UA127718C2 - Геотермальний енергетичний пристрій - Google Patents

Геотермальний енергетичний пристрій Download PDF

Info

Publication number
UA127718C2
UA127718C2 UAA202005632A UAA202005632A UA127718C2 UA 127718 C2 UA127718 C2 UA 127718C2 UA A202005632 A UAA202005632 A UA A202005632A UA A202005632 A UAA202005632 A UA A202005632A UA 127718 C2 UA127718 C2 UA 127718C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
pipe
turbine
energy device
coolant
geothermal energy
Prior art date
Application number
UAA202005632A
Other languages
English (en)
Inventor
Соломон Іорамашвілі
Соломон Иорамашвили
Шалва Кочладзе
Давід Джинчарадзе
Давид Джинчарадзе (умерший)
Original Assignee
Соломон Іорамашвілі
Соломон Иорамашвили
Шалва Кочладзе
Берідзе Енріко
Беридзе Энрико
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Соломон Іорамашвілі, Соломон Иорамашвили, Шалва Кочладзе, Берідзе Енріко, Беридзе Энрико filed Critical Соломон Іорамашвілі
Publication of UA127718C2 publication Critical patent/UA127718C2/uk

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/16Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being hot liquid or hot vapour, e.g. waste liquid, waste vapour
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F01K11/02Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K19/00Regenerating or otherwise treating steam exhausted from steam engine plant
    • F01K19/02Regenerating by compression
    • F01K19/08Regenerating by compression compression done by injection apparatus, jet blower, or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B3/00Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass
    • F22B3/04Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass by drop in pressure of high-pressure hot water within pressure- reducing chambers, e.g. in accumulators
    • F22B3/045Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass by drop in pressure of high-pressure hot water within pressure- reducing chambers, e.g. in accumulators the drop in pressure being achieved by compressors, e.g. with steam jet pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • F24T10/10Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

Технічним результатом запропонованого геотермального енергетичного пристрою є підвищення його коефіцієнта корисної дії (CE), спрощення та здешевлення конструкції. Геотермальний енергетичний пристрій містить спрямовану униз та спрямовану угору труби, які заповнені рідким теплоносієм та поміщені в стовбур свердловини; вони з'єднані між собою за допомогою теплообмінника в глибині стовбура свердловини. Спрямована униз труба оснащена декількома механічними зворотними клапанами; на тій самій трубі також установлений насос для подачі униз теплоносія (наприклад, ізобутану). Кінець спрямованої угору труби на поверхні землі спрямований у бік парової турбіни конденсаційного типу, оснащений керованим (наприклад, електромагнітним) клапаном та повернутий до згаданої турбіни соплом Лаваля. Енергетичний пристрій додатково містить пристрій керування частотою/тривалістю замикання та відмикання згаданого керованого клапана.

Description

Галузь техніки, до якої належить цей винахід
Винахід стосується геотермального енергетичного пристрою з бінарним циклом вимушеної конвекції для вироблення різних видів енергії, в тому числі електроенергії. Його технічним результатом є збільшення коефіцієнта корисної дії (СЕ), спрощення конструкції та зниження витрат.
Передумови створення винаходу
Бінарний цикл - це термодинамічний цикл із використанням двох робочих тіл, одне з яких характеризується низьким тиском насичення в умовах високої температури, а інше - низькою температурою випаровування. У нашому випадку одне робоче тіло перебуває в надрах землі, у стовбурі свердловини - це природно існуюча гаряча вода (або гарячий газ у тому ж, але сухому просторі), а інше тіло - це теплоносій, наприклад ізобутен, який перекачується за високого тиску та вміщується в замкнений контур із висхідної та низхідної труб. Що стосується суті циклу, його функція полягає в тому, щоб переносити геотермальну енергію із надр землі на поверхню для її подальшого прямого використання та/або перетворення на механічну та/або електричну енергію. Процес руху енергії до поверхні здійснюється за рахунок теплообміну між робочими тілами.
Геотермальна енергія - це енергія природного тепла Землі. Загальновідомим є те, що це тепло можна використовувати за допомогою стовбура свердловини. Геотермічний градієнт (зміна температури в залежності від глибини) у свердловині становить в середньому 2,5-3 "С на кожні 100 метрів. Це тепло виходить на поверхню землі у вигляді пари або гарячої води. Таке тепло можна використовувати безпосередньо для опалення будинків та будівель та/або вироблення енергії. Існує три типи геотермальних електростанцій: установки сухої пари, установки гарячої водяної пари та установки з бінарним циклом.
Незважаючи на те, що геотермальні електростанції мають багато переваг (енергія, що виробляється, є відновлюваною, цілодобовою, "зеленою", не потребує будь-яких додаткових витрат, крім деяких витрат на профілактику та обслуговування тощо), вони все ж характеризуються низкою недоліків, що перешкоджають широкому використанню цих типів електростанцій.
У цілому загальним недоліком всіх трьох типів геотермальних електростанцій є те, що вони
Зо потребують кругообіг води (зазвичай відновлюваної подачі (заправлення) в горизонті підземних вод. Із цією метою необхідний додатковий стовбур свердловини та відповідна інфраструктура.
Це значно знижує рентабельність таких електростанцій. Частими є випадки, коли надмірне закачування використаної води в грунт також викликає зупинку електростанції.
Недоліком геотермальних електростанцій є викид легкозаймистих та/або токсичних газів та мінералів із експлуатаційного тунелю на поверхню землі. Це, в свою чергу, приводить до додаткових витрат на їх утилізацію та нейтралізацію.
Головна проблема (особливо для геотермальних електростанцій з бінарним циклом) - це необхідність великомасштабної наземної інфраструктури та, як результат, скорочення земельних ресурсів. Це особливо важливо для країн із браком землі. У геотермальних електростанціях із бінарним циклом ця інфраструктура забезпечує ефективний теплообмін між джерелом термальної води, що виходить на поверхню землі, та теплоносієм (робочим тілом).
Чим більше наземна інфраструктура, тим більший об'єм теплоносія та, отже, вища потужність електростанції. Однак, крім обмежень на використання земельних ресурсів для інфраструктури електростанції, існують й інші проблеми: об'єм теплоносія обмежений потоком термальної води, що піднімається, та температурою цього ресурсу на поверхні. З цієї причини значне збільшення кількості теплоносія, навіть якщо будуть подолані труднощі наземної інфраструктури, не зможе гарантувати підвищення потужності електростанції. Геотермальні ресурси на Землі доволі чисельні, та більшість характеристик полягає в тому, що електростанції з бінарним циклом будуть працювати успішно, однак через ці проблеми розвиток геотермальної енергії не здатний реалізувати свій потенціал.
Геотермальна електростанція з бінарним циклом - це тип геотермальної електростанції, яка виробляє електроенергію з відносно прохолодних геотермальних резервуарів (на відміну від електростанцій із сухою парою та гарячою водяною парою, які виробляють електрику шляхом спрямування сухої пари (з температурою 150 С та вище) та гарячої водяної пари (з температурою 180 С та вище) на турбіну. Оскільки температура води на поверхні землі на геотермальних електростанціях із бінарним циклом недостатньо висока для отримання водяної пари (у більшості геотермальних джерел вона становить менш 100 С), термальна вода з поверхні землі закачується в так званий теплообмінник, в якому останній передає тепло другому (бінарному) теплоносію. В умовах стандартного атмосферного тиску температура бо кипіння теплоносія значно нижче, ніж у води (зараз як бінарний теплоносій використовується,
наприклад, ізобутен або суміш ізобутену та ізопентану). Бінарний теплоносій, який генерує енергію при переході з рідкої в газоподібну фазу, спрямовується на турбіну таких електростанцій. Бінарний теплоносій перебуває в замкненому контурі. Із турбіни пара теплоносія повертається в рідкий конденсат та перекачується у теплообмінник для запуску нового циклу. Що стосується використаної геотермальної води - вона закачується у водовмісні породи через низхідний стовбур свердловини.
Інформація про роботу геотермальної електростанції бінарного циклу розміщена на сайті: порз//еп.мікіредіа.огд/мікі/Віпагу сусіє
Геотермальні енергетичні пристрої та способи отримання енергії наведені в джерелах: вО2621440С1; пи8492201; ВО2000111435А; ВО2011121001А; ВО2009131111А;
ВО2008114536А.
Відома також геотермальна електростанція, яка забирає тепло від геотермальної руди за допомогою двох висхідної та низхідної труб, вставлених у два стовбури свердловини; вони з'єднані одна з одною за допомогою теплообмінника таким чином, що рідина по низхідній трубі переміщується у висхідну, при цьому на низхідній трубі на поверхні землі установлений насос, а на висхідній трубі - турбіна. МЛО2015132404 АТ).
Відомі також подвійний спосіб та пристрій відбирання геотермальної енергії, який передбачає пристрій стовбура свердловини з двома висхідною та низхідною трубами. У кожному стовбурі свердловини розміщені дві різні контурні труби, які з'єднані з водяною системою, що проходить через грунт (див. 53975912 А).
Відома також система відведення тепла від геотермальної руди та геотермальна електростанція, яка містить дві висхідну та низхідну труби, що відводяться від поверхні землі; вони з'єднані одна з одною за допомогою термоциліндра таким чином, що рідина, перетворена на пару, із низхідної труби проходить через термоциліндр у висхідну трубу. На поверхні землі установлений пристрій, який відводить тепло від робочого тіла та переводить його в теплову енергію (див. УМО2012114297 АЗ2).
Найближчою до представленого винаходу за суттєвими ознаками є геотермальна система теплообміну, яка містить висхідну та низхідну труби, опущені з поверхні землі в один стовбур свердловини; вони з'єднані одна з одною бойлером (теплообмінником) таким чином, що рідина
Зо з низхідної труби проходить через бойлер у висхідну трубу. На поверхні землі на низхідній трубі розміщений насос із метою закачування рідини в трубу, а турбіна прикріплена до висхідної труби, яка також з'єднана з теплообмінниками для відведення тепла та конденсації від використаної пари. Отже, конденсат (рідина) знов подається у насос (див. 53470943).
Всі вказані пристрої та способи мають тією чи іншою мірою недоліки, описані вище.
Мета винаходу
Метою та технічним результатом представленого винаходу є підвищення коефіцієнта корисної дії (СЕ) геотермальної енергетичної установки, спрощення конструкції та зниження витрат.
Розкриття винаходу
Технічний результат досягається за рахунок того, що заявлений геотермальний енергетичний пристрій містить щонайменше дві висхідну та низхідну труби, заповнені рідким теплоносієм, та які виводяться з поверхні землі в замкнений від поверхні землі стовбур свердловини; вони з'єднані між собою за допомогою теплообмінника в глибині стовбура свердловини. На додаток до цього низхідна труба оснащена одним або декількома послідовними механічними (односторонніми) клапанами, що подають униз; на поверхні землі на ній установлений насос, що закачує теплоносій (конденсат його пари). Кінець висхідної труби на поверхні землі спрямований до парової турбіни. Енергетичний пристрій також містить трубу, по якій передається пара теплоносія та його конденсат із турбіни в згаданий насос.
Згідно з формулою винаходу він має такі характерні ознаки: - кінець висхідної труби оснащений керованим клапаном, але енергетичний пристрій додатково містить пристрій, який керує тривалістю/частотою замикання-відмикання згаданого клапана; - пару теплоносія, що викидається із керованого клапана, через сопло спрямовується в турбіну; - згадане сопло виконане у вигляді "сопла Лаваля"; - кінець висхідної труби оснащений електромагнітним або електромеханічним керованим клапаном; - кінець висхідної труби спрямований у бік парової турбіни конденсаційного типу; - як теплоносій використовується низькотемпературна речовина, що випаровується, 60 наприклад ізобутан або суміш ізобутану та ізопрену;
- стовбур свердловини однобічно закривається лише з поверхні землі.
Варіанти здійснення винаходу
Суть винаходу викладена в графічних матеріалах, на яких представлені: на фіг. 1 - принципова схема роботи геотермального енергетичного пристрою; на фіг. 2 - теплоносій спрямований у бік парової турбіни; діаграма зміни температури, тиску та швидкості пари теплоносія, а також компонування керованого клапана.
Представлений геотермальний енергетичний пристрій містить висхідну (3) та низхідну (4) труби, з'єднані безперервним (з'єднаним) контуром від поверхні землі (2) в стовбур свердловини (1). На низхідній трубі на поверхні землі установлений насос (5). Висхідна та низхідна труби в глибині стовбура свердловини з'єднані з теплообмінником (6). Кінець висхідної труби на поверхні землі спрямований до парової турбіни конденсаційного типу (7), яка підключена до електрогенератора (8). Енергетичний пристрій містить конденсатор (9) спрацьованої пари парової турбіни, а також трубу для підведення конденсату до насоса. Кінець висхідної труби оснащений керованим клапаном (10) із пристроєм (у тому числі, можливо, комп'ютерним), що керує, (на фігурах не показано). Керований клапан може бути різних типів, у тому числі електромагнітним або електромеханічним типом, та може мати можливість керування з регулюванням тривалості/частоти замикання-відмикання. Між вказаним керованим клапаном та паровою турбіною розміщене парове сопло (11), яке виконане у вигляді "сопла
Лаваля". Низхідна труба оснащена декількома (щонайменше одним) зворотним клапаном (12), який дозволяє теплоносію, що закачується в трубу, текти лише в одному напрямку (до теплообмінника). Для запобігання витоку термальної води та/або розпилення попутних шкідливих газів в атмосферу, стовбур свердловини закривається захисною кришкою (13).
Геотермальний енергетичний пристрій працює наступним чином:
Спочатку в замкненому положенні керованого клапана (10) низхідна (4) та висхідна (3) труби заповнюються теплоносієм - ізобутаном. Це виконується за допомогою насоса (5). У результаті закачування ізобутан в трубах переходить у рідкий стан, та в систему закачується максимальний об'єм ізобутану. Геотермальна енергія в глибині стовбура свердловини викликає підвищення температури рідкого ізобутану в трубах (3, 4) та теплообміннику (6) (однак, незважаючи на підвищення температури, теплоносій не випаровується в умовах високого
Зо тиску). Після досягнення певних "робочих" показників тиску та температури ("робочі" показники залежать від конфігурації енергетичного пристрою, глибини розташування теплообмінника, характеристик геотермального джерела тощо), відкривають керований клапан (10). У результаті включають подачу енергії. Під час кожного відкривання керованого клапана з кінця висхідної труби розпиляється пара рідкого ізобутану (що має як потенційну, так і кінетичну енергію); вона розпиляється в соплі (11) та поступає в парову турбіну (7). В результаті переміщення від керованого клапана (10) в перехідну зону сопла (11) Лаваля температура теплоносія "Т" та тиск "Р" різко падають, його стан змінюється (із рідкого в газоподібний), а швидкість "М" його пари збільшується в зоні пришвидшення сопла Лаваля. Отже, кінетична енергія теплоносія значно збільшується (пропорційно квадрату швидкості), що викликає ефективну роботу парової турбіни (7) - обертання. Обертання турбіни передається сгенератору (8) та виробляється електроенергія. Із турбіни (7) конденсаційного типу спрацьована пара теплоносія проходить через конденсатор (9), повертається в рідкий стан, та рідина повертається в низхідну трубу за допомогою насоса (5). Тривалість/частота замикання-відмикання керованого клапана (10) в зазначеному процесі регулюється (механічно або автоматично, наприклад, за допомогою комп'ютера) таким чином, щоб тривалість/частота його замикання-відмикання відповідала параметрам компонентів енергетичного пристрою (об'єму висхідних та низхідних труб та теплообмінника, отже, об'єму теплоносія в системі; режиму та продуктивності насоса; характеристикам геотермального джерела; конфігурації сопла тощо) з метою досягнення максимально можливої кінетичної енергії теплоносія, "що впав" на турбіну. З метою регулювання цього клапана емпірично досягається оптимальний режим та установка геотермального енергетичного пристрою для максимального ефекту (хоча теоретичний розрахунок такого режиму цілком можливий). Такий регульований енергетичний пристрій напевно може бути "відкалібрований" лише після періодичного ремонту або інших робіт по технічному обслуговуванню.
У відмітній частині пунктів формули винаходу вказані суттєві ознаки та досягнуті результати, що мають наступний причинно-наслідковий зв'язок:
У геотермальному енергетичному пристрої (наприклад, в електростанції) примусового конвективного циклу теплообмін відбувається всередині стовбура геотермальної свердловини в надрах землі (див. фіг. 1), а не на поверхні землі. З цією метою можна використовувати як існуючі стовбури гідротермальної (з гарячою водою) свердловини (1), так і петротермальні (так звані сухі, пусті, наприклад, спрацьовані нафтові або природно-газові) свердловини.
У стовбурі геотермальної (петротермальної або гідротермальної) свердловини, закладеній в місці виходу на поверхню землі (13), з поверхні землі (2) спускаються дві труби: низхідна (4) та висхідна (3) труби. У глибині стовбура свердловини ці дві труби з'єднані одна з одною за допомогою теплообмінника (б) таким чином, що рухомий теплоносій за допомогою насоса (5) переходить в низхідну трубу; пройшовши теплообмінник, він переходить у трубу, що піднімається. По всій довжині низхідної труби установлено декілька механічних зворотних клапанів (12), які проводять теплоносій (у рідкому стані) лише в одному напрямку.
Теплообмінник, низхідна та висхідна труби мають бути вироблені з термостійкого та стійкого до тиску матеріалу. Рухомий теплоносій (робоче тіло) є аналогічним робочому тілу, що використовується в геотермальних електростанціях із бінарним циклом. Вищеописана інфраструктура являє собою підземну частину цього винаходу. З метою збільшення стимуляції фазового переходу бінарного теплоносія, а також коефіцієнта корисної дії системи, в надземній інфраструктурі висхідна труба з'єднується з турбіною за допомогою так званого "імпульсного пришвидшувача" (фіг. 2), який складається з керованого (наприклад, електромагнітного) клапана (10) та сопла (11) Лаваля. Керований клапан працює ("пульсує" - відкривається та закривається) з деякою частотою. Клапан має "пульсувати" з такою тривалістю/частотою, яка забезпечить резонансне збільшення кінетичної енергії газу із сопла (пари теплоносія). Відомо, що кінетична енергія прямо пропорційна квадрату швидкості Е-0,5тм2. Отже, резонансне збільшення швидкості теплоносія приведе до резонансного збільшення кінетичної енергії, що, в свою чергу, дає різке підвищення коефіцієнта корисної дії електростанції. Що стосується самої резонансної частоти, то вона визначається частотою коливань газу (теплоносія, бінарного робочого тіла), що виходить в сопло, що, в свою чергу, залежить від багатьох факторів, в тому числі: геометрії сопла та клапана, обраного робочого тіла, різниці між тиском (у висхідній трубі та турбінному відсіку), температури робочого тіла у висхідній трубі, характеристик геотермального джерела тощо.
Той факт, що вихід розпиленого газу із клапана має певну частоту коливань та її можна теоретично вирахувати, підтверджується такими джерелами:
Зо пОру/Лумли гапетоптаспі-їесппоіодіє.сг/еп. 40.пІті, пОр/Лимли.пепетааднаї.ги/епс/
Замкнений керований клапан (10), насос (5) та механічний зворотний клапан (клапани) (12) низхідної труби дозволяють створювати такий тиск, за якого теплоносій залишається рідким, незважаючи на значне перевищення температури кипіння в теплообміннику (б) та висхідній трубі (3).
Отже, відкриття керованого клапана (10) через різницю тиску між висхідною трубою та турбінним відсіком (де є атмосферний тиск) визначає фазовий перехід теплоносія (імітацію "мікровибуху"), утворюючи ударну хвилю. Резонансне збільшення кінетичної енергії ударної хвилі описане вище.
Наземна інфраструктура, за виключенням камери теплообмінника, "імпульсного пришвидшувача" та супутніх конструкцій, подібна до існуючої інфраструктури геотермальних електростанцій із бінарним циклом. Відповідно, на поверхні землі (2) представлені насос (5) - з метою закачування теплоносія в низхідну трубу (4), турбіна (7) - прикріплена за допомогою "імпульсного пришвидшувача" (фіг. 2) до висхідної труби, необхідний конденсатор (9) - для охолодження теплоносія із турбіни (для переведення його в рідкий стан) та генератор (8) - для вироблення електроенергії.
Перенос процесу теплообміну під землю та додавання імпульсного пришвидшувача до турбінного відсіку дає наступні переваги: 1) реалізований прямий доступ до необмеженого джерела енергії що дозволяє електростанції збільшувати свою потужність за рахунок збільшення об'єму теплоносія; 2) розміщення електростанцій у стовбурах петротермальної свердловини можливе навіть в місцях, де немає гідротермальних природних ресурсів; 3) немає необхідності в додатковому свердлінні стовбура свердловини (найбільш дорогої частини геотермальної електростанції) для закачування води в підземні горизонти та, відповідно, відпадає необхідність у витратах на закачування використаної води в грунт; 4) відсутні втрати гідротермальних ресурсів; 5) сірководень більше не розпилюється в атмосферу, та немає необхідності створювати інфраструктуру для утилізації токсичних та легкозаймистих мінералів та газів; б) за рахунок економії наземної інфраструктури, відбувається економія земельних ресурсів, 60 необхідних для електростанції;
7) підвищується коефіцієнт корисної дії геотермальних електростанцій.
Винахід усуне деякі фактори, що перешкоджають широкому використанню геотермальної енергії. Отже, буде широко застосована відновлювана, необмежена, цілодобова, екологічна геотермальна електрична та теплова генерація з економічними, екологічними та соціальними перевагами, що випливають.
Винахід буде сприяти значному збільшенню виробництва відновлюваної, безперебійної, цілодобової, "зеленої", економічної електричної та теплової енергії. Підвищення доступності відповідного продукту (електроенергії та тепла) для широкого кола населення, а також для організації економічних теплиць та холодильних господарств там, де це дорого.

Claims (5)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Геотермальний енергетичний пристрій, який містить низхідну та висхідну труби, розміщені в стовбурі свердловини, однобічно закритому лише з поверхні землі, які заповнені рідким 15 теплоносієм та з'єднані одна з одною за допомогою теплообмінника в глибині стовбура свердловини, при цьому низхідна труба оснащена щонайменше одним або декількома послідовними механічними зворотними клапанами, та на низхідній трубі на поверхні землі також установлений насос для подачі вниз теплоносія та конденсату його пари, та кінець висхідної труби на поверхні землі з'єднаний із паровою турбіною, яка, в свою чергу, з'єднана із вказаним 20 насосом за допомогою трубопроводу та конденсатора пари для конденсації та подачі в насос спрацьованої пари, що пройшла через турбіну, який відрізняється тим, що кінець висхідної труби з'єднаний із турбіною за допомогою імпульсного пришвидшувача, який складається з керованого клапана, призначеного для перетворення теплоносія із рідкого в газоподібний стан, пристрою керування, який керує тривалістю та частотою відкриття-закриття клапана з метою 25 генерування коливань пари теплоносія за резонансної частоти, та сопла, спрямованого в турбіну, яке пришвидшує пару теплоносія, яка розпилюється через клапан.
2. Геотермальний енергетичний пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що вказане сопло виконане у вигляді "сопла Лаваля".
З. Геотермальний енергетичний пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що клапан Зо імпульсного пришвидшувача на кінці висхідної труби виконаний у вигляді електромагнітного або електромеханічного керованого клапана.
4. Геотермальний енергетичний пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що турбіна на кінці висхідної труби виконана у вигляді парової турбіни конденсаційного типу.
5. Геотермальний енергетичний пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що як теплоносій 35 використовується речовина з низькою температурою випаровування, наприклад ізобутан або суміш ізобутану та ізопентану.
UAA202005632A 2018-02-06 2019-01-25 Геотермальний енергетичний пристрій UA127718C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GEAP201814694A GEP20196972B (en) 2018-02-06 2018-02-06 Geothermal energy device
PCT/GE2019/050001 WO2019155240A1 (en) 2018-02-06 2019-01-25 Geothermal energy device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA127718C2 true UA127718C2 (uk) 2023-12-13

Family

ID=65818548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA202005632A UA127718C2 (uk) 2018-02-06 2019-01-25 Геотермальний енергетичний пристрій

Country Status (28)

Country Link
US (1) US11585527B2 (uk)
EP (1) EP3737839B1 (uk)
JP (1) JP7282805B2 (uk)
CN (1) CN112154256B (uk)
AU (1) AU2019219423A1 (uk)
BR (1) BR112020016055A2 (uk)
CA (1) CA3090635A1 (uk)
CY (1) CY1125415T1 (uk)
DK (1) DK3737839T3 (uk)
EA (1) EA038563B1 (uk)
ES (1) ES2899700T3 (uk)
GE (1) GEP20196972B (uk)
HR (1) HRP20211760T1 (uk)
HU (1) HUE057128T2 (uk)
IL (1) IL276544A (uk)
LT (1) LT3737839T (uk)
MA (1) MA51572A (uk)
MD (1) MD3737839T2 (uk)
MX (1) MX2020008269A (uk)
PH (1) PH12020551188A1 (uk)
PL (1) PL3737839T3 (uk)
PT (1) PT3737839T (uk)
RS (1) RS62668B1 (uk)
SA (1) SA520412582B1 (uk)
SI (1) SI3737839T1 (uk)
UA (1) UA127718C2 (uk)
WO (1) WO2019155240A1 (uk)
ZA (1) ZA202005089B (uk)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11592009B2 (en) 2021-04-02 2023-02-28 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power at a drilling rig
US11493029B2 (en) 2021-04-02 2022-11-08 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power at a drilling rig
US11421663B1 (en) 2021-04-02 2022-08-23 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power in an organic Rankine cycle operation
US11486370B2 (en) 2021-04-02 2022-11-01 Ice Thermal Harvesting, Llc Modular mobile heat generation unit for generation of geothermal power in organic Rankine cycle operations
US11326550B1 (en) 2021-04-02 2022-05-10 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods utilizing gas temperature as a power source
US11644015B2 (en) 2021-04-02 2023-05-09 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power at a drilling rig
US11480074B1 (en) 2021-04-02 2022-10-25 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods utilizing gas temperature as a power source
US11293414B1 (en) 2021-04-02 2022-04-05 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power in an organic rankine cycle operation
US11280322B1 (en) 2021-04-02 2022-03-22 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems for generating geothermal power in an organic Rankine cycle operation during hydrocarbon production based on wellhead fluid temperature
US20240280086A1 (en) * 2021-12-13 2024-08-22 Scinet Company Ltd. Coaxial circulation power generation device and coaxial circulation power generation method
WO2024079806A1 (ja) * 2022-10-11 2024-04-18 株式会社サイネットカンパニー 発電装置及び発電方法

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB318486A (en) * 1928-09-03 1930-06-19 Bbc Brown Boveri & Cie Improvements in and relating to governors for turbines and compressors
US3470943A (en) 1967-04-21 1969-10-07 Allen T Van Huisen Geothermal exchange system
GB1255154A (en) * 1968-10-01 1971-12-01 British Internal Combust Eng Improvements in and relating to turbines driven by a pulsating flow of gases
US3999787A (en) * 1972-04-17 1976-12-28 Fast Load Control Inc. Method of effecting fast turbine valving for improvement of power system stability
US3857244A (en) * 1973-11-02 1974-12-31 R Faucette Energy recovery and conversion system
US3975912A (en) 1974-11-25 1976-08-24 Clarence Kirk Greene Geothermal dual energy transfer method and apparatus
US4043129A (en) * 1976-05-05 1977-08-23 Magma Energy, Inc. High temperature geothermal energy system
US4358930A (en) * 1980-06-23 1982-11-16 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method of optimizing performance of Rankine cycle power plants
US4551979A (en) * 1981-05-11 1985-11-12 Soma Kurtis Method and apparatus for a thermodynamic cycle by use of distillation
JPS63173806A (ja) * 1987-01-12 1988-07-18 Fuji Electric Co Ltd ト−タルフロ−タ−ビンの出力制御方法
JPS6434402U (uk) * 1987-08-25 1989-03-02
AT501418B1 (de) * 2005-03-11 2008-08-15 Delunamagma Ind Gmbh Injektor-geladene gasturbine mit atmosphärischer feststofffeuerung und rekuperativer abwärmenutzung
DE102007003801A1 (de) * 2007-01-25 2008-07-31 Compact Dynamics Gmbh Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie aus der Abgaswärme einer Verbrennungsmaschine eines Kraftfahrzeuges, und Verfahren zur Gewinnung elektrischer Energie aus der Abgaswärme einer Verbrennungsmaschine eines Kraftfahrzeuges
RU2008114536A (ru) 2007-04-11 2009-10-20 Николай Петрович Касаткин (BY) Способ получения механической энергии от теплоты земных недр
SE531238C2 (sv) * 2007-07-23 2009-01-27 Bengt H Nilsson Med Ultirec Fa Förfarande och arrangemang för energiomvandling av värme
US8708046B2 (en) * 2007-11-16 2014-04-29 Conocophillips Company Closed loop energy production from geothermal reservoirs
RU2008111435A (ru) 2008-03-27 2009-10-10 ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "БРАВО Технолоджиз" (RU) Способ тепломассообмена
US20090277152A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-12 Ronald Steven Sutherland Quasi-isobaric heat engine
FI20085775A0 (fi) 2008-08-15 2008-08-15 Are Oy Maalämpöjärjestelmä ja menetelmä
RU84922U1 (ru) 2009-03-24 2009-07-20 Учреждение Российской Академии Наук Объединенный Институт Высоких Температур Ран (Оивт Ран) Геотермальная энергоустановка
DK177209B1 (en) * 2010-08-31 2012-07-02 Yellow Shark Holding Aps A power Generation System
EP2649311B1 (en) * 2010-12-10 2018-04-18 Schwarck Structure, LLC Passive heat extraction and power generation
IT1404127B1 (it) 2011-02-25 2013-11-15 Bonfiglio Sistema per estrarre calore da rocce calde ed impianto geotermico
RU2011121001A (ru) 2011-05-25 2012-11-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Устройство преобразования геотермальной энергии земли в электрическую энергию
US9074794B2 (en) * 2011-06-12 2015-07-07 Blade Energy Partners Ltd. Systems and methods for co-production of geothermal energy and fluids
JP5751987B2 (ja) 2011-08-25 2015-07-22 富士電機株式会社 スケール抑制方法及び地熱発電装置
DE202013101546U1 (de) * 2013-04-11 2013-05-15 Ming Lu Eine auf einem Wärmerohr basierende Erdwärmestromerzeugungsanlage
CN103422919B (zh) * 2013-07-19 2015-03-11 高椿明 一种喷水注入式脉冲蒸汽发电系统及方法
WO2015132404A1 (en) 2014-03-07 2015-09-11 Vito Geothermal plant using hot dry rock fissured zone
US20150330670A1 (en) 2014-05-16 2015-11-19 Richard L. Wynn, Jr. System and method for utilizing oil and gas wells for geothermal power generation
JP5791836B1 (ja) * 2015-02-16 2015-10-07 俊一 田原 沸騰水型地熱交換器および沸騰水型地熱発電装置
GB201518833D0 (en) * 2015-10-23 2015-12-09 Univ Newcastle Free piston engine power plant
RU2621440C1 (ru) 2015-12-15 2017-06-06 Левон Мурадович Мурадян Устройство для превращения геотермальной энергии в электрическую энергию
GB2561837A (en) * 2017-04-24 2018-10-31 Hieta Tech Limited Turbine rotor, turbine, apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
AU2019219423A1 (en) 2020-09-10
US11585527B2 (en) 2023-02-21
PL3737839T3 (pl) 2022-01-10
CN112154256A (zh) 2020-12-29
EA202091861A1 (ru) 2020-10-26
HRP20211760T1 (hr) 2022-02-18
SA520412582B1 (ar) 2022-04-18
CY1125415T1 (el) 2023-03-24
EP3737839A1 (en) 2020-11-18
JP7282805B2 (ja) 2023-05-29
EA038563B1 (ru) 2021-09-15
JP2021512255A (ja) 2021-05-13
IL276544A (en) 2020-09-30
PT3737839T (pt) 2021-11-29
DK3737839T3 (da) 2021-11-15
ES2899700T3 (es) 2022-03-14
CA3090635A1 (en) 2019-08-15
SI3737839T1 (sl) 2022-04-29
GEP20196972B (en) 2019-05-27
WO2019155240A1 (en) 2019-08-15
CN112154256B (zh) 2023-03-03
ZA202005089B (en) 2021-08-25
LT3737839T (lt) 2022-02-10
US20220049846A1 (en) 2022-02-17
PH12020551188A1 (en) 2021-08-16
BR112020016055A2 (pt) 2020-12-08
RS62668B1 (sr) 2021-12-31
HUE057128T2 (hu) 2022-04-28
MX2020008269A (es) 2020-09-21
MA51572A (fr) 2020-11-18
EP3737839B1 (en) 2021-08-18
MD3737839T2 (ro) 2022-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA127718C2 (uk) Геотермальний енергетичний пристрій
US4054176A (en) Multiple-completion geothermal energy production systems
US3757516A (en) Geothermal energy system
US3957108A (en) Multiple-completion geothermal energy production systems
US8650875B2 (en) Direct exchange geothermal refrigerant power advanced generating system
US3274769A (en) Ground heat steam generator
US4044830A (en) Multiple-completion geothermal energy production systems
US5058386A (en) Power generation plant
Rudiyanto et al. Preliminary analysis of dry-steam geothermal power plant by employing exergy assessment: Case study in Kamojang geothermal power plant, Indonesia
US20200072199A1 (en) System for the non conventional production of electrical power from a geothermal source and relevant party
US4051677A (en) Multiple-completion geothermal energy production systems
JPS647227B2 (uk)
CN201858096U (zh) 万米单深井重力真空辅助热管循环干热岩发电装置
Shmeleva Geothermal energy production from oil and gas wells
Alkhasov et al. Harnessing the geothermal resources of sedimentary basins for electricity production
US20050050892A1 (en) Gravity condensate and coolant pressurizing system
JPS6158668B2 (uk)
Kukurugyová et al. Comparison of working fluids for ORC geothermal power plant ĎURKOV
CA3204575A1 (en) Systems and methods for heat management for cased wellbore compressed air storage
JP2012518117A (ja) 流体および電気の自律的な産生システムおよび方法
Anderson Jr et al. Low Temperature Heat Source Utilization Current and Advanced Technology
Thomas Energy for hundreds of years!
JPH03145577A (ja) 熱水発電プラントの蒸発装置
IL38140A (en) Geothermal energy system
JPS58144674A (ja) 熱エネルギを機械エネルギに変換する方法