn 12 gjennom et flertall av periferiske langsgående kanaler 14 jevnt fordelt innenfor en termisk og fysisk isolasjon 13 for hovedsakelig vertikalt boret tunnel 10, idet alle kanaler 14 deri har kontrollert væske- eller fluidsirkulasjon, og et visst eller bestemt antall av eller alle disse er innrettet for transportering av fluidet eller væsken 2 fra jord- eller grunnoverflaten 3 til tunnelens bunn 12 som skal varmes opp, og muligens eller eventuelt eller valgfritt et forutbestemt antall av disse er innrettet for transportering av oppvarmet fluid eller væske fra nærheten av tunnelens bunn 12 til jord- eller grunnoverflaten 3; - distribuering eller fordeling av fluidet eller væsken 2 i en bunndel av den borede tunnelen 10 som har en forutbestemt høyde H og tjener som et kjelearrangement eller -innretning 4 for oppvarming av fluidet eller væsken 2, gjennom utløp eller uttak anordnet i nærheten av eller på kjelearrangementets 4 bunn 12; - returnering av det oppvarmede fluid eller væske 2 til jordoverflaten 3 gjennom et returrør 20 som starter eller begynner fra en lukket øvre eller toppside 15 til kjelearrangementet 4 og/eller gjennom det forutbestemte antall av dedikerte langsgående kanaler 14 i det kontrollerte kanalsystem i tunnelens isolasjon 13, og - utvinning eller ekstrahering av geotermisk energi fra fluidet eller væsken ved en egnet eller passende energiomformingsenhet 5 i væske- eller fluidforbindelse eller -kommunikasjon med de langsgående kanaler 14 og muligens returrøret 20 og anordnet på eller i nærheten av jord- eller grunnoverflaten 3.

Væsken eller fluidet 2, f.eks. vann, kan resirkuleres. Pumpeinnretning(er) kan brukes for å hjelpe med eller lette selve sirkulasjonen.

Og til slutt, er oppfinnelsen rettet mot også å tilveiebringe en fremgangsmåte for utbygging av en energistav eller boret tunnel 10 for ovennevnte system 1 for å ekstrahere eller trekke ut geotermisk energi fra jorden, omfattende trinnene med å: a) bore en første seksjon eller del av energistaven eller tunnelen 10 ved hjelp av en boreanordning eller tunnelboremaskin (TBM); b) anordne en første tunnelisolasjons-13' seksjon på tunnelveggen 11 ved hjelp av en monteringsanordning som for eksempel kan være montert eller anordnet på boreanordningen; c) bore en andre eller påfølgende seksjon eller del av energistaven eller tunnelen 10 ved hjelp av boreanordningen; d) anordne en andre eller etterfølgende tunnelisolasjons-13' seksjon på tunnelveggen 11 ved hjelp av en monteringsanordning som for eksempel kan være montert eller anordnet på boreanordningen; e) sette eller montere fast sammen, f.eks. ved å lime eller sveise eller sementere eller støpe sammen, de første og andre / påfølgende tunnelisolasjons-13' seksjoner; f) gjenta trinn a)-e) inntil hele lengden eller dybden L av den borede energistav eller tunnel 10 er helt eller fullstendig boret.

Under boreoperasjonen kan boremaskinen eller -anordningen arbeide eller virke i vann som kan benyttes som kjølemiddel for prosessen. Kaldt vann kan også brukes for å knuse eller bryte steinlagene under boring. Alternativt, kan elektrisk strøm brukes til å knuse eller bryte bergartslagene. Andre egnede eller passende boremetoder skal ikke utelukkes. Boremaskinen eller -anordningen kan male opp eller knuse steinene eller bergartene, og alt blandet med vann kan bli pumpet opp til jordoverflaten.

Ifølge denne utbyggingsmetoden, kan seksjonene til returledningen eller -røret 20 plasseres, monteres og/eller sveises mens den borede energistav eller tunnel 10 bores, eller alternativt etter ferdigstilling eller fullføring av tunnelboreoperasjonen, og deretter returrøret kan bygges nedenfra og oppover.

Etter gjennomføring eller fullføring av tunnelboreoperasjonen kan bunnisolasjonen 13" anordnes på tunnelbunnen 12, og ytterligere festes, f.eks. limes eller sveises eller sementeres eller støpes, til ende- eller siste tunnelisolasjons-13' seksjon på tunnelveggen 11.

Det lukkende pakningsarrangement 15 blir satt sammen eller montert ved en kjeletoppdybde (som er lik / = L - H) for toppsiden 15 til kjelearrangementet 4, og sådan lukker det toppsiden til kjelearrangementet 4 på en slik måte at returrøret 20 er den eneste åpning der.

I tillegg kan hver veggisolasjons-13' seksjon eller del være laget av minst to periferi- eller periferiske deler eller elementer som blir fastspent eller festet fast sammen, f.eks. limt eller sveiset eller sementert eller støpt sammen, før eller alternativt under installasjonen, og som har et antall periferiske langsgående kanaler 14 jevnt fordelt deri.

Det skal bemerkes at veggisolasjons-13' seksjonene eller delene med antallet periferiske langsgående kanaler 14 jevnt fordelt deri, skal festes fast, f.eks. limes eller sveises eller sementeres eller støpes, til en etterfølgende veggisolasjons-13' seksjon eller del en slik måte at en fortsettelse eller videreføring av de periferiske langsgående kanaler 14 vil bli dannet eller opprettet fra toppoverflaten 3 og helt ned til den ende- eller siste tunnelisolasjons- 13' seksjon på tunnelveggen 11.

Som nevnt ovenfor kan holdeorganer, for eksempel men ikke begrenset til stand-off-stykker eller avstandsstykker / -holdere, være anordnet ved forutbestemte lengdeintervaller. Videre kan denne operasjonen gjøres under eller alternativt etter ferdigstilling eller fullføring av tunnelboreoperasjonen.

Energistavsystemet ifølge oppfinnelsen kan bygges ferdig innen omtrent 18-24 måneder, hvor borehastigheten kan være ca. 20-40 m per dag avhengig av boreforhold.

Det skal bemerkes at alternative utførelsesformer, ikke nevnt her, men som faller innenfor omfanget av patentkravene, skal også anses som en del av den foreliggende oppfinnelse.

Claims (18)

1. Energisystem (1) for utvinning eller ekstrahering av geotermisk energi fra jorden, omfattende en hovedsakelig vertikal boret tunnel (10) med en forutbestemt dybde eller lengde (L) og en forutbestemt diameter (D),karakterisert vedat tunnelens vegg (11) og bunn (12) er termisk og fysisk isolert (13) fra de omkringliggende bergartslagene (30), hvilken tunnelisolasjon (13) er tilpasset til å tåle høye temperaturer på opp til ca. 2000°C, hvor omkretsen eller periferien til veggisolasjonen er anordnet eller utstyrt med et bestemt antall jevnt fordelte langsgående kanaler (14) i denne, som har fluidsirkulasjon fullt kontrollert eller styrt av en sirkulasjonsstyringsinnretning (50) og som er innrettet for transportering av et fluid eller væske (2) fra jord- eller grunnoverflaten (3) til tunnelens bunn (12) for å bli oppvarmet og muligens fra nærheten av tunnelens bunn (12) til jord- eller grunnoverflaten (3) for transportering av oppvarmet fluid eller væske, hvor en nedre del av tunnelen (10) med en forutbestemt høyde (H) tjener som et kjelearrangement eller -innretning (4) og er lukket ved sin toppside (15) på en slik måte at det oppvarmede fluid eller væske (2) returneres til jordoverflaten (3) gjennom et returrør (20) som har med en indre (d1) og en ytre (d2) diameter og som er anordnet i tunnelen (10), og/eller gjennom et forutbestemt antall dedikerte langsgående kanaler (14) av det kontrollerte kanalsystem i tunnelisolasjonen (13), idet geotermisk energi utvinnes fra fluidet eller væsken (2) ved en passende energiomformingsenhet (5) som er i fluidforbindelse med de langsgående kanaler (14) og muligens returrøret (20) og som er anordnet på eller i nærheten av jord- eller grunnoverflaten (3).

2. System ifølge krav 1, hvor området mellom den ytre diameteren (d2) til returrøret (20) og den indre diameter til veggisolasjonen og den lukkede toppside til kjelearrangementet (4) er fylt med et fluid eller væske, fortrinnsvis vann (21).

3. System ifølge krav 1 eller 2, hvor fluidet eller væsken (2) som kommer til grunnoverflaten (3) fra returrøret (20) og bærer den geotermiske energi, føres til en passende energiomformingsenhet, hvor den passende energiomformingsenhet (5) er en turbin som omfatter en generator for produsering av elektrisitet, og hvor den brukte væske eller fluid (2) blir deretter matet eller levert tilbake inn i antallet periferiske langsgående kanaler (14) fordelt i tunnelisolasjonen (13) for resirkulering.

4. System ifølge et av krav 1-3, hvor fluidet eller væsken (2) er vann.

5. System ifølge et av krav 1-4, hvor den passende energiomformingsenhet (5) er en dampturbin.

6. System ifølge et av krav 1-5, hvor returrøret (20) er innrettet til å ha sin lengdeakse sammenfallende med eller i nærheten av den langsgående aksen av den borede tunnel (10).

7. System ifølge et av krav 1-6, hvor returrøret (20) er anordnet for å bli holdt fast i forhold til tunnelveggen (11) ved forutbestemte lengdeintervaller og ved hjelp av holdeorganer.

8. System ifølge et av krav 1-7, hvor antallet periferiske langsgående kanaler (14) fordelt i tunnelisolasjonen (13) løper ut i kjelearrangementet (4) gjennom utløp som er anordnet i nærheten av kjelearrangementets (4) bunn (12) og kommer ut fra veggisolasjonen (13') og/eller fra sirkelarealet til bunnens isolasjon (13").

9. System ifølge et av krav 1-7, hvor det bestemte antall periferiske langsgående kanaler (14) dedikert for transportering av fluidet fra jordoverflaten (3) til tunnelens bunn (12) løper ut i kjelearrangementet (4) gjennom utløp som er anordnet i nærheten av kjelearrangementets (4) bunn (12) og kommer utfra veggisolasjonen (13') og/eller fra sirkelarealet til bunnens isolasjon (13"), mens det forutbestemte antall periferiske langsgående kanaler (14) som er dedikert til transportering av det oppvarmede fluid eller væske fra nærheten av tunnelens bunn (12) til jordoverflaten (3) er anordnet ved minst ett nivå i tunnelvegg(er) til kjelearrangementets (4) topp og i umiddelbar nærhet til toppsiden (15) til kjelearrangementet (4) omfattende et lukket pakningsarrangement (15).

10. System ifølge et av krav 1-9, hvor pakningsarrangementet som lukker toppsiden (15) til kjelearrangementet (4) er utformet på en slik måte at toppsiden (15) til kjelearrangementet (4) har en trakt-form som er innsnevret inn mot returrøret (20).

11. System ifølge et av krav 1-10, hvor tunnelisolasjonen (13), og særlig veggisolasjonen (13'), er laget av isolasjonsseksjoner som er limt eller sveiset eller sementert eller støpt sammen.

12. Fremgangsmåte for utvinning eller ekstrahering av geotermisk energi fra jorden, omfattende følgende trinn: - transportering av et fluid eller væske (2) fra jord- eller grunnoverflaten (3) til en tunnelbunn (12) gjennom et antall periferiske langsgående kanaler (14) jevnt fordelt innenfor en termisk og fysisk isolasjon (13) for hovedsakelig vertikalt boret tunnel (10), idet alle kanaler (14) deri har kontrollert væske- eller fluidsirkulasjon, og et bestemt antall av eller alle disse er tilpasset for transportering av fluidet eller væsken (2) fra jord- eller grunnoverflaten (3) til tunnelens bunn (12) til å bli varmet opp, og muligens et forutbestemt antall av disse er innrettet for transportering av oppvarmet fluid eller væske fra nærheten av tunnelens bunn (12) til jord-eller grunnoverflaten (3); - distribuering av fluidet eller væsken (2) inn i en bunndel av den borede tunnelen (10) som har en forutbestemt høyde (H) og som tjener som et kjelearrangement eller -innretning (4) for oppvarming av fluidet eller væsken (2), gjennom utløp anordnet i nærheten av eller på kjelearrangementets (4) bunn (12); - returnering av den oppvarmede væske eller fluid (2) til jordoverflaten (3) gjennom et retur-rør (20) som starter fra en lukket toppside (15) av kjelearrangementet (4) og/eller gjennom det forutbestemte antall dedikerte langsgående kanaler (14) i det kontrollerte kanalsystem i tunnelens isolasjon (13), og - utvinning eller ekstrahering av geotermisk energi fra fluidet eller væsken ved hjelp av en passende energiomformingsenhet (5) som er i fluidkommunikasjon med de langsgående kanaler (14) og det valgfrie returrøret (20) og som er anordnet på eller i nærheten av jord-eller grunnoverflaten (3).

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, hvor fluidet eller væsken (2) resirkuleres.

14. Fremgangsmåte for utbygging av en energistav eller boret tunnel (10) for et system (1) for å utvinne eller trekke ut geotermisk energi fra jorden, omfattende trinnene med å: a) bore en første seksjon av energistaven eller tunnelen (10) ved hjelp av en boreanordning eller -maskin; b) anordne en første tunnelisolasjons- (13') seksjon på tunnelveggen (11) ved hjelp av en monteringsanordning som for eksempel kan monteres eller anordnes på boreanordningen; c) bore en andre eller påfølgende seksjon av energistaven eller tunnelen (10) ved hjelp av boreanordningen; d) anordne en andre eller etterfølgende tunnelisolasjons- (13') seksjon på tunnelveggen (11) ved hjelp av en monteringsanordning som for eksempel kan monteres eller anordnes på boreanordningen; e) sette eller montere fast sammen, f.eks. ved å lime eller sveise eller sementere eller støpe sammen, de første og andre / påfølgende tunnelisolasjons- (13') seksjoner; f) gjenta trinn a)-e) inntil hele lengden eller dybden (L) av den borede energistaven eller tunnelen(10) blir fullstendig boret; hvor - returrørets (20) seksjoner kan plasseres, monteres og/eller sveises mens den borede energistaven eller tunnelen (10) blir boret og laget, eller etter fullføring av tunnelboreoperasjonen og nedenfra og oppover, og hvor etter fullføring av tunnelboreoperasjonen: - en bunnisolasjon (13") anordnes på tunnelens bunn (12) og festes fast til, f.eks. limes eller sveises eller sementeres eller støpes til, den siste tunnelisolasjons- (13') seksjon på tunnelveggen (11), og - et lukket pakningsarrangement monteres ved en kjeletoppdybde (L-H) for en toppside (15) av et kjelearrangement eller -innretning (4) og lukker toppsiden av kjelearrangementet (4) på en slik måte at det mulige eller valgfrie returrøret (20) kan være den eneste åpning der.

15. Utbyggingsfremgangsmåte ifølge krav 14, hvor hver veggisolasjons- (13') seksjon er laget av minst to periferiske deler som blir fastspent sammen, f.eks. limt eller sveiset eller sementert eller støpt sammen, før eller under installasjonen, og som har et antall periferiske langsgående kanaler (14) jevnt fordelt deri.

16. Utbyggingsfremgangsmåte ifølge krav 14 eller 15, hvor hver veggisolasjons- (13') seksjon som har et antall periferiske langsgående kanaler (14) jevnt fordelt deri, blir godt festet til, f.eks. limt eller sveiset eller sementert eller støpt til, en påfølgende isolering av vegger (13') på en slik måte at en fortsettelse av de periferiske langsgående kanaler (14) blir opprettet helt til den siste tunnelisolasjons- (13') seksjon på tunnelveggen (11).

17. Utbyggingsfremgangsmåte ifølge et av krav 14-16, hvor holdeorganer blir anordnet ved forutbestemte lengdeintervaller under eller etter fullføring av tunnelboreoperasjonen, for å holde returrøret (20) i en fast posisjon i forhold til tunnelveggen (11).

18. Utbyggingsfremgangsmåte ifølge et av krav 14-17, hvor en passende energiomformingsenhet (5) er anordnet i fluidforbindelse med de langsgående kanaler (14) og muligens returrøret (20) og er plassert eller anordnet på eller i nærheten av jord- eller grunnoverflaten (3).