FOPPE, Werner (Siegstrasse 12, Geilenkirchen, 52511, DE)
| Patentansprüche
1. Verfahren zur Schaffung und/oder Betreibung einer SC(super-critical)- GeoSteamanlage insbesondere in Kombination mit SC-Wärme-Kraftwerk und Druckwasser-Kraftwerk mittels mehrerer, insbesondere durch ein Metallschmelze-Bohrverfahren erstellter Bohrlochschächte, die jeweils eine aus dem Metallschmelze-Medium kontinuierlich entstandene Bohrloch- Metallverschalung aus einem Guss aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrlochschächte (1 ,2) in Tiefen niedergebracht werden, in denen superkritische Bedingungen vorherrschen und die voneinander entfernten Bohrlochschächte (1 ,2) im unteren Schachtbereich, insbesondere im Schachttiefsten untereinander durch Rissformationen (5a) verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich der Bohrlochschächte (1 ,2) Sollbruchstellen (5b), insbesondere horizontal angelegte Sollbruchstellen (5b) in die Bohrlochverschalung in definierten Abständen von einander eingelassen werden.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrlochschächte (1 ,2) an der Oberfläche mittels wenigstens einer Hochdruckleitung zu einem geschlossenen System verbunden werden, insbesondere wobei die wenigstens eine Hochdruckleitung Hochdruckventile und/oder Hochdruckpumpen aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrlochschächte mit Wasser befüllt werden, so dass durch den aufgebauten hydrostatischen Druck, insbesondere unter Druckerhöhung mittels Hochdruckpumpen, die Sollbruchstellen aufbrechen und zwischen den Bohrlochschächten durch horizontal liegende insbesondere elliptische Rissflächen in definiert übereinander liegenden Abständen ein untereinander verbundener Rissflächenstapel gebildet wird, der als ein Geo-Wärmetauscher (5) (SSB) und/oder Primärwärmetauscher genutzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Schaffung des Primärwärmetauschers (5) ein geschlossenes Wärme- und Druckproduktions-System aufgebaut wird.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch wenigstens einen Bohrlochschacht ein Injektionsschacht zur Förderung von Fluid, insbesondere Wasser oder CO2, in das Erdreich gebildet wird und durch wenigstens einen weiteren Bohrlochschacht ein Produktionsschacht zur Förderung von superkritischen Fluid aus dem Erdreich gebildet wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärme-Kraftwerk durch zwei Produktionsschächte und einen mittig dazwischen angeordneten Injektionsschacht gebildet wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umwälzung des oder der Fluide ein natürlicher durch die Schwerkraft angetriebener Kreislauf gebildet wird, bei dem Fluid in wenigstens einem Injektionsschacht durch die Schwerkraft nach unten sinkt und superkritisches Fluid mit verringerter Dichte in wenigstens einem Produktionsschacht aufsteigt, insbesondere wobei es in mindestens einem Produktionsschacht einen Sekundärwärmetauscher durchströmt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Umpolung der Hochdruckpumpen (9) und durch Wärmeentzug aus dem superkritischen Primärkreislauf der Produktionsschächte (2) über Sekundärwärmetauscher (7) in den beiden .Kessel'-Druckschächten (6) sowie durch Druckabbau über die Druckwasserturbinen (9) der natürliche Produktionskreislauf in Gang gesetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kaltwassersäule (3) im Injektionsschacht (1) und die Heißwassersäulen (4) in den Produktionsschächten (2) aufgrund der unterschiedlichen Dichte bei Einsatz der Druckwasserturbinen (9) hinter den Druckköpfen der Produktionsschächte (2), einen Schwerkraft betriebenen Naturzwangskreislauf unterhalten.
11.Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Druck der Kaltwassersäule (3) über die Wärmetauscherflächen im (SSB) Geo-Wärmetauscher (5) das Kaltwasser- Hochdruck-Fluid in ein superkritisches Heißwasser-Hochdruck-Fluid gewandelt und in die Produktionsschächte (2) gefördert wird.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das superkritische Fluide des Primärkreislaufs in den Produktionsschächten (2) seine Wärme an Sekundärwärmetauscher (7) zur Strom- Kraft- oder zur Prozessdampf- und/oder Wärmeproduktion abgibt.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Wärmeentzug über die Sekundärwärmetauscher (7) im oberen Teil des .Kessel'-Druckschachts (6) aus superkritischem Primär-Fluid wieder unterkritisches und ausgekühltes Primärfluid wird, aber noch den gleichen Druck wie das superkritische Fluid besitzt.
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Primär-Fluide (SC-GeoSteam) durch Wärmeentzug über die Sekundärwärmetauscher (7) im SC- Wärmekraftwerk Strom- oder Kraft erzeugt und aus dem verbliebenen Druck im Primär-Fluid am Kopf der Produktions- bzw. .Kessel'- Druckschächte über Druckwasserturbinen (9), insbesondere in einem Druckwasser-Kraftwerk, zusätzlich Strom oder Kraft gewonnen wird.
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid, insbesondere Wasser des Primärkreislaufs im Injektionsschacht (1) in Flüssigphase und in den Produktionsschächten (2) bis in den Bereich der Sekundär-Wärmetauscher (7) superkritisch vorliegt.
16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Außenwelt geschlossene Primärkreislauf im Injektionsschacht (1) ein Schwerkraft betriebener Zwangskreislauf ist und in den Produktionsschächten (2) ein zusätzlich durch Wärmeausdehnung betriebener Zwangskreislauf wird, der zur Einsparung der Pumpenergie führt, mit der das kalte Fluide (3) durch den Geo- Wärmetauscher (5) und das dabei superkritisch gewordene Fluid durch die Produktionsschächte (2) und durch die .Kessel'-Druckschächte (6) sowie wieder als unterkritisches Hochdruck-Fluide durch die Druckwasserturbinen (9) getrieben wird.
17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid der Sekundärwärmetauscher (7) CO2 verwendet wird, insbesondere wobei die hohe Wärmekapazität von SC- CO2 unter Druckzunahme zur drastischen Reduzierung der Anlagen und Komponentengröße führt.
18. SC(super-critical)-GeoSteamanlage, insbesondere in Kombination mit einem Druckwasser-Kraftwerk dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere, insbesondere drei durch ein Metallschmelze-Bohrverfahren erstellte Bohrlochschächte aufweist, die jeweils eine aus dem Metallschmelze-Medium kontinuierlich entstandene Metall-Bohrloch- Verschalung aus einem Guss aufweisen, wobei die Bohrlochschächte (1 ,2) in Tiefen niedergebracht sind, in denen superkritische Bedingungen vorherrschen und die voneinander entfernten Bohrlochschächte (1 ,2) im unteren Schachtbereich, insbesondere im Schachttiefsten untereinander durch Rissformationen (5a) verbunden sind.
19. SC-GeoSteamanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Primärkreislauf mit einem durch die Rissformationen (5a) gebildeten Geo-Wärmetauscher, wenigstens einem Injektionsschacht (1) und wenigstens einem Produktionsschacht (2), insbesondere mit Druckwasserturbinen (9) einen geschlossenen Produktionsprozess mit Wasser als Fluid bildet und ein Sekundärkreislauf mit Sekundärwärmetauscher (7) in dem wenigstens einen Produktionsschacht (2) einen geschlossenen Produktionskreislauf, insbesondere mit CO2 als Fluid bildet.
20. SC-GeoSteamanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sekundärkreislauf Hochdruckturbinen (12), Generatoren (13), Kompressoren (14) und Kühlung (15) angeordnet sind.
21. SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-verschalten Bohrschächte so starke Druckgussverschalung haben, dass sie bis auf Bereiche vorgesehener Sollbruchstellen dem hydrostatischen Fluiddruck standhalten.
22. SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der untere Bereich der Bohrschächte (1 , 2) Sollbruchstellen in der Bohrlochverschalung (5b) aufweist, die in definierten Abständen von einander eingelassen und radial angelegt sind, insbesondere in Form von Perforation.
23. SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Bereich der Bohrlochschächte (1 , 2) Sollbruchstellen in der Bohrlochverschalung (5b) aufweist, die in definierten Abständen von einander eingelassen und vertikal angelegt sind, wo die Minimalspannung des Gebirges vertikal verläuft.
24.SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass nach Fertigstellung der Bohrschächte eine Hochdruckleitung die Druckköpfe der Injektions- und Produktionsschächte (1 , 2) untereinander zu einem geschlossenen System derart verbindet, dass durch Hochdruckturbinen (9) als Hochdruckpumpen alle, insbesondere drei Schächte (1 , 2) gleichmäßig mit Wasserhochdruck zur Erstellung von Rissformationen (5) zwischen den Schächten beaufschlagbar sind.
25.SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass über den geschlossenen Druckwasser- Primärkreislauf aus Injektions- und Produktionsschächten (1 , 2) unter Druckerhöhung, insbesondere von einigen 100 bar, durch die Hochdruckpumpen (9) zusätzlich zum hydrostatischen Druck über die Sollbruchstellen (5b) ein Geo-Wärmetauscher (5) (SSB) im Tiefengestein erstellbar ist.
26. SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Geo-Wärmetauscher (5) (SSB) oder Primärwärmetauscher aus horizontal liegenden, insbesondere elliptischen Rissflächen in definiert übereinander liegenden Abständen einen untereinander verbundener Rissflächenstapel bildet, der die Aufheizung des Fluides aus dem Injektionsschacht und die Weiterleitung des superkritischen Fluides in die Produktionsschächte ermöglicht.
27. SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektionsschacht (1) mit seiner Kaltwasserdrucksäule (3) als Schwerkraftquelle und der Primärwärmetauscher (5) als Wärmequelle die Motoren eines geschlossenen Wärme- und Druckproduktionssystems sind.
28. SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass über den geschlossenen Druckwasser- Primärkreislauf aus Injektions- und Produktionsschächten (1 , 2) in Produktionspausen, bei Nutzung von Druckwasserturbinen (9) als Hochdruckpumpen und Einsatz von Hochdruckventile (10), unter Druckerhöhung eine bessere Durchgängigkeit alter Rissflächen oder die Erweiterung des Geo-Wärmetauschers (5) ermöglicht wird.
29. SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene Druckwasser- Primärkreislauf mit seinem superkritischen Fluid, im Geo-Wärmetauscher (5) ständig die verfügbare Wärmekapazität erhöht und insbesondere sich im Tiefsten des SSB mit dem höchsten Druck und der höchsten Temperatur sich selbsttätig über die ursprüngliche Größe hinaus erweitert.
30. SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Produktionsschacht als .Kessel'-Druckschacht (6) zur Unterbringung der Sekundärwärmetauscher (7) in-situ ausgebildet ist, insbesondere die Sekundärwärmetauscher (7) dadurch größer bauen, die aufwändigen Druckkesselwandungen an der Oberfläche installierter Druckkessel eingespart und die Wandungen trotz deutlich höherer Arbeitsdrucke im Primär- und Sekundärkreislauf moderater auszulegen sind, da der höhere Innendruck durch den höheren Außendruck, insbesondere bedingt durch die Schachtwände, kompensiert wird und umgekehrt.
31. SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwärmetauscher (7) mit unterschiedlichen Fluiden betreibbar sind, insbesondere mit einem SC-CO2 Fluid.
32. SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass der Geo-Primärkreislauf mit unterschiedlichen Fluiden betreibbar ist, insbesondere mit Wasser als Fluid.
33. SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwasserturbinen (9) mit Generatoren auf gleicher Welle angeordnet sind und durch Umpolung aus den Generatoren Motoren und aus den Druckwasserturbinen Hochdruckpumpen werden, deren Leistung zur ,Hydro-Frac'-Arbeit nutzbar ist.
34. SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sekundär-Dampfkreislauf durch Wärmeentzug aus dem Geo-Primärkreislauf ein SC-Dampfkraftwerk betreibt.
35.SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sekundär-CO2-Kreislauf ein SC-CO2- Wärmekraftwerk mit Rekompressions-Kreislauf über Rekuperatoren und zusätzlichen Rekompressions-Kompressor betreibt.
36. SC-GeoSteamanlage nach einem der vorherigen Ansprüche 18 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der überdruck des Primärkreislaufs im oberen Teil der .Kessel'-Druckschächte nach Wärmeentzug durch die Sekundärwärmetauscher (7) über Druckwasserturbinen (9) durch Konversion als Strom oder Kraft zu nutzen ist. |
Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von SC- GeoSteam in Kombination mit SC-Wärme- und Druckwasser-Kraftwerke
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaffung und/oder Betreibung einer SC(super-critical)-GeoSteam-Anlage, insbesondere in Kombination mit einem SC- Wärmekraftwerk und einem SC-Druckwasser-Kraftwerk mittels mehrerer, insbesondere durch ein Metallschmelze-Bohrverfahren erstellter Bohrlochschächte, die jeweils eine aus dem Metallschmelze-Medium kontinuierlich erstellte Bohrloch-Metallverschalung aus einem Guss aufweisen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine SC-GeoSteam-Anlage.
Die Niederbringung von sogenannten SuperTief-Bohrschächten, insbesondere mit gleichbleibend großen Bohrlochdurchmessern bis zum Bohrziel ist als Metallschmelze-Bohrverfahren aus der EP 1 157 187 B1 bekannt. Der Offenbarungsgehalt dieser Veröffentlichung wird hiermit unter Bezugnahme inkorporiert. Solche Bohrungen die durch das Metallschmelzemedium eine Metall- Verschalung aufweisen, können bevorzugt Vorort, wo der benötigte Energiebedarf anfällt, bzw. die Energieverteilungsinfrastruktur vorhanden ist, erstellt werden,
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wodurch eine dezentrale Energieversorgung ohne aufwendiges Verbundnetz möglich wird.
Weiterhin ist das HDR- (HotDryRock)-Verfahren bekannt, welches heißes, trockenes Gestein in vulkanischen Gebieten oder Bruchzonen nutzt, in denen das heiße Gestein relativ nahe (3000 - 5000 m) unterhalb der Oberfläche liegt, so dass diese heißen Gesteinsregionen noch gerade unter ökonomischen Bedingungen mit herkömmlicher Bohrtechnik erschlossen werden können. Ungünstigerweise verläuft die Minimalspannung des Gebirges in vulkanischen Regionen und Bruchzonen mit hohen Temperaturanomalien jedoch vertikal, so dass auch die durch Hydro-Frac erzeugten Rissflächen im heißen Gestein vertikal verlaufen und die Rissflächen benachbarter Bohrlöcher sich damit in der Regel nicht schneiden und ein Wärmeaustausch über eingepumptes Wasser in Form eines Loops nur über Zusatzbohrungen oder natürlich vorhandene Rissflächen erfolgen kann sofern vorhanden, was zur Kapazitätsreduzierung des Projekts führt.
Ein anderes Handycap des HDR-Verfahrens ist bedingt durch das .trockene Gestein' wie der Name schon sagt. Wird dies .trockene, heiße Gestein' von natürlichen, weitläufigen Rissen durchzogen, so ist es für die Wärmeproduktion eine Fehlbohrung, da das zur Wärmegewinnung eingepresste Wasser durch die natürlichen Abflüsse zu hohe Verluste zur Folge hat.
Weitere Handycap bestehen im Ziehen von Packer, die zur Durchführung des HydroFrac im unteren Bohrlochteil zu setzen sind, deren Entfernung jedoch oft misslingt und Neubohrung oder Umgehungsbohrungen erfordert. Druckbegrenzung durch Packer und der nicht hochdruckfesten Bohrlochverschalung ist ein weiteres Problem, wie HydroFrac-Test in der KTB- Tiefbohrung in Deutschland zeigten. (GEOwissenschaften 13. Jahrgang, April 1995)
Weiterhin liegt die Begrenzung des HDR-Verfahrens und anderer Verfahren zur Nutzung der Geothermenergie darin, dass sie auf die gegenwärtig rückständige
Bohrtechnologie abstellen, deren Kosten mit der Tiefe exponentiell zunimmt bei abnehmendem Bohrlochdurchmesser und damit kein superkritisches Wasser mit hoher Enthalpie zur Energieproduktion kostengünstig gewonnen werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine SC-Geotherm-Anlage zur Verfügung zu stellen und ein Verfahren zu schaffen, mit dem auf wirtschaftliche Weise Erdwärme aus sehr großen und bislang im Wesentlichen unerschlossenen Tiefen nutzbar zu machen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass erstmals mit dem Metallschmelze-Bohrverfahren nach EP 1157187 B1, US 5,022,788 ein technisch umsetzbares Magnetgleiter-SuperTief-Bohrverfahren zum Einsatz kommt, mit dem in einem kontinuierlichen Schmelzbohrprozess, schnell und kostengünstig produktionsfertige SuperTiefbohrungen mit großem, maßhaltigen Bohrlochdurchmesser z.B. bis in Tiefen von 20 km zu erstellen sind. Beim kontinuierlichen Vortrieb der Magnetgleiter-Schmelzbohranlage wird gleichzeitig aus der als Bohrmedium fungierenden Metallschmelze eine nahtlose Druckguss- Bohrlochverschalung erstellt, die dem Magnetgleiter als .Reaktionsschiene' und Fahrröhre dient.
Diese Druckguss verschalten Bohrlochschächte sind maßgerecht für das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorrichtung zur Nutzung von SC-GeoSteam zur Betreibung von SC-Wärmekraftwerke in Kombination mit Druckwasserkraftwerke.
SuperTief-Bohrschächte oben benannter Art, reichen in 10 - 20 km Tiefe, in der das heiße Gestein sehr kompakt und vorhandene Risse oder Kluftzonen mit SC- Fluide gefüllt sind bzw. in dieser Tiefe eingepumptes Wasser unter den vorherrschenden Temperatur- und Druckbedingungen gleichfalls superkritisch wird und damit einen ca. 10fach höheren Energieinhalt pro m 3 hat, als beispielsweise 250 - 300 0 C heißer Geothermdampf, wie er auf Island zur Verstromung gegenwärtig in Geotherm-Kraftanlagen genutzt wird.
SuperTief-Bohrschächte zur SC-Geosteam-Produktion nutzen erfindungsgemäß vorzugsweise den überwiegenden Teil der Kontinentalkruste, in der die
Minimalspannung der Erdkruste eher horizontal verläuft und somit auch die durch Hydro-Frac künstlich erzeugten Rissflächen im heißen Gestein horizontal verlaufen und sich mit Rissflächen benachbarter SuperTief-Bohrschächte schneiden.
Erfindungsgemäß werden mehrere beispielsweise drei SuperTief-Bohrschächte mit einer produktionsfertigen Druckgussverschalung, z.B. bei einem lichten Durchmesser von 0,5 m in Tiefen niedergebracht, in denen superkritische Bedingungen herrschen, insbesondere wo das heiße Gestein bevorzugt Temperaturen von 500 0 C - 600 0 C erreicht. Die SuperTief-Bohrungen werden so geführt, dass im Schachttiefsten die Bohrlöcher beispielsweise 1000 m von einander entfernt liegen und untereinander durch z.B. stapeiförmig übereinander liegenden Rissformationen, die als Aufheizflächen dienen, verbunden sind.
Durch Schaffung großer Aufheizflächen im heißen Gestein, nach dem bekannten Hydro-Frac Verfahren, wird unter Wasserhochdruck ein großer Wärmetauscher im heißen Tiefengestein erstellt, wie dies erstmals mit dem HDR(HotDryRock)- Verfahren in .Fenton Hill' vom Los Alamos LAB 1977 in Tiefen von etwa 3000 m bei 185°C Gesteinstemperatur erfolgreich demonstriert, woraus ein 140 0 C Fluide in einem binären Sekundärwärmetauscher zur Stromproduktion genutzt wurde.
Die Ausdehnung der durch HydroFrac erzeugten im Wesentlichen ellipsenförmigen Aufheizflächen im heißen Gestein ist proportional zum Bohrlochdurchmesser, insbesondere aber zum erzeugten Wasserhochdruck, womit Druckstabilität der Bohrlochverschalung und die des Packers die Rissflächenausdehnung vorzüglich bestimmt.
Die Erfindung betrifft ferner Vorrichtungen zur Erzeugung eines .Supercritical Subsurface Boiler'(SSB) sowie der Vorrichtung (SSB) selbst, die erfindungsgemäß über mehrere, beispielsweise über drei SuperTief-Bohrschächte eine SC- GeoPower-Produktion im geschlossenen Zwangskreislauf ermöglicht und zur Schaffung großer Primärwärmetauscherflächen im heißen Tiefengestein durch
HydroFrac weder Packer noch aufwendig zu installierender externer Höchstdruckpumpen bedarf.
Zur Schaffung eines .Supercritical Subsurface Boiler'(SSB), bzw. Geo- Wärmetauschers werden erfindungsgemäß alle insbesondere drei SuperTief- Bohrschächte, die mit einer nahtlosen, dicken Druckgussverschalung versehen sind, und beispielsweise einen lichten Durchmesser von je 0,5 m haben und je z.B. einen Kilometer im unteren Teil von einander entfernt liegen, - an der Oberfläche untereinander verbunden und mit zwei Hochdruckventil versehen.
über diese Hochdruckventile werden erfindungsgemäß alle insbesondere drei SuperTief-Bohrschächte durch zwei Hochdruckturbinen(pumpen) mit Wasser gleichzeitig geflutet.
Bei der Produktion der SuperTief-Bohrschächte von beispielsweise 16 km Tiefe werden erfindungsgemäß in einem unteren Bereich, z.B. den unteren 3 Kilometer die Haltemagnete für den Aufbau der Bohrlochverschalung aus der Metallschmelze so eingestellt, dass in entsprechenden Abständen, insbesondere radial, Sollbruchstellen entstehen, die bei einem entsprechend im Schacht aufgebauten Wasserdruck aufbrechen und im umliegenden, heißen Gestein unter Hydrofrac nach Vorgabe der Lage der Sollbruchstellen entsprechend große, übereinanderliegende Rissflächen erzeugen und sich mit den benachbarten Bohrschächten bzw. ihren Rissflächen schneiden. Die Sollbruchstellen sind erfindungsgemäß auch nachträglich über Laser zu erzeugen, die an einem Magnetgleiter montiert sind.
Um erfindungsgemäß einen horizontalen Untergrund-Wärmetauscher (SSB) im Bohrlochtiefsten zu erzeugen, muß der horizontale Druck im Tiefengestein größer sein als der vertikale Druck bzw. größer als der überlagerungsdruck des Gesteins.
Unter einem hydraulischen Druck, der größer als der vertikale Druck ist, öffnen sich horizontale Rissflächen im beaufschlagten Gesteinsbereich, die sich leicht mit Druckerhöhung erweitern, da die zur Verfügung stehenden hohen Druckkräfte pro
Quadratzentimeter auf zwei Seiten des Rissbereichs angreifen und so wie bei einer hydraulischen Presse gewaltige Lasten gehoben werden können.
Erfindungsgemäß kann die Rissflächenausdehnung durch entsprechende Druckerhöhung, die durch die dickwandige, hochdruckstabile Druckgussverschalung erst bedingt ist, in einem weiten Spektrum variiert werden. Die Hauptdruckkräfte können erfindungsgemäß durch den hydrostatischen Eigendruck des Fluids im Injektionsschacht bereitgestellt werden, die z.B. bei einer Kaltwassersäule in einem SuperTief-Bohrschacht in 16 km Tiefe bereits einen Druck von etwa 1600 bar haben und ggfs. nur durch moderaten Zusatzdruck von einigen 100 bar durch Wasserhochdruck-Turbinen oder -Pumpen für die zu leistende ,Frac-Arbeif bereit zu stellen ist.
Erfindungsgemäß kann diese zusätzlich benötigte Druckleistung über zwei interne Wasserhochdruckturbinen (9) bereitgestellt werden, insbesondere die im normalen Produktionsverlauf die verbliebene Druckenergie im GeoSteam-Primärkreislauf an den Druckköpfen der Produktionsschächte von beispielsweise 1000 bar abbauen.
Nach Abgabe der Wärmeenergie des Primär-Fluides(SC-Wasser) - über einen Sekundärwärmetauscher (7) in einem der Schächte, insbesondere an dessen Sekundär-Fluide SC-CO2 - beim durchströmen eines als .Kessel'-Druckschacht (6) bezeichneten Bereichs bleibt der Druck im Primär-Fluide erhalten und kann erfindungsgemäß über die Wasserhochdruck-Turbinen bzw. -Pumpen(9) abgebaut werden.
Werden erfindungsgemäß die beiden Generatoren der Wasserhochdruckturbinen (9) an den Druckköpfen der beiden Produktionsschächte (2) mit Strom beaufschlagt, drehen sich die Turbinen auf gleicher Antriebswelle in umgekehrter Richtung und werden zu Turbinenpumpen.
Erfindungsgemäß können diese Turbinenpumpen zweckmäßig zur Schaffung des GeoWärmetauschers (5) eingesetzt werden, in dem sie von den Druckköpfen aller (drei) SuperTiefbohrschächte den Fluiddruck gleichmäßig erhöhen oder zur späteren Regenerierung und/oder Neuaufschließung des GeoWärmetauschers die
Hochdruckventile (10) an den Druckköpfen der Produktionschächte zu schließen sind und das Hochdruckventil (10) des Injektionsschachts zu öffnen ist.
Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren mit Vorrichtungen wird erstmals eine Energiequelle vielfach genutzt, zum Betreiben von SC-Dampf- bzw. SC-CO2- Kraftwerke und Hochdruck-Wasserkraft-Turbinen zur Stromproduktion, wie auch als Wasser-Hochdruckpumpen zur GeoWärmespeicher Aufschließung per Hydro- Frac.
Von besonderem Vorteile im Vergleich zum H DR-Verfahren ist es somit, dass ohne Probleme auch über den Produktionszeitraum von vielen Jahrzehnten die Wärmetauscherflächen des Geospeichers in Produktionspausen erweitert und/oder erneut geöffnet werden können, in dem einfach der Druck im geschlossenen System der Injektions- und der Produktionsschächte über die Druckwasserturbinen (9), die als Hochdruckpumpen (9) arbeiten, zu erhöhen ist.
Die Erfindung mit Verfahren und Vorrichtung schafft bei Abständen von bspw. 100 Meter zwischen den Sollbruchstellen (5b) in allen drei Tiefbohrschächten in den unteren drei Kilometer ein Stapelpaket, z.B. von 3 x 30 Rissflächen mit einer elliptischen Fläche von je 1300 x 1000 m, die miteinander kommunizieren.
Einer der Schächte, z.B. der mittlerer Schacht kann zweckmäßigerweise die Aufgabe des Injektions- oder Kaltwasser-Druckschachts (1) übernehmen und die anderen (beiden) die Aufgabe des Produktionsschachts (2) mit superkritischem Fluide, wobei die Kaltwassersäule (3) im Injektionsschacht (1) mehrfach schwerer ist als die Druckwassersäulen (4) in den Produktionsschächten mit ihrem superkritischen Fluid.
Im Tiefengesteinsbereich z.B. der unteren 3 Kilometer der (drei) jeweils in 1000 m Abstand von einander entfernt liegenden SuperTief-Bohrschächte entsteht somit ein Stapel übereinander liegender im Wesentlichen elliptischer Rissflächen (5a), die sich treffen bzw. überlappen und dadurch erfindungsgemäß einen Wärmespeicher(SSB) (5) mit gewaltiger Wärmetauscherfläche bilden, (s. Fig. I)
Die Schaffung dieses künstlichen Wärmetauschers (SSB) (5) mit seiner gewaltigen Aufheizfläche ist erfindungsgemäß in dieser Tiefe und bei der großen Rissflächenausdehnung unter dem hohen überlagerungsdruck des Gesteins nur über das o. g. Metallschmelze-Supertief-Bohrverfahren mit seinen starken Druckguss verschalten SuperTief-Bohrschächten (1, 2, 2,) und den vorprogrammierten bzw. nachträglich erstellten Sollbruchstellen (5b) in den unteren Schachtkilometern möglich.
Das Volumen dieses ca. 3 km hohen, 1 km breiten und 3,6 km langen Stapelpakets aus 1300 m x 1000 m elliptischen Rissflächen beträgt etwa 10 km 3 . Der Energieinhalt dieses aufgeschlossenen, heißen Gesteinpakets mit seinem enormen Energieinhalt und unter Berücksichtigung des Wärmeflusses aus dem Erdmantel reicht aus, um etwa 100 Jahre lang ein 1000 MW SC-Kraftwerk zu betreiben, bei einer Reduzierung der Gesteinstemperatur beispielsweise von 700 0 C auf 500 0 C über diesen Produktionszeitraum.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtung eingangs genannter Art bereitzustellen, mit der allerorts eine brennstofffreie, kostengünstige, autarke Energieversorgung zu gewährleisten ist. Damit wird das Problem aller Probleme, eine nachhaltige .globale Energieversorgung' gelöst. Autarke, dezentrale, kostengünstige und brennstofffreie Prozessdampfversorgung ermöglicht für alle Länder eine schnelle, umweltfreundliche Industrialisierung mit Wohlstand für alle.
Die Hauptursache für Kriege -Der Kampf um Energie und Wasser- wäre beseitigt.
SC(super-critical)-GeoSteam 600°C/300bar hat pro m 3 den 10fachen Energieinhalt wie geothermischer Dampf mit 250°C/25bar eines herkömmlichen Geothermkraftwerks.
Herkömmliche Geothermkraftwerke wie auf Island oder Neuseeland mit Parametern wie zuvor genannt, sind dennoch die gegenwärtig kostengünstigste und sauberste Energie im Gegensatz zur Sonnenenergie oder Strom aus heißen Thermalwässern um 100 0 C, bei der die kWh 10fach teuerer ist als aus
Brennstoffkraftwerken. Benötigt werden Alternativenergien mit hoher Wertschöpfung geringem Kapital- und Rohstoffbedarf pro erzeugter kWh, wie die erfindungsgemäße Nutzung von SC-GeoSteam.
SC-GeoSteam ist die saubere und autarke ölersatzenergie für das neue Jahrtausend mit einem noch höherem Wertschöpfungspotential als es das billige Leichtöl ,sweet oil' für das 20. Jahrhundert war. öl war der billige und bequeme Schmierstoff für die Industriestaaten, aus dem der Massenwohlstand der automobilen Gesellschaften bisher geschöpft wurde.
Die Erfindung bietet das technische Instrument für eine .Globale, brennstofffreie Industrialisierung' auf der Grundlage von SC-GeoSteam und ist der Lösungsweg für eine globale Wohlstandsgesellschaft ohne Krieg in Einklang mit der Natur.
Detaillierte Erläuterung von Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von SC- GeoSteam über ein SC-GeoPower-Kraftwerk in Kombination mit einem Druckwasser-Kraftwerk anhand einer Konzeptionsvariante, in der das Fluide des Geo-Primärkreislaufs aus Wasser besteht und das Fluide des Sekundärkreislauf zur Stromproduktion aus SC-CO2:
Erfindungsgemäß können beide geschlossenen Fluidkreisläufe mit Wasser oder anderen Fluiden betrieben werden. Die im Demonstrationsbeispiel genutzten Fluide Wasser und CO2 haben den Vorteil, dass sie im kalten Bereich als Flüssigkeit und im heißen Bereich als superkritische Flüssigkeit genutzt werden können und bei 600 0 C /300 bar Arbeitsdruck und Arbeitstemperatur ein Wirkungsgrad von ca. 50% erreicht wird.
Ein Vorteil von CO2 ist die größere Dichte gegenüber Wasser und der Umstand das der gesamte CO2-Kreislauf zur Stromerzeugung mit Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe superkritisch verläuft und dadurch Turbinen, Wärmetauscher und Kühlung nahezu um eine Größenordnung kleiner bauen als beim Wasser- Dampfkreislauf und entsprechend kostengünstiger ist und sich die Kompressorarbeit des CO2-Kreislaufs entsprechend reduziert.
Ein weiterer Vorteil ist der geringere Materialverschleiß des superkritischen und inerten CO2 und die Möglichkeit, erfindungsgemäß die kleiner bauenden Wärmetauscher in den druckstabilen Produktionsschächten (Kesseldruckschacht (6) des Geokreislauf zu integrieren, wodurch oberirdische, kostenaufwendige Kesselanlagen einzusparen sind, was für die hohen Betriebsdrucke von hoher Bedeutung ist und eine zusätzliche Druckerhöhung im Sekundärkreislauf mit entsprechender Wirkungsgraderhöhung ermöglicht.
Die beiden unterschiedlichen Fluide im Primär- und Sekundär-Kreislauf bieten zudem eine bessere Abhebung der erfindungsgemäßen Nutzung des nach Wärmeentzug abzuarbeitenden Druckwassers der beiden Produktionsschächte im oberen Teil der .Kessel'-Druckschächte über zwei Hochdruckwasserturbinen(9) als absolute Neuheit.
Das erfindungsgemäße SC-GeoSteam-Projekt bietet damit erstmals in der Geschichte der Kraftwerkstechnik die Möglichkeit, eine Energiequelle sowohl zur Betreibung eines Wärmekraftwerks wie auch gleichzeitig zur Betreibung eines Druckwasserkraftwerks zu nutzen.
Superkritisches Wasser(SCW) im Primärkreislauf, wie es im erfindungsgemäßen Verfahren mit Vorrichtungen zum Einsatz kommt, hat hervorragende Eigenschaften, wie es in dem schematisierten Zustandsdiagramm von Wasser die Abb. 2 zeigt:
Das Ende der Koexistenzlinie Wasser/Wasserdampf wird im kritische Punkt KP bei p = 221 bar und T = 374°C erreicht. Oberhalb dieses Punktes liegt Wasser als homogene Fluidphase vor. Das Diagramm zeigt weiterhin den Tripelpunkt TP sowie die verschiedenen Phasen, nämlich l:fest, II: flüssig, III: gasförmig und IV:überkritisch.
Die änderungen der hier wesentlichen physikalischen Eigenschaften beim übergang in dieses Gebiet zeigt Abb. 2 unten in Abhängigkeit von der Temperatur T bei einem konstanten Druck von p = 400 bar.
Man sieht im Diagramm a) eine starke Abnahme der Viskosität η x 10-6 [kg/sm], im Diagramm b) eine moderate Abnahme der Dichte p[g/ml] sowie im Diagramm c) eine signifikante Abnahme der Dielektrizitätskonstante ε. Die geringen Werte der Dielektrizitätskonstante ε und als Folge davon die starke Verminderung der Wasserstoffbrückenbindungen verursachen zusammen mit der Abnahme der Teilchendichte eine hohe Löslichkeit für unpolare Stoffe, wie organische Verbindungen und Gase (02, N2, CO2) so dass Kohlenwasserstoffe im Temperaturbereich von 500 0 C vollständig in SCW gelöst werden. Die Kohlenwasserstofflöslichkeit zeigt schematisch das Diagramm d). Kohlenwasserstoffe kommen im supertiefen Bereich kaum vor und stehen hier nicht zur Diskussion. Wichtiger ist im erfindungsgemäßen Verfahren die Tatsache, dass die Löslichkeit anorganischer Stoffe - schematisch gezeigt in Diagramm e) oberhalb des kritischen Punktes in Richtung Null geht. Die hohe Löslichkeit von Salzen im unterkritischen Bereich als ernstes Korrosionsproblem bei herkömmlicher geothermer Energiegewinnung ist oberhalb des kritischen Punktes mit einem Schlag beseitigt. Es werden keine Salze aus dem Gestein mehr gelöst und im Fluide vorhandene Salze werden ausgefällt, so dass ein nahezu salzfreies Fluide vorliegt. Produktionsschächte (2) samt Anlageninventar werden so nicht durch Salze angegriffen oder beeinträchtigt.
Von besonderem Vorteil ist auch die starke Abnahme der Viskosität, dadurch wird die Reibung im Geo-Wärmetauscher (SSB)Supercritical Subsurface Boiler drastisch reduziert. SCW dringt unter dem hohen statischen Druck in die kleinsten Risse und durchdringt jedes Gestein sogar entlang der Kristallflächen. Desgleichen wird auch die Reibung an den Rohrleitungen und im Produktionsschacht minimiert, wodurch eine hohe Durchflussgeschwindigkeit und minimale Reibungsverluste zu realisieren sind. Die Reibung des Wassers unter superkritischen Bedingungen reduziert sich etwa um den Faktor 1000 und superkritisches Fluide strömt im SSB -GeoWärmetauscher (5) durch die kleinsten Risse im Tiefengestein bereits unter dem hydrostatischem Druck der Kaltwassersäule des Injektionsschachts und die Impedanz im SSB geht gegen Null.
Gleichzeitig wird der Wärmeübergang bei SCW erhöht. So wird bewirkt, dass durch die drastische Reduzierung der Viskosität im superkritischen Fluide die Reibung beim Aufsteigen und Durchfließen des superkritischen Fluids in den Produktionsschächten und an den Rohrbündeln der Sekundärwärmetauscher (7) bei den großen Bohrlochdurchmessern zu vernachlässigen ist.
Die erfindungsgemäße Verwendung von superkritischem CO2 (SC-CO2) als Fluide im Sekundärkreislauf zur Wärmekonversion über eine Hochdruckturbine nutzt den Vorteil, das CO2 unter Druck dichter wird als Wasser, die Wärmekapazität von SC-CO2 unendlich ist und damit die Wärmekapazität pro m 3 im Vergleich zu SC-Wasser größer wird und damit Wärmetauscher, Turbinen, Kompressoren und deren Gebäude drastisch kleiner bauen. (Eine 600 MWth- Turbine im SC-CO2 Cycle mit einem Durchmesser von 120 cm hat nur eine Länge von 60 cm)
SC-CO2 reduziert wegen seiner höheren Dichte die Kompressorarbeit und bedarf keiner aufwendigen Aufbereitung wie bei Wasser für den Sekundärkreislauf. So können Wasseraufbereitungsanlagen wie sie bei einem Sekundärkreislauf mit Wasser nötig sind, bei CO2 als Sekundär-Fluid entfallen.
Im Gegensatz zu SC-Dampfkraftwerke liegt beim SC-CO2 Cycle für alle beteiligten Komponenten vom Wärmetauscher über Turbine bis zum Kompressorteil bereits über 15 jährige Materialerfahrungen bei 65O 0 C / 200 bar vor.
Nach detaillierter Erläuterung der besonderen Eigenschaften von superkritischem Wasser als Primärkreislauf-Fluide und superkritischem CO2 als Sekundärkreislauf-Fluide - noch einige Erklärungen zur schematischen Darstellung des Verfahrens mit Vorrichtungen anhand eines Demonstrationsbeispiels, wie in Fig. I gezeigt.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Demonstrationsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Vorrichtungen zur SC-GeoPower Produktion über ein SC-CO2- Wärmekraftwerk mit zwei z.B. 500 MWel-Turbinen (12) und ein
Druckwasserkraftwerk für zwei Wasserhochdruckturbinen (9) mit z.B. je etwa 50 MWeI Leistung bei maximalem überdruckabbau von 1000 bar im GeoFluid, der an den beiden Druckköpfen der Produktionschächte (2) ansteht, nachdem das GeoFluide des Primärkreislaufs seine Wärme über den Sekundärwärmetauscher (7) im .Kessel'-Druckschacht (6) an das SC-CO2-Fluide im Sekundärkreislauf abgegeben hat.
Der Primärkreislauf mit Wasser als Fluide ist durch einen hinten offenen Pfeil und der Sekundärkreislauf mit CO2 als Fluide durch einen hinten geschlossenen Pfeil gekennzeichnet.
Der übersicht halber ist im linken .Kessel'-Druckschacht (6) nur ein Sekundär- Wärmetauscher (A) eingezeichnet, der vom superkritischen Geo-Fluide umströmt wird. Im realen Produktionsprozess kann der Sekundärwärmetauscher aus einer Kolonne von Wärmetauschern bestehen, wie im rechten , Kessel'-Druckschacht durch die Buchstaben A - E gekennzeichnet, die durch eine einfache Verschlusstechnik ineinander greifen und entsprechend leicht zur Reinigung und Reparatur demontiert werden können.
Der erfindungsgemäße Primärkreislauf umfasst einem geschlossenen Naturzwangskreislauf, der durch Schwerkraft getrieben wird aufgrund der schweren Kaltwassersäule (3) im Injektionsschacht (1) und der leichteren Heißwassersäule (4) in den beiden Produktionsschächten (2).
Der erfindungsgemäße SC-CO2-Sekundärkreislauf in Kombination mit zwei Wärmetauscher (7) integriert in zwei .Kessel'-Druckschächte (6) besteht aus zwei Zwangskreisläufen, die über zwei Kompressoren (14) getrieben sein können, insbesondere die mit beispielsweise 40 0 C/ 300 bar starten, in den Sekundärwärmetauschern (7) auf 600 0 C aufgeheizt und über Turbinen zu Strom oder Kraft abgearbeitet werden.
Der Gesamtwirkungsgrad der Demonstrationsanlage erreicht 50% (Net efficiency)
Die Schaffung eines SSB-GeoWärmetauschers (5) in der Tiefe und der Ausdehnung wird erst über das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorrichtungen wie folgt möglich.
Das o.g. (Metallschmelze-Bohrverfahren)Magnetgleiter-SuperTief-Bohrve rfahren erstellt produktionsfertige SuperTiefbohrschächte mit einer druckstabilen Bohrlochverschalung aus einem Guss nach Bedarf, so dass sie dem hohen Eigendruck der Kaltwassersäule (3) von 1600 bar im unteren Teil des Injektionsschachts (1) und dem hohen Produktionsdruck von beispielsweise 1000 bar auch im oberen Teil der Produktionsschächte (2) standhält.
Diese hohe Druckstabilität der Bohrlochverschalung aus Metallguss vereinfacht die bisherige Schaffung von SSB(GeoWärmetauscher) im heißen Tiefengestein mit Hilfe der Hydro-Frac Technologie grundlegend und macht SuperTief- GeoWärmetauscher, wie im Demonstrationsbeispiel gezeigt erst möglich.
Die z.B. unteren 3 Kilometer der im Demonstrationsbeispiel z.B. 16 km tiefen Injektions- und Produktionsschächte (1 , 2) wird mit radial angelegten Sollbruchstellen versehen, die beispielsweise im Abstand von 100 m übereinander liegen. Diese Sollbruchstellen werden beispielsweise direkt bei der Produktion der Bohrlochverschalung erzeugt, oder durch Abschmelzen einer Ringzone nachträglich über eine Magnetgleitereinheit mit Schmelzvorrichtung erstellt.
Die Erstellung des SSB(GeoWärmetauschers) (5) und der produktionsfertige Aufbau des Primärkreislaufs(GeoKreislauf) erfolgt in einem Arbeitsgang durch Fluten der drei TiefBohrschächte bei geöffneten Hochdruckventilen (10).
Die an der Oberfläche über eine Hochdruckleitung zu einem geschlossenen System verbundenen drei Tiefbohrschächte werden über die beiden Druckwasserturbinen(9), die zu diesem Zweck als Hochdruckpumpen arbeiten, solange mit Druckwasser aufgefüllt, bis der Druck an den Sollbruchstellen größer ist als die dort im Tiefengestein vorherrschende horizontale Minimalspannung.
Da die Scheerkräfte des Gesteins etwa um den Faktor 10 kleiner sind als die Druckkräfte des Gesteins und die Scheerkräfte ab einer Temperatur um 300 0 C, insbesondere in Gegenwart von Wasser dramatisch abnehmen ist davon auszugehen, dass der Hydro-Frac an der tiefstliegenden Sollbruchstelle mit dem höchsten Gesteinsüberlagerungsdruck bereits unter hydrostatischem Druck einsetzt, der in 16,000 m Tiefe 1600 bar beträgt. Bei einem zusätzlichen Pumpdruck von 300 bar würde der Druck an der tiefsten Sollbruchstelle 1900 bar betragen und an der höchstliegenden Sollbruchstelle mindestens 1600 bar betragen.
Bei einer Pumpleistung von 1 m 3 /s für jede der beiden Pumpen bei einem Druck von 300 bar reichen 12 Stunden, um das Schachtvolumen von etwa 40.000 m 3 zu füllen.
Das Volumen eines Geospeichers von etwa 10 km 3 mit einem Rissflächenstapel von 90 Rissflächen a 1300 m x 1000 m, bei nur 1 cm durchschnittlicher Rissöffnung, ergibt ein Volumen von etwa 1.000.000 m 3 , die innerhalb von 6 Tagen Pumparbeit erzeugt und aufgefüllt sind. D.h. innerhalb einer Woche ist ein SSB(Geospeicher) (5) mit einem Volumen von 10 km 3 heißem Gestein von 500 - 700 0 C und mehrere Millonen m 2 Aufheizfläche entstanden, aus dem 100 Jahre lang 1100 MWeI Strom aus einem kombinierten SC-Wärme- und Wasser- Kraftwerk gewonnen werden kann.
Die vorgenannten Zahlen sind nicht als exakte Zahlen zu nehmen, sondern sollen nur das Potential und die hohe Produktivität des erfindungsgemäßen Verfahren mit Vorrichtungen vermitteln. In Wirklichkeit wird ein einmal erschlossener Supercritical Subsurface Boiler (SSB) mit zunehmender Produktionsdauer nicht ausgekühlt, sondern energiereicher, da das superkritische Wasser unter dem enormen statischen Druck und aufgrund der abnehmenden Viskosität bei zunehmender Temperatur sich selbsttätig in tiefere, heiße Regionen ausdehnt.
Abb. 2: zeigt die änderungen wichtiger Eigenschaften von Wasser beim übergang in das überkritische Gebiet
Legende:
1. Injektionsschacht
2. Produktionsschächte
3. Druckwassersäule(Kaltwasser-Fluide)
4. SC-Wassersäule(Heißwasser-Fluide)
5. Supercritical Subsurface Boiler(SSB) - GeoWärmetauscher
5a. Horizontal liegende elliptische Rissfläche im GeoWärmetauscher 5b. Lage der Sollbruchstellen in der Bohrloch-Gusseisenverschalung
6. .Kessel'-Druckschacht
7. Sekundärwärmetauscher(A)
7a. Zur Durchströmung des GeoFluides nach unten offener Wärmetauscher
8. Sekundärwärmetauscher A - E in Reihe installiert
9. Druckwasserturbinen bzw. Hochdruckpumpen(Druckabbau/Primärkreis)
10. Hochdruckventile für Injektionsschacht und Produktionsschächte
11. Turbinenhaus
12. Turbine
13. Generator
14. Kompressor
15. Kühlturm mit Wasser- oder Luftkühlung
16.SC-CO2 - Einlaufstutzen in den Sekundärwärmetauscher 17. SC-CO2 - Austrittsstutzen aus den Sekundärwärmetauscher 18. SC-CO2 - Turbineneintrittstemperatur 600 0 C 19. SC-CO2 abgearbeitet
20. SC-CO2 komprimiert
21. Hinten offener Pfeil: Primärkreislauf (Kreislauf-Fluide = Wasser)
22. Hinten geschlossener Pfeil: Sekundärkreislauf (Kreislauf-Fluide = CO2)