Stand der Technik Da die Temperatur in der Erdkruste mit zunehmender Tiefe ansteigt, ist bei genügend tiefen Bohrungen mit einer Tiefe ab beispielsweise 2000 m die Erzeugung von heissem Wasserdampf möglich, mit welchem beispielsweise ein geothermisches Kraftwerk oder ein Fernwärmesystem betrieben werden kann, Ein derartiges Verfahren ist von be- trächtlichem wirtschaftlichem Interesse. Beim sogenannten"Hot-Dry-Rock-Verfahren" (siehe beispielsweise Brockhaus Enzyklopädie, Bd. 8,19. Aufl., F. A. Brockhaus GmbH, Mannheim, 1989, S. 337-338) wird die Tiefenwärme aus heissen trockenen Gesteinen genutzt, indem man zwei Bohrungen hinreichender Tiefe mit Abstand voneinander nie- derbringt, Wasser durch die eine Bohrung in künstlich aufgeweitete Klüfte hinabpresst und durch die andere als überhitztes Wasser oder als Dampf wieder an die Oberfläche pumpt. Am einfachsten zu betreiben sind geothermische Kraftwerke nach dem Trok- kendampfprinzip, bei dem der überhitzte Dampf direkt auf die Turbinenschaufeln zum Antrieb von Generatoren geleitet werden kann. Wesentliche Nachteile des Hot-Dry- Rock-Verfahrens sind die Notwendigkeit von zwei getrennten Bohrlöchern, die künstli- che Aufweitung von Klüften im Tiefengestein und das Erfordernis einer genügend hei- ssen Felszone.

Anlagen zur Gewinnung von Erdenergie aus geringeren Tiefen ais beim eingangs er- wähnten Verfahren sind ebenfalls mehrfach bekannt. Solche Anlagen nutzen die Erd- energie in Tiefen von 100 bis 2000 m und tiefer, indem beispielsweise Kreislaufwasser aus der Rücklaufleitung eines Energietauschers durch eine poröse Füllung bis auf den Grund eines Bohrloches fliesst, sich dabei erwärmt und mittels einer Pumpe über die Vorlaufleitung wieder zum Energietauscher geführt wird. Die Gewinnung von heissem Wasserdampf ist mit Anlagen dieser Art allerdings nicht möglich.

Darstellung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anlage zur Gewinnung von heis- sem Wasserdampf aus dem Tiefengestein bereitzustellen, bei welchem die Nachteile der eingangs genannten Verfahren vermieden werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch : a) das Verfahren gemäss Anspruch 1 ; und b) die Anlage gemäss Anspruch 14.

Dadurch, dass die Rücklaufrohre und das Trennrohr mit dem darin ausgebildeten Vor- laufrohr in einem einzigen Bohrloch untergebracht sind, ist die aufzuwendende Bohrar- beit im Vergleich zum Hot-Dry-Rock-Verfahren ungefähr auf die Hälfte reduziert. Da der Vorlaufbereich und der Rücklaufbereich im unteren Bereich des Bohrloches über eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen im Trennrohr mit einander verbunden sind und schliesslich der untere Bereich des Rücklaufes eine poröse Füllung enthält, ist ein ge- schlossenes System möglich, bei dem praktisch kein Umgebungswasser eindringt und das im wesentlichen mit der eigenen, im Kreislauf geführten Wassermenge auskommt, wodurch sich eine Verschmutzung des Kreislaufsystems wesentlich verringert. Somit muss dem System praktisch kein Wasser zugeführt werden und es geht andererseits nach dem Anfahren praktisch kein Wasser an die Umgebung verloren, wodurch die Umweltbelastung wesentlich reduziert ist. Da auch von der Umgebung kein Wasser zu- geführt werden muss, wird die Verschmutzung beziehungsweise Verschlammung des Erdenergietauschers vermieden. Ausserdem findet nach dem Anfahren der Anlage durch die wiederholte Verdampfung eine Entmineralisierung des Kreislaufwassers statt, wodurch die Gefahr von Korrosionsschäden in den Rohrleitungen wesentlich reduziert wird. Nach einer gewissen Betriebsdauer kann das Kreislaufwasser derart gereinigt sein, dass eine weitere Reinigung nur noch in grösseren Zeitabständen notwendig ist.

Dies trägt weiter wesentlich zur Kostenreduktion und Betriebssicherheit bei.

In der Anlaufphase kann es zweckmässig sein, Frischwasser zuzuführen und das im System enthaltene und ausgepresste Kreislaufwasser in einem Auffangbecken zu sammeln und zu entmineralisieren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die

poröse Füllung im Rücklaufbereich ein verbesserter Wärmeaustausch erreicht wird, so dass die Erzeugung von künstlichen Klüften im Tiefengestein nicht erforderlich ist. Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, dass für die Anlage gemäss der vorliegenden Erfin- dung keine besonderen Anforderungen an die geologische Beschaffenheit gestellt wer- den, wodurch sich wiederum keine besonderen Einschränkungen bezüglich des Stand- ortes einer solchen Anlage ergeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens beschreiben die Ansprüche 2 bis 13 und vorteilhafte Ausgestaltungen der Anlage sind in den Ansprüchen 13 bis 35 beschrieben.

Im allgemeinen enthält der Erdenergietauscher vor der Inbetriebnahme Kreislaufwas- ser, beispielsweise Spülwasser oder aus dem Erdkörper eingedrungenes Wasser. Der im Vorlaufrohr bzw. in den Vorlaufrohren herrschende Wassersäulendruck verhindert eine Dampfentnahme aus dem Erdenergietauscher, solange der Wassersaulendruck im unteren Bereich des Vorlaufrohres bzw. der Vorlaufrohre höher als der Wasserdampf- druck ist.

Zum Anlaufen des Verfahrens kann nach Anspruch 2 mindestens eine Umwälzpumpe dienen, da bereits geringe Druckunterschiede genügen, um die Wassersäulen im Rücklauf und im Vorlauf in Bewegung zu versetzen, wodurch sich das Kreislaufwasser im Vorlauf zunehmend erwärmt und schliesslich in Dampferzeugung übergeht.

Zum Anlaufen des Verfahrens bzw. der Anlage kann gemäss den Anspruch 3 bis 9 die Wassersäule im Vorlaufrohr bzw. in den Vorlaufrohren mittels einer zuschaltbaren Druckmediumvorrichtung ausgepresst werden. Die daraufhin im unteren Bereich des Bohrloches einsetzende Dampfentwicklung treibt einen Kreislaufprozess an, bei wel- chem Kreislaufwasser vom Energietauscher über die Rücklaufleitung und das Rück- laufrohr bzw. die Rücklaufrohre in den unteren Bereich des Bohrloches fliesst, worauf der entstehende Wasserdampf über das Vorlaufrohr bzw. die Vorlaufrohre und die Vor- laufleitung zum Energietauscher gelangt und dort unter Abgabe von Energie in Kreis- laufwasser zurückgeführt wird,

Das beim Anfahren einzubringende Druckmedium kann gemäss Anspruch 4 im oberen Bereich des Vorlaufrohres oder gemaß Anspruch 5 im oberen Bereich des Rück- laufrohres eingebracht werden. Vorteilhaft ist es, wenn das Druckmedium nach An- spruch 6 vorgewärmt eingebracht wird, um das Anlaufen der Anlage zu beschleunigen.

Als Druckmedium kann man gemäss Anspruch 7 Druckluft verwenden. Vorteilhaft ist gemäss Anspruch 8 auch die Verwendung von Wasserdampf als Druckmedium, den man vorzugsweise durch Absenken eines Tauchsieders in das Vorlaufrohr gewinnt.

Besonders vorteilhaft ist es nach Anspruch 9 als Druckmedium Wasser zu verwenden.

Grundsätzlich kann beim Anfahren der Anlage das aus dem Erdenergietauscher her- auszupressende Kreislaufwasser durch geeignete Durchtrittsöffnungen dem Erdkörper zugeführt werden. Die damit verbundenen geologischen und ökologischen Nachteile können mit der Ausgestaltung nach Anspruch 10 vermieden werden. insbesondere kann das abgelassene Kreislaufwasser aufgefangen, gereinigt und entmineralisert und erwünschtenfalls weiterverwendet werden.

Gute Verfahrensbedingungen erhält man, wenn man gemäss Anspruch 11 mit einer Temperatur des zurückfliessenden Kreislaufwassers von weniger als 100°C und vor- zugsweise von 20° bis 30°C arbeitet. Die Vorlauftemperatur des Wasserdampfes am Energietauscher sollte gemäss Anspruch 12 mindestens 100°C, vorzugsweise 350° bis 370° betragen. Weitere vorteilhafte Bedingungen sind in Anspruch 13 umschrieben.

Die Anlage kann gemäss Anspruch 15 in der Rücklaufleitung und/oder in der Vorlauf- leitung eine Umwälzpumpe enthalten, die insbesondere zum Anfahren der Anlage aber auch zur Unterstützung des Betriebes dienen kann.

Vorteilhaft ist auch das Anfahren der Anlage gemäss einer Ausgestaltung nach An- spruch 16 mittels Druckmedium. Die Anlage zur Erzeugung von Druckmedium kann nach Anspruch 17 als Druckpumpe ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung gemäss Anspruch 18, wobei als Druckmediumvorrichtung ein Tauchsie- der verwendet wird, der durch Absenken im Vorlaufrohr das Kreislaufwasser verdampft und so das Druckmedium erzeugt.

Das beim Anfahren des Verfahrens bzw. der Anlage aus dem Vorlaufrohr auszutreiben- de Kreislaufwasser wird gemaß Anspruch 19 durch geeignete Mittel oberhalb der Erd- oberfläche abgelassen. Die Ansprüche 20 und 21 beschreiben geeignete Ablassmittel.

Wie bereits oben erwähnt, besteht gemass Anspruch 22 eine besonders bevorzugte Lösung darin, das auszutreibende Kreislaufwasser in einem Auffangbecken zu sam- meln, um es von Schadstoffen zu befreien, was zu einer für die Umwelt bzw. die Anlage schonenden Lösung führt. Das aufgefangene und gereinigte Kreislaufwasser kann der Aniage gemass Anspruch 23 wieder zugeführt werden.

Die Ausgestaltung gemass Anspruch 24 ist zum Anfahren der Anlage besonders vor- teilhaft. Nach Schtiessen der Absperrventile in der Rücklauf-und Vorlaufleitung sowie des Absperrventils zwischen dem ersten Vorlaufrohr und den übrigen Vorlaufrohren wird durch Zuschalten der Druckmediumvorrichtung an das erste Vorlaufrohr das Kreislaufwasser zunächst in besagtem Vorlaufrohr nach unten gepresst, wobei ein ent- sprechendes Wasservolumen durch die übrigen Vorlaufrohre über das Ablassventil aus dem Rohrsystem ausgepresst wird. Nachdem das erste Vorlaufrohr derart entwässert ist, bewirkt der angelegte Gasdruck auch die Entwässerung der restlichen Vorlaufrohre.

Anschliessend wird die Druckmediumvorrichtung abgeschaltet und der durch die Dampfkraft angetriebene Kreislaufprozess durch Schliessen des Ablassventils und Öff- nen der Absperrventile in der Rücklauf-und Vorlaufleitung sowie des Absperrventils zwischen dem ersten Vorlaufrohr und den übrigen Vorlaufrohren in Gang gesetzt.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 25 verringert Wärmeverluste im Vorlaufrohr und kann damit die Effizienz der Anlage erhöhen.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass nur ein Rücklaufrohr im Rücklaufbereich angeordnet ist. Wesentlich bessere Ergebnisse lassen sich jedoch durch eine Ausbildung nach An- spruch 26 erzielen, da dann alle Bereiche des Bohrloches gleichmässig erfasst und zur Energiegewinnung ausgenutzt werden können. Die Anordnung mehrerer Rohre im Vorlauf und/oder Rücklauf hat den Vorteil, dass die Anlage in mehreren Geschwindig- keiten gefahren werden kann, je nach Zu-bzw, Abschalten einzelner Rohre.

Eine weitere Verbesserung der Effizienz wird durch die Ausgestaltung nach Anspruch 27 erreicht, indem der Wärmeaustausch zwischen dem Kreislaufwasser und dem Erd- körper im oberen Teil des Bohrloches, wo die Erdtemperatur tiefer als die Temperatur des Kreislaufwassers ist, verhindert wird, während im unteren Teil des Bohrloches, wo die Erdtemperatur höher als die Temperatur des Kreislaufwassers ist, ein gesteigerter Wärmeaustausch erzielt wird. Ausserdem wird dadurch das Eindringen von ver- schmutztem Wasser aus den oberen Erdschichten in das Bohrloch verhindert.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Anlage nach Anspruch 28, da durch das Vorhandensein von Durchtrittsöffnungen im unteren Bereich des Trennrohres und durch die in besagtem Bereich nicht ausgebildeten Vorlaufrohre ein verringerter Strö- mungswiderstand erreicht wird.

Die erforderliche Bohrlochtiefe hängt vom Temperaturverlauf in der Erdkruste ab. In Regionen ohne ausgeprägte geothermische Anomalien sind Bohrlochtiefen von bei- spielsweise 2500 bis 12000 m gemäss Anspruch 29 zweckmässig. Jedoch sind auch grössere Tiefen möglich.

Eine weitere Verbesserung des Wärmeaustausches zwischen dem Kreislaufwasser und dem Erdkörper wird durch die Ausbildung von seitlichen Ablenkungsbohrungen gemäss der Ausgestaltung nach Anspruch 30 erreicht. Solche Ablenkungsbohrungen können Sackbohrungen sein vorteilhafter sind jedoch durchgehende Bohrungen, die wieder in dem Bohrloch endigen. Dadurch kann die Wärme übertragende Fläche und damit die Leistung des Erdenergietauschers wesentlich erhöht werden. Verlaufen solche Ablenk- bohrungen gemäss Anspruch 31 im wesentlichen in Richtung des Bohrioches, so sind sie einfacher zu erstellen. Bei der Anordnung radial zum Bohrloch gemäss Anspruch 32 befinden sich die Ablenkbohrungen in Zonen höherer Temperatur und ermöglichen so eine höhere Energie des Dampfes mit weniger Übertragungsfläche.

Der mit dem erzeugten Wasserdampf gespeiste Energietauscher kann gemäss An- spruch 33 ein direkter Energieverbraucher oder gemäss Anspruch 34 auch ein Wärme- tauscher sein, der einen weiteren Kreislauf aufheizt. Letzteres ermöglicht insbesondere einen geschlossenen Kreislaufprozess, bei dem kein Druckabbau und damit kein Aus-

fallen etwaiger Mineralien im Kreislaufwasser stattfindet, wodurch einem Verschlammen der Anlage vorgebeugt werden kann. Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung, mit welcher elektrischer Strom erzeugt wird. Eine solche Anlage lässt sich noch verbessern, wenn zusätzlich Heizwärme produziert wird, wodurch die Temperatur des zurückflies- senden Kreislaufwassers weiter abgesenkt und der Wirkungsgrad der Anlage erhöht wird. Zweckmässigerweise wird eine zum Antrieb eines Stromgenerators dienende Tur- bine nach Anspruch 35 im ORC-Prozess, das heisst Organic-Rankine-Cycles betrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen nä- her beschrieben, dabei zeigen : Figur 1 : eine Anlage in schematischer Darstellung im Vertikalschnitt ; Figur 2 : das Rohrsystem einer Anlage in schematischer Darstellung im Horizontal- schnitt il-il der Figur 1 und in grösserem Massstab ; Figur 3 : das Rohrsystem einer Anlage in schematischer Darstellung im Horizontal- schnitt lil-lil der Figur 1 und in grösserem Massstab ; Figur 4 : eine abgewandelte Anlage in schematischer Darstellung im Vertikalschnitt ; Figur 5 : ein abgewandeltes Leitungssystem der Anlage in Figur 4 in schematischer Darstellung im Vertikalschnitt ; Figur 6 : ein Auffangbecken für Kreislaufwasser, in schematischer Darstellung und im Vertikalschnitt ; Figur 7 : eine Druckmediumvorrichtung in schematischer Darstellung und im Verti- kalschnitt ; Figur 8 : eine Anlage mit Umwälzpumpen in schematischer Darstellung im Vertikal- schnitt ; und Figur 9 : ein Erdwärmetauscher mit radial verlaufenden Ablenkbohrungen im Aus- schnitt und im Vertikalschnitt.

Wege zur Ausführung der Erfindung Die Figur 1 zeigt eine Anlage zur Nutzung der Erdenergie, beispielsweise zur Speisung eines Energietauschers 2. Der Energietauscher 2 besteht vorzugsweise aus einer mehrstufigen Turbine 4, die einen Stromgenerator 6 antreibt, und aus einem an die Ab-

leitung der Turbine 4 angeschlossenen Energieverbraucher 8, welcher beispielsweise ein Heizwärmenetz darstellen kann. Der Energietauscher 2 ist über eine Vorlaufleitung 10 mit regulierbarem Absperrventil 12 sowie über eine Rücklaufleitung 14 mit regulier- barem Absperrventil 16 mit einem Erdenergietauscher 18 verbunden, der mindestens zwei wärmeisolierte Vorlaufrohre 20 und 20a in einem Bohrloch 22 enthält. Die Vor- laufrohre 20 und 20a sind von einem Trennrohr 24 umgeben, an das sich radial nach aussen bis zur Bohrlochwandung 26 ein Rücklaufbereich 28 anschliesst, in welchem Rücklaufrohre 30 angeordnet sind. Der die Rücklaufrohre 30 aufnehmende Bohriochbe- reich ist im oberen Bereich 32 bis zu einem Abstand Tj von vorzugsweise 2000 bis 2500 m unterhalb der Erdoberfläche 34 dichtend und im unteren Bereich bis zur Bohr- lochsohle 36 mit einer porösen Füllung 38, beispielsweise mit Kies, versehen. Die Wandungen der Rücklaufrohre 30 weisen im Bereich der porösen Füllung 38 Durch- trittsöffnungen 40 für einen verbesserten Wärmeaustausch auf, da das Wasser und/oder der Dampf aus den Rücklaufrohren 30 in die poröse Füllung austreten, sich weiter erwärmen und in die Rücklaufrohre 30 zurückströmen kann. An die Rücklauflei- tung 14 ist eine Zuleitung 41 mit einem Absperrventil 43 angeschlossen, um dem Kreislaufprozess im Bedarfsfalle, beispielsweise bei Versickerung oder Verdunstung von Kreislaufwasser, Wasser zuzusetzen.

Zur Erhöhung der Effizienz der Anlage ist der Bereich zwischen den Vorlaufrohren 20 bzw. 20a und dem Trennrohr 24 mit einem Isoliermaterial 42 ausgefüllt. Die Vorlaufroh- re 20 und 20a endigen in einem Abstand T3 von vorzugsweise 400 m oberhalb der Bohrlochsohle 36 und das Trennrohr 24 ist im darunterliegenden Bereich mit Durch- trittsöffnungen 44 versehen. Die Vorlaufrohre 20 und 20a kommunizieren im Bereich ihrer unteren Eintrittsöffnungen 46 und 46a miteinander.

An der Erdoberfläche 34 ist das erste Vorlaufrohr 20 mit der Vorlaufleitung 10 verbun- den. Das zweite Vorlaufrohr 20a ist über ein regulierbares Absperrventil 48 mit der Vorlaufleitung 10 verbunden. Eine zuschaltbare Druckmediumvorrichtung 50 ist hier als Druckpumpenanlage ausgebildet und besteht aus mindestens einer Druckpumpe 52 und einem regulierbaren Anschlussventil 54, Diese Druckpumpenanlage ist mit der Vorlaufleitung 10 im Bereich zwischen dem ersten Vorlaufrohr 20 und dem Absperr- ventil 12 verbunden. Die Druckpumpe 52 ist als Hydraulikpumpe für vorzugsweise heis-

ses Wasser oder gegebenenfalls als Kompressor für Druckluft ausgebildet. Eine Ab- lassleitung 55 mit einem Ablassventil 56 befindet sich im Bereich der Vorlaufleitung 10 zwischen dem zweiten Vorlaufrohr 20a und dem Absperrventil 48.

Vor der Inbetriebnahme der Anlage gemäss Figur 1 enthält der Erdenergietauscher 18 im allgemeinen Kreislaufwasser. Infolge der Verbindung zwischen den Rücklaufrohren 30 und den Vorlaufrohren 20 und 20a im unteren Bereich des Bohrloches 22 ist der Wasserspiegel in den Vorlaufrohren 20 und 20a im wesentlichen gleich hoch wie der Wasserspiegel in den Rücklaufrohren 30. Die in den Vorlaufrohren 20 und 20a und in den Rücklaufrohren 30 vorliegende Wassersäule verhindert eine Gewinnung von hei- ssem Wasserdampf. Zum Anfahren der Anlage gemäss Figur 1 wird die zuschaitbare Druckpumpenanlage 50 durch Öffnen des Anschlussventils 54 an das erste Vorlaufrohr 20 zugeschaltet, wobei das Absperrventil 48 zwischen den Vorlaufrohren 20 und 20a und die Absperrventile 12 und 16 der Vorlaufleitung 10 und der Rücklaufleitung 14 ge- schlossen sind. Dadurch wird das alte Kreislaufwasser aus dem Vorlaufrohr 20 durch das zweite Vorlaufrohr 20a über das geöffnete Ablassventil 56 abgelassen. Nach er- folgtem Ersatz des alten Kreislaufwassers durch heisses Wasser oder nach dem Ent- wässern der Vorlaufrohre 20 und 20a durch Druckluft setzt im Erdenergietauscher 18 die Dampferzeugung ein. Die Druckpumpenanlage 50 wird durch Schliessen des An- schlussventils 54 vom Vorlauf abgetrennt, das Absperrventil 48 geöffnet und das Ab- lassventil 56 geschlossen. Durch Öffnen des Absperrventils 16 in der Rücklaufleitung 14 wird dem Erdenergietauscher 18 soviel Kreislaufwasser zugeführt, wie durch die Vorlaufleitung 10 nach Öffnen des Absperrventils 12 Dampf aus dem Erdenergietau- scher 18 abgelassen wird. Damit wird ein durch die Dampfkraft angetriebener Kreislauf- prozess in Gang gesetzt. Die Temperatur, der Druck und/oder die Menge des Wasser- dampfes in der Vorlaufleitung 10 wird vorteilhafterweise mit dem regulierbaren Ab- sperrventil 12 geregelt. Wenn viel Dampf entnommen wird so sinkt die Temperatur des Dampfes, wie umgekehrt die Temperatur des Dampfes steigt, wenn wenig Dampf ent- nommen wird.

Zur Verbesserung des Wärmeaustausches kann das Bohrloch 22 im Bereich unterhalb eines Abstandes T1, der beispielsweise mindestens 500 m betragen kann, von der Erd- oberflache mit seitlichen Ablenkungsbohrungen 58 versehen sein, die-wie gezeigt-

als Sackbohrungen oder-wie strichpunktiert angedeutet-vorzugsweise als Durch- gangsbohrungen 58a ausgebildet sind. Sie enthalten ebenfalls ein Rohr 59 gegebe- nenfalis mit Löchern 59a in der Wandung und sind mit einer porösen Füllung 38a ver- sehen. Solche Ablenkungsbohrungen 58a können bei 500 bis 4000 m von der Erdober- fläche aus beginnen und bei 2500 bis 12000 m wieder in das Bohrloch 22 münden und dienen zur Vergrösserung der Warme übertragenden Flächen. Es kann nur eine solche Ablenkungsbohrung vorhanden sein, zweckmässigerweise sind mehrere um das Bohrloch verteilt angeordnete Ablenkungsbohrungen vorhanden.

Die Figur 2 zeigt die Anlage gemäss Figur 1 in schematischer Darstellung im Horizon- talschnitt ll-ll von Figur 1 bei einer Tiefe von beispielsweise 1000 bis 12000 m unterhalb der Erdoberfläche 34. Das Bohrloch weist einen Durchmesser D von beispielsweise 150 bis 500 mm auf. Der Bereich innerhalb des Trennrohres 24 zwischen den Vorlaufrohren 20 und 20a ist mittels Isoliermaterial 42 ausgefüilt. Im Ringbereich 60 des Bohrloches 22 zwischen dem Trennrohr 24 und der Bohrlochwand 26 sind beispielsweise vier über den Umfang verteilte Rückfaufrohre 30 angeordnet. Der Hohlraum des Ringbereiches 60 zwischen den Rücklaufrohren 30 ist mit einer porösen Füllung 38 ausgefüllt. Die Wandung der Rücklaufrohre 30 ist mit Durchtrittsöffnungen 40 versehen.

Die Figur 3 zeigt die Anlage gemäss Figur 1 in schematischer Darstellung im Horizon- talschnitt III-lli von Figur 1 in einem Tiefenbereich T3 von beispielsweise bis 400 m oberhalb der Bohrlochsohle 36. Das Trennrohr 24 ist mit Durchtrittsöffnungen 44 verse- hen und frei von Vorlaufrohren und Isoliermaterial und dient als Sammelraum für den Wasserdampf.

Das Anlaufen der Anlage, das heisst die Dampferzeugung beginnt bei einer Temperatur von über 100°C. Die Betriebstemperatur für den Energietauscher 2 ist grösser als 100°C und beträgt vorzugsweise 350° bis 370°C in der Vorlaufleitung 10. In der mehr- stufigen Dampfturbine 4 des Energietauschers 2 wird der Dampf auf weniger als 100°C abgekühit und kondensiert zu Kreislaufwasser, das dem Energieverbraucher 8 bei- spielsweise einem Wärmetauscher zugefuhrt wird. In dem Wärmetauscher wird ein Vorlauf 8a eines Verbraucherkreislaufes auf etwa 90°C erwärmt, der nach Wärmeabga- be als Rücklauf 8b mit etwa 20°C zum Wärmetauscher zurückfliesst. Dies führt dazu,

dass das Kreislaufwasser den Wärmetauscher 8 und damit den Energietauscher 2 mit einer Temperatur von etwa 25° bis 30°C verlasst und über die Rücklaufleitung 14 den Rücklaufrohren 30 zugeführt wird.

Die Figur 4 zeigt eine Anlage gemäss Figur 1, wobei jedoch nur ein Vorlaufrohr 20 aus- gebildet ist. Der Rücklaufbereich 28 ist im unteren Bereich des Bohrloches 22 über eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen 44a im Trennrohr 24 mit der unteren Eintrittsöffnung 46 des Vorlaufrohres 20 verbunden. Alternativ ist der gesamte untere Bereich des Bohrloches 22 wie in den Figuren 1 und 3 dargestellt, ausgebildet. Die Rücklaufrohre 30 sind zusammengeführt zur Rücklaufleitung 14, welche im Bereich zwischen dem Erd- energietauscher 18 und dem Absperrventil 16 vorzugsweise mit einem Ablassventil 56a zu einer Ablassleitung 55 versehen ist. Ferner ist an der Rücklaufleitung 14 eine Zulei- tung 41 mit einem Absperrventil 43 zum Zuführen von Frischwasser oder Rückführwas- ser angeschlossen. Eine zuschaltbare Druckmediumvorrichtung 50a, die wiederum als Druckpumpenanlage bestehend aus mindestens einer Druckpumpe 52a und einem An- schlussventil 54a ausgebildet ist, ist mit der Vorlaufleitung 10 im Bereich zwischen dem Erdenergietauscher 18 und dem Absperrventil 12 verbunden.

Zum Anfahren der in Figur 4 gezeigten Anlage wird die Druckpumpenanlage 50a bei geschlossenem Absperrventil 12 der Vorlaufleitung 10 und geschlossenem Absperr- ventil 16 der Rücklaufleitung 14 durch Öffnen des Anschlussventils 54a zugeschaltet.

Das Kreislaufwasser im Vorlaufrohr 20 wird nach unten gepresst und durch die Rück- laufrohre 30 über das Ablassventil 56a oberhalb der Erdoberfläche 34 abgelassen.

Nach erfolgtem Entwässern des Vorlaufrohres 20 beziehungsweise Füllen mit warmem Wasser setzt im Erdenergietauscher 18 die Dampferzeugung ein. Die Druckpumpen- anlage 50a wird durch Schliessen des Anschlussventils 54a von der Vorlaufleitung 10 getrennt und das Ablassventil 56a geschlossen. Durch Öffnen des Absperrventils 16 in der Rücklaufleitung 14 und des Absperrventils 12 in der Vorlaufleitung 10 wird der Kreislaufprozess durch die Dampfkraft in Gang gesetzt.

Die Figur 5 zeigt das oberirdische Leitungssystem der Anlage der Figur 4, wobei jedoch die zuschaltbare Druckmediumvorrichtung 50b nicht wie im Beispiel der Figuren 1 und 3 mit der Vorlaufleitung 10 sondern mit der Rücklaufleitung 14 im Bereich zwischen dem

Erdenergietauscher 18 und dem Absperrventil 16 verbunden ist, Eine Abiassleitung 55 mit einem Ablassventil 56b ist mit der Vorlaufleitung 10 im Bereich zwischen dem Erd- energietauscher 18 und dem Absperrventil 12 verbunden. In diesem Falle wird zum An- fahren der Anlage bei geschlossenen Absperrventilen 12,16 in der Vorlaufleitung 10 und der Rücklaufleitung 14 mindestens ein Rückiaufrohr 30 und das Vorlaufrohr 20 mittels der Druckpumpenanlage 50b bei geöffnetem Anschlussventil 54b entwässert oder mit heissem Wasser gefüllt, wobei das ausgedrückte Kreislaufwasser über das offene Ab- lassventil 56b und die Ablassleitung 55 abläuft. Sobald der Vorgang beendet ist, müssen das Ablassventil 56b und das Anschlussventil 54b geschlossen werden. Durch Öffnen des Absperrventils 12 der Vorlaufleitung 10 kann entstandener Dampf zum Energietau- scher 2 geleitet werden. Das zur Dampferzeugung erforderliche Kreislaufwasser wird durch Öffnen des Absperrventils 16 über die Rücklaufleitung 14 und die Rücklaufrohre 30, gegebenenfalls unter zeitweiser Zwischenschaltung einer Druckpumpe (nicht darge- stellt), und/oder aus dem Erdkörper im unteren Bereich des Bohrloches und/oder über eine an die Rücklaufleitung 14 über ein Absperrventil 43 angeschlossene Zuleitung 41 zur Verfügung gestellt.

Bei solchen Anlagen, wird das über das Ablassventil 56,56a, 56b und die Ablassleitung 55 aus dem Erdenergietauscher 18 beim Anfahren der Anlage ausgepresste Kreislauf- wasser vorzugsweise nicht an die Umgebung abgelassen sondern gemäss dem Ausfüh- rungsbeispiel der Figur 6 in einem Auffangbecken 62 gesammelt. Dort kann das Kreis- laufwasser 64 gereinigt, zum Beispiel von Schlamm 66 befreit und entmineralisiert wer- den und im Bedarfsfalle über die Zuleitung 41 und das Absperrventil 43 dem Kreislauf- prozess erneut zugeführt werden. Das Auffangbecken 62 kann auch generell zum Auf- bereiten wie Reinigen, Entmineralisieren usw. des Kreislaufwassers dienen, wenn Mes- sungen ergeben sollten, dass dieses für den Kreislaufprozess zu stark verunreinigt sein sollte. Dadurch wird eine Umweltbelastung mit dem ausgepressten allenfalls verunrei- nigten Kreislaufwasser vermieden. Durch die Reinigung und allenfalls Aufbereitung des ausgepressten Kreislaufwassers kann dem Kreislaufprozess optimal eingestelltes Was- ser zugeführt werden, wodurch einerseits die Anlage selbst vor Schaden insbesondere Korrosion und andererseits der den Erdenergietauscher 18 umgebende Erdkörper vor Schäden durch Verunreinigungen bewahrt werden.

Die Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Druckmediumvorrichtung 50c, welche anstelle von Druckmedium wie Druckluft oder Druckwasser der Druckpumpen- anlagen der Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 4 das Kreislaufwasser 64 im Vor- laufrohr 20b verdampft und den Dampf als Druckmedium zum Austreiben des Kreislauf- wassers 64 aus dem Vorlaufrohr 20b verwendet. Die Druckmediumvorrichtung enthält einen Tauchsieder 68, der in das Kreislaufwasser 64 des Vorlaufrohres 20b eintaucht und mittels seitlicher Führungselemente 70 im Vorlaufrohr geführt und zentriert ist. Der Tauchsieder 68 hängt an einem Stahlseil 72, das durch eine Druckschleuse 74 in einem Abschlussdeckel 76 des Vorlaufrohres 20b nach aussen und über eine Umlenkrolle 78 zu einer Winde 80 geführt ist. Analog ist auch eine elektrische Zuleitung 82 des Tauch- sieders 68 durch die Druckschleuse 74 nach aussen und über eine Umlenkrolle 84 zu einer Winde 86 geführt. Beide Winden 80,86 werden von einem gemeinsamen An- triebsmotor 88 und einem gemeinsamen Getriebe 90 gegenläufig angetrieben. Der Tauchsieder 68 kann mittels der Winden 80,86 entsprechend der fortschreitenden Ver- dampfung und dem fortschreitenden Verdrängen des Kreislaufwassers dem Wasser- spiegel des Kreislaufwassers solange nachgefahren werden, bis die Dampferzeugung im Erdenergietauscher einsetzt und der Kreislaufprozess in Gang kommt. Dann kann der Tauchsieder 68 mittels der Winden 80,86 in die Ausgangsposition zurückgeholt wer- den.

Die Figur 8 zeigt das oberirdische Leitungssystem der Anlage der Figur 5, wobei jedoch anstelle der zuschaltbaren Druckmediumvorrichtung 50b der Figur 5 in der Rücklauflei- tung 14 und allenfalls in der Vorlaufleitung 10 eine Umwälzpumpe 92 und 94 angeordnet sind. Eine Ablassleitung 55 mit einem Ablassventil 56b ist wiederum mit der Vorlauflei- tung 10 und zwar nach der Umwälzpumpe 94 verbunden. Ferner ist an die Rücklauflei- tung 14 wiederum eine Zuleitung 41 mit einem Absperrventil 43 angeschlossen. Als Energietauscher 2a dient ein geschlossenes System, das die Anlage mit einem zweiten Kreislauf 96 mit Vorlauf 96a und Rücklauf 96b verbindet, der zu einem oder mehreren Energieverbrauchern wie Turbinen (beispielsweise für Stromgeneratoren), Heizungen und dergleichen führen, In diesem Falle können die Absperrventilen 12,16 in der Vor- laufleitung 10 und der Rücklaufleitung 14 entfallen. Zum Anfahren der Anlage werden die Umwälzpumpen 92,94 eingeschaltet und das Kreislaufwasser im System solange im Kreislauf geführt, bis es sich derart erwärmt hat, dass beim Ablassen einer Teilmenge

des Kreislaufwassers über die Ablassleitung 55 und dem damit verbundenen Druckab- bau im Kreislauf Wasserdampf entsteht und der Kreislauf selbsttätig wird, sodass die Umwälzpumpen 92,94 abgeschaltet werden können.

Die Figur 9 zeigt den untersten Bereich des Bohrloches 22 analog dem Beispiel der Fi- gur 1, wobei die seitlichen Ablenkungsbohrungen 58b nicht in Richtung des Bohrloches 22 sondern im wesentlichen radial dazu verlaufen. Die Ablenkungsbohrungen 58b treten oberhalb der Bohrlochsohle 36 radial aus dem Bohrloch 22 aus, bilden eine Schlaufe 98 und treten nahe der Bohrlochsohle 36 wieder in das Bohrloch 22 ein. Die Ablenkungs- bohrung 58b ist wiederum mit einem Rohr 59 mit Löchern 59a ausgekleidet und mit ei- ner porösen Füllung 38a versehen. Durch diese Ausgestaltung wird eine grosse Wär- metauscherfläche in einer Erdtiefe mit hoher Temperatur erreicht.

Bezuqszeichenliste 2 Energietauscher 4 mehrstufige Dampfturbine 6 Stromgenerator 8 Energieverbraucher 8a Vorlauf 8b Rücklauf 10 Vorlaufleitung 12 regulierbares Absperrventil 14 Rücklaufleitung 16 regulierbares Absperrventil 18 Erdenergietauscher 20,20a, 20b Vorlaufrohr 22 Bohrloch 24 Trennrohr 26 Bohrlochwandung 28 Rücklaufbereich 30 Rücklaufrohr 32 dichtender Bereich 34 Erdoberfläche 36 Bohrlochsohle 38,38a poröse Füllung 40 Durchtrittsöffnungen im Rücklaufrohr 41 Zuleitung 42 Isoliermaterial 43 Absperrventil 44,44a Durchtrittsöffnungen im Trennrohr 46,46a untere Eintrittsöffnung des Vorlaufrohres 48 Absperrventil 50,50a, 50b, 50c zuschaltbare Druckmediumvorrichtung (Druckpumpenanlage) 52,52a, 52b Druckpumpe 54,54a, 54b regulierbares Anschlussventil

55 Ablassleitung 56,56a, 56b Ablassventil <BR> <BR> 58 seitliche Ablenkungsbohrung 58a seitliche Ablenkungsbohrung 58b seitliche Ablenkungsbohrung 59 Rohr 59a Loch 60 Ringbereich 62 Auffangbecken <BR> <BR> 64 Kreislaufwasser<BR> 66 Schlamm 68 Tauchsieder 70 Führungselement <BR> <BR> 72 Stahiseil<BR> 74 Druckschleuse 76 Abschlussdeckel 78 Umlenkrolle 80 Winde 82 elektrische Zuleitung 84 Umlenkrolle 86 Winde 88 Antriebsmotor 90 Getriebe 92 Umwälzpumpe 94 Umwalzpumpe 96 zweiter Kreislauf 96a Vorlauf 96b Rücklauf 98 Schlaufe