RU98100231A - Геотермальная система для выработки электроэнергии - Google Patents

Claims (55)

1. Система для захвата глубинного тепла Земли и освобождения тепла в процессе экзотермических реакций для преобразования в электрическую энергию, содержащая скважину, имеющую устье и забой, причем указанная скважина пробурена на достаточную глубину для захвата энергии из глубинного тепла Земли, когда исходные реагенты вводят в указанную скважину, чтобы вызвать реакции указанных реагентов; устройство, расположенное в забое указанной скважины, причем указанное устройство захватывает глубинное тепло Земли для получения и разделения выходных продуктов; первый и второй трубопроводы для транспортировки указанных выходных продуктов к устью указанной скважины; и средство, соединенное с указанными первым и вторым трубопроводами и предназначенное для использования выходных продуктов, для порождения экзотермических реакций для выработки электроэнергии.

2. Система по п. 1, в которой указанная скважина соединена с первым складским резервуаром для хранения указанных исходных реагентов.

3. Система по п. 1, дополнительно содержащая второй складской резервуар, соединенный с указанным первый трубопроводом, для хранения первого выходного продукта.

4. Система по п.1, дополнительно содержащая третий складской резервуар, соединенный с указанным вторым трубопроводом, для хранения второго выходного продукта.

5. Система по п.1, в которой указанное средство, соединенное с указанными первым и вторым трубопроводами, содержит турбину внутреннего сгорания, соединенную с холодильником.

6. Система по п.5, в которой указанная турбина дополнительно содержит компрессор, соединенный с входом указанной турбины.

7. Система по п.5, в которой выход указанного холодильника соединен с первым складским резервуаром для хранения указанных реагентов.

8. Система по п.1, в которой скважина пробурена до зоны разлома горячей сухой горной породы.

9. Система по п.1, в которой выходные продукты являются продуктами эндотермической реакции полученными посредством эндотермических реакций.

10. Система по п.9, в которой эндотермическая реакция является реакцией разложения воды.

11. Система по п.9, в которой устройство является каталитическим устройством.

12. Система по п. 11, в которой указанное каталитическое устройство содержит катализатор, который является проницаемым как для первого, так и для второго, продуктов эндотермических реакций, первый пористый канал в указанном катализаторе, предназначенный для приема указанного первого продукта, второй пористый канал в указанном катализаторе, предназначенный для приема указанного второго продукта, и селективный материал, окружающий указанный второй пористый канал, причем указанный селективный материал является проницаемым только для указанного второго продукта.

13. Система по п.12, в которой указанный первый пористый канал соединен с указанным первым трубопроводом для транспортировки указанного первого продукта к устью указанной скважины, а указанный второй пористый канал соединен со вторым трубопроводом для транспортировки указанного второго продукта к устью указанной скважины.

14. Система по п.11, в которой указанное каталитическое устройство содержит катализатор, проницаемый только для первого продукта эндотермических реакций, первый пористый канал в указанном катализаторе, предназначенный для приема указанного первого продукта, по меньшей мере один второй пористый канал, соединенный с указанным катализатором и предназначенный для приема второго продукта эндотермических реакций, и селективный материал, окружающий указанный второй пористый канал, причем указанный селективный материал проницаем только для указанного второго продукта.

15. Система по п.11, в которой указанное каталитическое устройство содержит катализатор, проницаемый только для первого продукта указанной эндотермической реакции, и возвратный канал, выступающий из торца указанного каталитического устройства, предназначенный для извлечения оставшихся продуктов указанной эндотермической реакции, причем указанный возвратный канал непроницаем для указанного первого продукта.

16. Система по п.1, в которой выходные продукты являются продуктами электрохимической реакции, полученными посредством электрохимических реакций.

17. Система по п.16, в которой электрохимической реакцией является реакция разложения воды.

18. Система по п. 16, в которой устройство является электрохимическим устройством.

19. Система по п.18, в которой устройство является термопарой.

20. Система по п.19, в которой указанная термопара содержит первый пористый канал для приема первого продукта, второй пористый канал для приема второго продукта и соединенный с указанным первым пористым каналом, селективный материал, окружающий указанный второй пористый канал, причем указанный селективный материал является проницаемым только для второго продукта, холодный спай, расположенный внутри и соединенный посредством первой шины с поверхностью одного из указанных первого и второго пористых каналов, горячий спай, расположенный вне указанных пористых каналов и соединенный посредством второй шины с поверхностью другого одного из указанных первого и второго пористых каналов, причем указанный холодный спай и указанный горячий спай соединены посредством третьей шины.

21. Система по п.20, в которой холодный спай соединен посредством первой шины с поверхностью первого пористого канала для образования анода, а горячий спай соединен посредством второй шины с поверхностью второго пористого канала для образования катода, причем указанные спаи обеспечивают подачу тока к указанным первой и второй шинам.

22. Система по п.20, в которой первый и второй пористые каналы имеют полукруглую форму поперечного сечения с плоскими участками стенки, которые соединены вместе.

23. Система по п.19, в которой указанная термопара содержит первый пористый канал для приема первого продукта, второй пористый канал для приема второго продукта и соединенный с указанным первым пористым каналом, который проницаем только для первого продукта, и горячий спай, расположенный вне указанных пористых каналов, причем указанный горячий спай имеет первую шину, которая соединена с поверхностью указанного второго пористого канала, и вторую шину, которая соединена с холодным спаем, расположенным в устье скважины, при этом указанный первый пористый канал имеет поверхность, которая соединена с холодным спаем, расположенным в устье скважины.

24. Система по п.23, в которой указанный первый пористый канал соединен с первым трубопроводом для транспортировки указанного первого продукта к устью указанной скважины, а указанный второй пористый канал соединен со вторым трубопроводом для транспортировки указанного второго продукта к устью указанной скважины.

25. Система по п.19, в которой указанная термопара имеет горячий спай, содержащий первое токонесущее средство, которое соединено с катодом, и второе токонесущее средство, которое соединено с холодным спаем, причем указанный холодный спай соединен посредством третьего токонесущего средства с анодом, а указанные катод, анод и холодный спай расположены в устье скважины.

26. Система по п.1, в которой указанное средство, соединенное с указанными первым и вторым трубопроводами, содержит тепловыделяющий элемент.

27. Система для захвата глубинного тепла Земли при использовании эндотермических реакций и освобождения тепла в процессе экзотермических реакций, содержащая скважину, имеющую устье и забой, пробуренную на достаточную глубину для захвата глубинного тепла Земли в процессе эндотермических реакций, когда реагенты вводят в указанную скважину; первую камеру, расположенную в забое указанной скважины для приема множества реагентов, где указанные реагенты обеспечивают получение первого продукта и второго продукта; вторую камеру, расположенную в забое указанной скважины для приема указанного первого продукта из указанной первой камеры, причем указанный первый продукт разлагается, обеспечивая получение третьего, четвертого и пятого продуктов, указанные третий и четвертый продукты транспортируют к указанной первой камере, а указанный пятый продукт транспортируют к устью указанной скважины; и третью камеру, расположенную в забое указанной скважины для приема указанного второго продукта из указанной первой камеры, причем указанный второй продукт разлагается, обеспечивая получение шестого и седьмого продуктов, указанный шестой продукт транспортируют к указанной первой камере, а указанный седьмой продукт транспортируют к устью указанной скважины.

28. Система по п.27, дополнительно содержащая турбину для приема указанных пятого и седьмого продуктов для порождения экзотермических реакций для выработки электроэнергии.

29. Система по п. 28, в которой указанные пятый и седьмой продукты являются кислородом и водородом.

30. Система по п. 27, в которой указанная турбина содержит турбину внутреннего сгорания, соединенную с холодильником.

31. Каталитическое устройство для получения продуктов эндотермической реакции, содержащее катализатор для активации эндотермической реакции, причем указанный катализатор проницаем по меньшей мере для одного из продуктов эндотермической реакции; первый и второй пористые каналы, находящиеся в контакте с указанным катализатором для получения и разделения первого и второго продуктов эндотермической реакции; и селективный материал, окружающий указанный второй пористый канал, причем указанный селективный материал проницаем только для второго продукта.

32. Устройство по п. 31, в котором указанные первый и второй пористые каналы расположены в указанном катализаторе.

33. Устройство по п.31, в котором указанный первый пористый канал расположен в указанном катализаторе, а указанный второй пористый канал расположен на периметре указанного катализатора.

34. Термопара, предназначенная для выработки электроэнергии посредством глубинного тепла Земли из скважины, имеющей устье и забой, и использующая электроэнергию для осуществления электрохимического процесса, содержащая первый спай, содержащийся при первой температуре и расположенный в забое указанной скважины; второй спай, содержащийся при второй температуре, которая меньше указанной первой температуры; токонесущее средство, соединенное с указанными первым и вторым спаями; в которой указанный второй спай расположен в первом канале в забое указанной скважины, указанное токонесущее средство содержит шину, соединяющую указанный первый спай с катодом, и другую шину, соединяющую указанный второй спай с анодом, причем указанные катод и анод обеспечивают осуществление указанного электрохимического процесса.

35. Термопара по п.34, в которой указанный анод образован на поверхности указанного первого канала.

36. Термопара по п.34, в которой указанный катод образован на поверхности второго канала в забое указанной скважины.

37. Термопара по п.36, в которой указанные первый и второй каналы имеют полукруглую форму поперечного сечения с плоскими участками стенки, которые соединены вместе.

38. Термопара по п.37, в которой указанный первый и второй каналы являются пористыми и проницаемыми для приема первого продукта и второго продукта электролиза, соответственно, причем указанный первый пористый канал проницаем только для первого продукта.

39. Термопара по п.34, в которой указанный второй спай расположен в устье указанной скважины, а указанное токонесущее средство содержит первую шину, соединяющую указанный первый спай с указанным вторым спаем, вторую шину, соединяющую указанный первый спай с катодом, и третью шину, соединяющую указанный второй спай с анодом.

40. Термопара по п.39, в которой указанный анод образован на поверхности первого канала в забое указанной скважины, а указанный катод образован на поверхности второго канала в забое указанной скважины.

41. Термопара по п.39, в которой указанные анод и катод расположены в устье указанной скважины.

42. Комбинированная турбина для использования в геотермальной системе (для выработки электроэнергии), в которой глубинное тепло Земли обеспечивает полупение первого и второго продуктов в забое скважины на глубине, на которой указанного глубинного тепла Земли достаточно, чтобы вызывать эндотермическую реакцию, содержащая турбину внутреннего сгорания для раздельного приема указанных первого и второго продуктов из забоя указанной скважины, приводимую в действие посредством энергии, освобождаемой в результате экзотермической реакции между указанными первым и вторым продуктами; и холодильник, соединенный с указанной турбиной внутреннего сгорания для конденсации продукта указанной экзотермической реакции для уменьшения противодавления на выходе указанной турбины внутреннего сгорания.

43. Комбинированная турбина по п.42, в которой указанная турбина внутреннего сгорания содержит компрессор, соединенный с входом указанной турбины внутреннего сгорания.

44. Комбинированная турбина по п. 42, в которой продукты принимаются указанной турбиной, преобразующей водород и кислород в водяной пар.

45. Комбинированная турбина по п.42, в которой указанный холодильник преобразует указанный водяной пар в жидкую воду и возвращает эту жидкую воду в систему.

46. Способ захвата глубинного тепла Земли для выработки электроэнергии, предусматривающий введение реагента в скважину, причем указанная скважина имеет достаточную глубину, чтобы захватывать глубинное тепло Земли посредством термических реакций; осуществление термической реакции в указанной скважине при использовании указанного реагента; и возвращение продуктов указанной термической реакции к поверхности указанной скважины, причем указанные продукты генерируют электроэнергию в процессе экзотермических реакций.

47. Способ по п.46, в которой продукты являются продуктами эндотермической реакции, полученными посредством эндотермических реакций.

48. Способ по п.46, в котором продукты являются продуктами электрохимического процесса, полученными посредством электролиза.

49. Система для захвата и применения глубинного тепла Земли при использовании эндотермических реакций и освобождения этого тепла в процессе экзотермических реакций для выработки электроэнергии, содержащая скважину, имеющую устье и забой, причем указанная скважина пробурена на достаточную глубину для захвата достаточного глубинного тепла Земли, чтобы активировать указанные эндотермические реакции; каталитическое устройство, расположенное в забое указанной скважины, причем указанное каталитическое устройство предназначено для получения и разделения продуктов указанных эндотермических реакций; средство для подачи воды из устья указанной скважины к указанному каталитическому устройству первую камеру в указанном каталитическом устройстве, имеющую стенки, которые по существу проницаемы для первого продукта указанной эндотермической реакции и по существу непроницаемы для второго продукта указанной эндотермической реакции; вторую камеру в указанном каталитическом устройстве, имеющую стенки, которые по существу проницаемы для указанного второго продукта указанной эндотермической реакции; первый и второй трубопроводы, соответственно соединенные с указанными первой и второй камерами, для транспортировки продуктов эндотермической реакции к устью указанной скважины, причем высокое давление в указанной скважине на глубине указанного каталитического устройства используют для принудительной подачи указанных продуктов через указанное каталитическое устройство и по указанным первому и второму трубопроводам к устью указанной скважины; и комбинированную турбину, соединенную с указанными первым и вторым трубопроводами для использования указанных продуктов эндотермических реакций для порождения экзотермических реакций для выработки электроэнергии.

50. Система для захвата глубинного тепла Земли при использовании эндотермических реакций, содержащая скважину, имеющую устье и забой, причем указанная скважина пробурена на достаточную глубину для захвата глубинного тепла Земли посредством эндотермических реакций при подаче реагентов в указанную скважину; каталитическое устройство, расположенное в забое указанной скважины, причем указанное каталитическое устройство предназначено для получения и разделения продуктов указанных эндотермических реакций; трубопровод для транспортировки продуктов эндотермической реакции к устью указанной скважины; и средство, соединенное с указанным трубопроводом, для применения продуктов эндотермической реакции.

51. Система для захвата и применения глубинного тепла Земли при использовании электролиза и освобождения тепла в процессе экзотермических реакций для выработки электроэнергии, содержащая скважину, имеющую устье и забой, причем указанная скважина пробурена на достаточную глубину для захвата достаточного глубинного тепла Земли, чтобы активировать процесс указанного электролиза; термопару, расположенную в забое указанной скважины, причем указанная термопара предназначена для получения и разделения продуктов указанного электролиза; средство для подачи воды из устья указанной скважины к указанной термопаре; первую камеру в указанной термопаре, имеющую стенки, которые по существу проницаемы для первого продукта указанного электролиза и по существу непроницаемы для второго продукта указанного электролиза; вторую камеру в указанной термопаре, имеющую стенки, которые по существу проницаемы для указанного второго продукта указанного электролиза; первый и второй трубопроводы, соответственно соединенные с указанными первой и второй камерами, для транспортировки указанных продуктов электролиза к устью указанной скважины, причем высокое давление в указанной скважине на глубине указанной термопары используют для принудительной подачи указанных продуктов через указанную термопару и по указанным первому и второму трубопроводам к устью указанной скважины; и комбинированную турбину, соединенную с указанными первым и вторым трубопроводами для использования указанных продуктов электролиза для порождения указанных экзотермических реакций для выработки электроэнергии.

52. Система для захвата глубинного тепла Земли при использовании эндотермического процесса, содержащая скважину, имеющую устье и забой, причем указанная скважина пробурена на достаточную глубину для захвата глубинного тепла Земли посредством электрохимического процесса при подаче в забой указанной скважины по меньшей мере одного химического соединения, поддающегося электрохимическому разложению; термопару, по меньшей мере частично расположенную в указанной скважине, причем указанная термопара предназначена для получения и разделения продуктов электролиза указанного химического соединения, поддающегося электрохимическому разложению; по меньшей мере один трубопровод для транспортировки продуктов электрохимического процесса к устью указанной скважины; и средство, соединенное с указанным трубопроводом, для применения указанных продуктов электрохимического процесса.

53. Система для захвата глубинного тепла Земли для выработки электроэнергии, содержащая скважину, имеющую устье и забой, причем указанная скважина пробурена па достаточную глубину для захвата глубинного тепла Земли; термопару, по меньшей мере частично расположенную в указанной скважине, причем указанная термопара предназначена для выработки электроэнергии из указанного глубинного тепла Земли; и средство, соединенное с указанным электрохимическим устройством (термопарой) для подачи электроэнергии.

54. Система по п.53, в которой указанное электрохимическое устройство содержит анод и катод, соединенные для выработки указанной электроэнергии.

55. Система по п.54, в которой указанное средство содержит электрические шины, соединенный с анодом и катодом, для передачи электроэнергии.