Anlage zur Energiegewinnung mittels einer Dampfkrafteinrichtung und Verfahren dazu.

Die vorliegende Erfindung betrifft Anlage zur Energiegewinnung, mit einem geothermischen Anlagenteil zur Nutzung von Erdwärme,.

Geothermische Anlagen sind heute bereits umfassend bekannt. Mit solchen geothermischen Anlagen wird die durch eine Entnahmebohrung entnommene Wärme zur Stromerzeugung in einer Dampfkrafteinrichtung geleitet, die beispielsweise nach dem Kalina-Kreisprozess oder dem ORC-Prozess arbeitet, und in elektrische Energie umgewandelt. Die Wärme wird über ein flüssiges Medium, wie zum Beispiel Wasser, transportiert. Das nach der Stromerzeugung abgekühlte Wasser wird über eine Injektionsbohrung wieder in die Erde eingeleitet und nach Erwärmung über die Entnahmebohrung wieder entnommen. Das ganze Verfahren bildet einen Kreislauf. Entscheidend für den Wirkungsgrad ist die Höhe der Temperatur des entnommenen Wassers. Je höher allerdings die Temperatur des entnommenen Wassers ist, desto größere Anstrengungen müssen unternommen werden, dass in der Dampfkrafteinrichtung benutzte Wasser auf eine für den Prozesswirkungsgrad entscheidende, niedrige Temperatur zu bringen. Hierzu muss das Wasser an dieser Stelle gekühlt werden, bevor es in die Injektionsbohrung eingeleitet wird. Häufig sind die Temperaturen des entnommenen Wassers nicht hoch genug, um damit in einer Dampfkrafteinrichtung Strom zu erzeugen. In diesen Fällen wird auf eine solche Dampfkrafteinrichtung verzichtet und nur die gewonnene Wärme genutzt. Auch bei einer solchen reinen Wärmenutzung bleibt Restwärme bestehen, die vor der Rückführung z. B. durch Kühlung abgeführt werden muss.

Eine solche Kühlung ist sehr ineffektiv und Umwelt belastend, da sie viel Energie und /oder Kühlwasser verbraucht.

Zur Erzielung hoher Temperaturen bei der Entnahme von Wasser ist es erforderlich, in große Tiefen zu bohren. Die für die Entnahme von Wasser geeigneten geologischen Horizonte befinden sich nicht immer in den gewünschten großen Tiefen, so dass in der Regel mit den Entnahmetemperaturen gearbeitet werden müssen, die sich in Abhängigkeit von den geeigneten geologischen Horizonten ergeben. Dies kann auch dazu führen, dass eine geothermische Anlage für die Erzeugung von Strom ungeeignet ist und ausschließlich zur Erzeugung von Wärme genutzt werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Anlage zur Energiegewinnung mit einem geothermischen Anlagenteil der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln,

dass die vor der Rückführung vorhandene Restwärme ohne wesentliche Kühlung abgeführt werden kann.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, die Anlage zur Energiegewinnung mit dem geothermischen Anlagenteil derart weiterzuentwickeln, dass die Eintrittstemperatur in eine Dampfkrafteinrichtung über den aufgrund der geologischen Bedingungen erreichbaren Temperatur einer Entnahmebohrung liegt und gleichzeitig die Temperatur des Wassers auf der Austrittsseite der Dampfkrafteinrichtung nicht oder nur wenig gekühlt werden muss.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass an den geothermischen Anlagenteil eine Trocknungseinrichtung für Materialien mit verdampfungsfähigen Stoffen betriebstechnisch angekoppelt ist.

Durch das Ankoppeln einer Trocknungseinrichtung an die geothermische Anlage wird die Restwärme des allein zur Wärmeabgabe genutzten Wassers auch zur Trocknung von feuchten Materialien genutzt. Durch das Abziehen der Wärme aus dem Wasser wird die Temperatur soweit abgesenkt, dass eine weitere Kühlung für das Wasser vor dem Eintritt in die Injektionsbohrung nicht mehr erforderlich ist. Zusätzlich kann die nach der Stromerzeugung noch vorhandene Restwärme für einen weiteren Prozess genutzt werden, der andernfalls auf eine kostenintensive separate Erzeugung von Wärme angewiesen wäre. Diese Kopplung führt zu einer deutlichen Senkung der Wassertemperatur.

Durch das Ankoppeln einer Trocknungseinrichtung an die Dampfkrafteinrichtung wird auch die Wärme des aus der Dampfkrafteinrichtung austretenden Wassers zur Trocknung von feuchten Materialien genutzt. Durch das Abziehen der Wärme aus dem Wasser wird die Temperatur soweit abgesenkt, dass eine weitere Kühlung für das Wasser vor dem Eintritt in die Injektionsbohrung nicht mehr erforderlich ist. Zusätzlich kann die nach der Stromerzeugung noch vorhandene Restwärme für einen weiteren Prozess genutzt werden, der andernfalls auf eine kostenintensive separate Erzeugung von Wärme angewiesen wäre. Auch diese Kopplung führt zu einer deutlichen Senkung der Wassertemperatur.

Ein weiterer Vorteil gemäß vorliegender Erfindung ist, dass an die Trocknungseinrichtung eine Kesselanlage zur Verbrennung der in der Trocknungseinrichtung von den verdampfungsfähigen Stoffen befreiten Materialien angeschlossen werden kann, wobei die Kesselanlage über eine Wärme-Ausgangsleitung mit einer Eingangsseite der Dampfkrafteinrichtung verbunden ist. Dadurch wird ermöglicht, dass die in der Trocknungseinrichtung getrockneten Materialien einer Verbrennung zugeführt werden, die wieder Wärme erzeugt. Diese Wärme

wird in vorteilhafter Weise dazu genutzt, die Temperatur des entnommenen Wassers aus der Entnahmebohrung an der Eingangsseite der Dampfkrafteinrichtung zu erhöhen. Dies führt auch zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades der Dampfkrafteinrichtung.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Dampfkrafteinrichtung zwischen einer Entnahmebohrung des geothermischen Anlageteils und der Trocknungseinrichtung angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird die Anlagestruktur deutlich optimiert.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, wenn die Dampfkrafteinrichtung der erfindungsgemäßen Anlage nach dem Kalina-Kreisprozess oder dem ORC-Prozess arbeitet. Der Vorteil wird dann noch bedarfsweise erhöht, wenn die Anlage zusätzlich mit einer Dampfkraftturbine arbeitet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird zudem auch durch ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst. Ein solches Verfahren zur Energiegewinnung mit einer Anlage, wie sie vorstehend beschrieben wurde, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid vor der Rückführung durch einen Wärmetauscher geleitet wird, in welchem ein Teil der Restwärme des Fluids von einem Trocknungsmedium in einer Trocknungseinrichtung zur Trocknung von Materialien mit verdampfungsfähigen Stoffen übertragen wird, um die in dem Material enthaltenen verdampfungsfähigen Stoffe zu verdampfen.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der einzigen Figur mit einer integrierten Dampfkrafteinrichtung näher beschrieben. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage zur Energiegewinnung mit einem geothermischen Anlagenteil und einer Dampfkrafteinrichtung gemäß vorliegender Erfindung.

In der Figur ist eine Anlage 1 zur Energiegewinnung mittels einer Dampfkrafteinrichtung 3 dargestellt. Die Anlage 1 umfasst auch einen geothermischen Anlagenteil 5 und eine Trocknungseinrichtung 7.

Der geothermische Anlagenteil umfasst eine Entnahmebohrung 5.1 und eine Injektionsbohrung 5.2. In die Injektionsbohrung 5.2 wird Wasser mit einer niedrigeren Temperatur, zum Beispiel 65°C, eingedrückt. Aus der Entnahmebohrung 5.1 wird Wasser entnommen, das eine höhere Temperatur aufweist, zum Beispiel etwa 120 ⁰ C. Das Wasser mit der höheren

Temperatur wird in die Dampfkrafteinrichtung 3 eingeleitet. Eine solche Dampfkrafteinrichtung 3 arbeitet zum Beispiel nach dem Kalina-Kreisprozess oder dem ORC-Prozess 3.1 und kann zusätzlich durch eine Dampfturbine 3.2 erweitert werden.

In der Dampfkrafteinrichtung 3 wird die von dem aus der Entnahmebohrung 5.1 körnenden Wasser transportierte Wärme in elektrische Energie umgewandelt. Die Prozesse sind bekannt und werden hier nicht weiter beschrieben.

Die Dampfkrafteinrichtung 3 ist an einem Wärmetauscher 3.3 mit der Trocknungseinrichtung 7 gekoppelt. Die Trocknungseinrichtung 7 nutzt die vom Wärmetauscher 3.3 übertragene Wärme zur Trocknung eines an die Trocknungseinrichtung 7 herangeführten nassen Materials mit verdampfungsfähigen Stoffen. Ein solches nasses Material mit verdampfungsfähigen Stoffen ist beispielsweise Klärschlamm. Im Verlauf der Trocknung verdampfen die verdampfungsfähigen Stoffe bis auf eine Restfeuchtigkeit von ca. 10% Wasser. Das in der Trocknungseinrichtung 7 getrocknete Material wird dann über eine Leitung 9 in eine Kesselanlage 11 befördert, in der das Material verbrannt wird. Durch die Verbrennung des Materials entsteht Wärme, die über eine Wärme-Ausgangsleitung 11.1 an der Eingangsseite der Dampfkrafteinrichtung 3 dem aus der Entnahmebohrung 5.1 kommenden Wasser mit höherer Temperatur zugeführt wird, so dass sich dessen Temperatur weiter erhöht.

Der separate Betrieb einzelner Anlagenteile ist ebenfalls möglich.

Bezugszeichenliste

1 Anlage

3 Dampfkrafteinrichtung

3.1 Kalina/ORC-Prozess

3.2 Dampfturbine

3.3 Wärmetauscher

5 geothermischer Anlagenteil

5.1 Entnahmebohrung

5.2 Injektionsbohrung

7 Trocknungseinrichtung

9 Leitung

11 Kesselanlage

11.1 Wärme-Ausgangsleitung