DE10343544B4 - Kraftwerksanlage zur Nutzung der Wärme eines geothermischen Reservoirs - Google Patents

Kraftwerksanlage zur Nutzung der Wärme eines geothermischen Reservoirs Download PDF

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Abstract

Geothermische Kraftwerksanlage zur Gewinnung von elektrischem Strom und Prozeßwärme,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine Wärme tauschende Vorrichtung (26, 28, 29) zur Auskopplung von Wärme aus dem geothermischen Bereich (9) für mindestens einen Wärme benötigenden Prozeß (30, 31, 32)
und
mindestens eine Wärme tauschende Vorrichtung (26,28, 29) zur Rückführung von Prozeßwärme in den geothermischen Bereich (9) von mindestens einem Energie wandelnden Prozeß (30, 31, 32) vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftwerksanlage zur Nutzung der Wärme eines geothermischen Reservoirs, verbunden mit Prozessen zur Gewinnung und Speicherung von weiteren erneuerbaren Energieformen. Die Kraftwerksanlage kann als Einzelanlage oder im Verbund betrieben werden.
  • Eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energieformen ist bekannt. Als überwiegend landgebundene Anlagen werden folgende Systeme aufgebaut: Windkraftanlagen, Laufwasserkraftwerke, Wasserkraftwerke mit Stauseen, Anlagen zur Nutzung von Meeres- und Gezeitenströmung, Meerwärmegewinnungsanlagen, Photovoltaikanlagen, Kraftwerksanlagen mit Spiegelsystemen als Strahlungskonzentrator wie Parabolrinnenanlagen, Aufwindkraftwerke, Blockheizkraftwerke mit Biogas bzw. Wasserstoff und Geothermieheizanlagen. Im Offshore-Bereich werden zunehmend auch Windkraftanlagen, Meereswellenanlagen und Meeresströmungsanlagen errichtet.
  • Meeresströmungs- und Gezeitenenergie sind schwankende Energieformen. Sie sind aber, aufgrund ihrer Periodizität, gut vorhersagbar und damit planbar. Ein großer Verbraucher könnte in seiner Betriebsweise angepaßt werden. Dagegen sind Solarstrahlung, Windenergie und Meereswellenenergie wetterabhängige Energieformen, die nur mit der üblichen Unsicherheit vorhergesagt werden können. Beim direkten Anschluß dieser Anlagen an das elektrische Netz müssen bei der Abweichung des erzeugten Stroms vom tatsächlichen Bedarf Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen entweder, um einen Fehlbetrag auszugleichen, hochgefahren oder aber bei einem Überangebot an erneuerbarer Energie, entsprechend gedrosselt werden.
  • Diese fossil befeuerten Kraftwerke werden jedoch im Ausgleichsbetrieb von fluktuierenden Quellen nicht im optimalen Arbeitspunkt bei bestem Wirkungsgrad betrieben. Im Vergleich zum optimalen Betrieb wird deshalb pro elektrischer Energieeinheit mehr CO2 produziert und mehr Brennstoff benötigt. So entstehen höhere Kosten gegenüber einem kontinuierlichen Betrieb des Kraftwerkes im optimalen Arbeitspunkt. Der Betrieb von Kraftwerken, die mit fossilen Brennstoffen versorgt werden, um den Ausgleich fluktuierender Energieformen zu ermöglichen, schränkt die umweltfreundliche Energiegewinnung regenerativer Kraftwerksanlagen aus diesem Grund wieder ein.
  • In [1] und [2] werden ein Meereskraftwerkskonzept für den Einsatz auf See oder an einem Küstenbereich mit großen Wassertiefen beschrieben, das ausschließlich regenerative Energieformen nutzt. Bei diesem Kraftwerkskonzept sollen mindestens zwei, nach Möglichkeit alle am Ort verfügbaren regenerativen Energieströme genutzt werden. So läßt sich der Ausfall der einen regenerativen Energieform durch eine andere zum gleichen Zeitpunkt ersetzen.
  • Wenn eine direkte Anbindung an ein elektrisches Netz nicht möglich ist, soll die vor Ort gewonnene Energie durch einen Herstellungsprozeß sofort verbraucht und dadurch gespeichert werden. Es gibt verschiedenste Herstellungsprozesse, von der Lebensmittelherstellung über die Produktion bekannter Energieträger bis hin zur Verarbeitung von Metallen. Das Produkt eines Herstellungsprozesses wird dann per Schiff oder falls technisch möglich und wirtschaftlich, durch Rohrleitungen zu einem Speicher in die Nähe des Verbrauchers gebracht. Mit Hilfe von Speichern wird auf diese Weise ein Energie verbrauchendes Netz unabhängig vom Eintreffen der regenerativen Energie. Die Versorgung an Land ist stets gesichert, da die hergestellten Produkte durch eine geeignete Lagerung und Verteilung dem tatsächlichen Bedarf immer optimal angepaßt werden können.
  • Das in [1] und [2] beschriebene Kraftwerkskonzept sieht eine Nutzung von warmen Oberflächenwasser vor, welches gegenüber dem kalten Wasser aus etwa 800 m Tiefe eine Temperaturdifferenz aufweist. Bei genügend großer Temperaturdifferenz kann einem Wärmestrom arbeitverrichtende Energie entzogen werden. Weit ab vom 40. Breitengrad in nördlicher oder südlicher Richtung ist die Temperaturdifferenz zwischen Oberflächen- und Tiefenwasser zu gering, als daß sie sich noch wirtschaftlich nutzen läßt. Aufgrund der benötigten großen Meerestiefe für das kalte Wasser kann dieses Konzept in warmen Flachmeeren, deren Tiefen mindestens 700 m bis 800 m nicht erreichen, auch nicht angewendet werden.
  • Die beschriebene submarine Umkehrosmose benötigt eine Mindesttiefe von ca. 300 m bis 500 m, um noch besonders wirtschaftlich im Vergleich zu anderen Entsalzungsverfahren arbeiten zu können. Ist die Wassertiefe geringer, so muß zusätzlich Energie für den notwendigen Druckaufbau der Umkehrosmose zur Verfügung gestellt werden. Die Umkehrosmose ist dennoch ein interessantes Verfahren zur Meerwasserentsalzung. Trinkwasseraufbereitung und Wasserentsalzung sind sehr wichtige, aber auch energieintensive Prozesse, die an Bedeutung zunehmen. Die weltweite Verknappung von Trinkwasser wird mittlerweile der Öffentlichkeit immer stärker bewußt.
  • In Flachmeeren wie der Nordsee können bei dem Konzept wie in [1] und [2] beschrieben nur Meereswellen, Meeres- und Gezeitenströmung, Wind und Solarstrahlung genutzt werden. Auf die beschriebenen Konzepte der Meerwärmegewinnung unter Ausnutzung von warmen Oberflächenwasser und kaltem Tiefenwasser muß hier verzichtet werden.
  • Da aber Aufstellungsorte für regenerative Energieanlagen auf dichtbesiedeltem Land weiterhin abnehmen, z.B. durch Ausnutzung der schon vorhandenen Eignungsflächen für Windenergie, oder aufgrund von politischem Widerstand gegen Windkraft- und Biogasanlagen, müssen die in Küstennähe liegenden Flachwassermeere in zunehmendem Maße genutzt werden.
  • Nachdem Flachmeere wie die Nordsee von den Anreinerstaaten in Zonen aufgeteilt wurden, dürfen Erdöl- und Erdgasvorkommen und andere evtl. vorhandenen Bodenschätze nur durch die Staaten genutzt werden, zu denen die entsprechende Zone gehörte. Seit etwa 1970 werden Flachmeere wie die Nordsee intensiv industriell genutzt und die fossilen Energievorräte seitdem im großen Umfang ausgebeutet. Die bei der Exploration und der Verteilung von Erdöl auftretenden Unfälle führen aber zu erheblichen Verschmutzungen des Meerwassers und ganzer Küstenregionen (siehe dazu aktuelle Tagespresse). Die Küstenstaaten, die nicht an der Gewinnung von Erdöl und Erdgas beteiligt sind, müssen so erzwungener Maßen die Nachteile ertragen und für die hohen Folgekosten aufkommen.
  • Beim direkten Anschluß von Kraftwerksanlagen, die verschiedene Formen erneuerbarer Energie wie Wind oder Solarstrahlung nutzen, kommt es zu erheblichen Abweichungen zwischen Erzeugung und Verbrauch. Sollen keine fossil betriebenen Kraftwerke für den Ausgleich mehr sorgen müssen, so werden an das Netz angeschlossene Speichereinrichtungen benötigt.
  • Zur Speicherung sind Konzepte, die mit Strom aus erneuerbaren Energieformen durch Elektrolyse Wasserstoff produzieren und diesen in Brennstoffzellen oder in Gasverbrennungsturbinen wieder in Strom umwandeln naheliegend und seit langem bekannt [3].
  • Aus der Beschreibung in [4, S.26 ff] ist die Kombination eines Druckluftspeichers mit einem Erdgasturbinenkraftwerk in Verbindung mit Windenergieanlagen bekannt. Bei einem großen Angebot von Elektrizität aus Windenergie wird bei mangelnder Stromabnahme durch das Netz das Überangebot für den Betrieb einer Luftverdichtereinheit verwendet. Die komprimierte Luft wird dabei in einem unterirdischen Hohlraum wie einer Salzkaverne gespeichert. Die Druckluftspeicherung ist damit das Pendant zu einem Pumpspeicher-Kraftwerk. Ist die Nachfrage nach Strom größer als das Angebot aus der Windenergie, so wird die Druckluft zusammen mit Erdgas in einer Turbine verbrannt. Das in der Druckluft gespeicherte Energiepotential kann somit, nach Abzug von Rückwandlungsverlusten, wieder genutzt und schon in kurzer Zeit wieder verfügbar gemacht werden. Eine solche Anlage ist in der Lage, elektrische Ausgleichs- und Regelenergie in weniger als 15 Minuten zur Verfügung zu stellen. Der Speicherinhalt reicht für eine Entnahme von einigen Stunden bis zu einigen Tagen, je nach Auslegung des Speichers.
  • Bei diesem Konzept zur Luftverdichtung gibt es zur Zeit keine Lösung für die Verwendung der anfallenden Verlustwärme, die während der Kompression entsteht. Um dennoch eine sinnvolle Nutzung der Druckluft zu ermöglichen, wird deshalb die Kombination mit der Gasturbine als vorteilhaft angesehen. Die Kombination eines Druckluftspeichers mit einer Gasverbrennungsturbine in Verbindung mit Windenergieanlagen ermöglicht eine erhebliche Reduzierung des CO2-Ausstoßes. Allerdings wird weiterhin ein fossiler Brennstoff eingesetzt, der nur in begrenzter Menge vorhanden ist und bei dessen Verbrennung Schadstoffe, wie NOx und CO2 an die Umwelt abgegeben werden.
  • Zur sehr schnellen Speicherung von elektrischer Energie (im Milli-Sekundenbereich bis einige hundert Sekunden) sind elektrische Spulen- und Kondensatorenbänke, wie sie zur Blindleistungkompensation eingesetzt werden, schon lange bekannt. Der magnetische Speicher mit supraleitenden Spulen [4, S. 162 ff] wird in der Forschung weiter vorangetrieben und neue Hochleistungskondensatoren [4, S. 150 ff] werden heute in Kleinanwendungen wie Taschenlampen mit Solarzellen bis hin zum Einsatz in Automobilen zur Energierückgewinnung erprobt. Wiederaufladbare elektrische Batteriesysteme (elektrochemische Sekundärelemente) werden ebenfalls seit langem verwendet.
  • Auch das bekannte Schwungradspeicherprinzip [4, S. 178 ff] in Kombination mit einer elektrischen Maschine ist weiter entwickelt worden. Es ist sowohl in Fahrzeugen als auch in stationären Energieeinrichtungen im Einsatz. Es kann in wenigen Sekunden den gesamten Energieinhalt abgeben.
  • Es wurden neue Konzepte entwickelt, die Metalle wie Silicium [5] oder Aluminium [6] als universellen Energieträger verwenden. Beispielsweise kann nach der Herstellung von reinem Silicium in verschiedenen Prozeßschritten mit Hilfe von Stickstoff und Wasser über die Zwischenprodukte Ammoniak und Wasserstoff die durch den Herstellungsprozeß gespeicherte Energie wieder entzogen werden [5, S. 7 ff].
  • Neben Aufwindkraftwerken mit annähernd konstanter Leistungsabgabe steht als einzige regenerative Energieform Erdwärme kontinuierlich auf Abruf für den entsprechenden Bedarf des Verbrauchers zur Verfügung.
  • Aufwindkraftwerke benötigen ausgedehnte Aufstellungsflächen und werden voraussichtlich nur in Wüstenregionen fernab von den Ballungszentren aufgebaut werden. In [12] wird eine Kombination eines Aufwindkraftwerkes in Verbindung mit einem solarthermischen Kraftwerk beschrieben. Hierbei wird das Aufwindkraftwerk zur Abfuhr von Verlustwärme aus dem solarthermischen System verwendet, das nun mit einer einmaligen Wasserbefüllung des Kühlkreislaufs kontinuierlich betrieben werden kann. Die gewonnene Energie kann durch die Verwendung von Höchstspannungsleitungen über Land zu wirtschaftlich akzeptablen Bedingungen in die Ballungszentren übertragen werden.
  • Dagegen kann die Erdwärme grundsätzlich an jedem beliebigen Standort genutzt werden. In den oberen Schichten bis ca. 20 m hat die Sonnenstrahlung einen Einfluß auf die Bodentemperatur. in einigen Regionen der Erde können sich die ersten Meter durch Son neneinstrahlung sogar bis auf 50 °C erhitzen oder umgekehrt im Winter bis zum Gefrierpunkt und darunter abkühlen. Daraus entsteht ein nur von der Jahreszeit abhängiger Temperaturverlauf. Die im Boden gespeicherte Sonnenenergie kann beispielsweise durch den Einsatz von horizontalen Erdkollektoren in Verbindung mit Wärmepumpen zur Gebäudeheizung verwendet werden. Diese Energie wird allgemein als oberflächennahe Erdwärme bezeichnet.
  • Die Kombination von Sonnenkollektoren auf dem Dach mit Anlagen zu Nutzung von oberflächennaher Erdwärme durch Erdkollektoren oder Erdwärmesonden und Wärmepumpen ist bekannt. Es ist sogar möglich, die im Sommer gewonnene Wärme aus Sonnenkollektoren über Wärmetauscher im Erdreich bei geringer Tiefe zu speichern und einen Teil dieser Energie ab dem Herbst wieder zum Heizen zu nutzen [7, S. 89 ff]. Eine Stromerzeugung ist bei diesen Konzepten nicht vorgesehen.
  • Unterirdischer Wasserströme, warm- oder heißwasserführende Aquifere und durch Vulkanismus erhitzte Böden werden direkt zum Heizen und zur Stromproduktion genutzt. Die geologischen und technischen Grundlagen dazu sind ausführlich in [7] und [8] beschrieben.
  • Außer der oberflächennahen Erdwärme gibt es die Wärme im tiefen Untergrund. Sie stammt nach [7, S.9 f] aus drei verschiedenen Quellen:
    • • Sie ist gespeicherte Energie, deren Ursprung in der während der Erdentstehung frei gewordenen Gravitationsenergie liegt.
    • • Sie ist ein Rest von einer Urwärme vor der Erdentstehung.
    • • Sie entsteht aus dem Zerfall radioaktiver Isotope in der Erdkruste. Diese Wärme ist aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit der Gesteine in der Erde gespeichert.
  • Der daraus resultierende Wärmestrom wird mit 63 mW/m2 angegeben [7, S.40]. Dieser Energiestrom wird als Wärme des tiefen Untergrunds bezeichnet. Für eine erste grobe Abschätzung der Temperaturerhöhung im tiefen Untergrund der kontinentalen Kruste können 30 ° K/km angenommen werden [7, S.34]. Dieses Wärmereservoir ist an jedem Ort der Erde verfügbar.
  • Das Verfahren zur Nutzung der Wärme des tiefen Untergrunds soll noch beschrieben werden: beim Hot-Dry-Rock-Verfahren (HDR) werden die im Untergrund natürlich vorhandenen Risse im Gestein zur Bildung eines Wärmetauschers genutzt.
  • Zunächst werden zwei Bohrungen im Abstand von einigen hundert Meter bis zu Tiefen von 7000 m vorangetrieben. Hier herrscht eine Temperatur von etwa 210 °C, sofern keine Einflüsse wie Vulkanismus existieren, die die Temperatur noch weiter erhöhen würden. In eine der Bohrungen wird Wasser unter hohem Druck hineingepreßt. Das Wasser dringt in die natürlich vorhandenen Risse des Felsens ein. Durch den hohen Druck werden die Risse aufgeweitet. Die im Gestein vorhandenen Kräfte können nun eine sehr geringe Verschiebung einzelner Felsschichten verursachen. Wird der Druck des Wassers wieder verringert, so verbleiben die Felsen in der neuen Position und hinterlassen dabei dauerhaft neue aufgeweitete Risse. Der Vorgang des Wassereinpressens wird mehrmals wiederholt und schließlich solange durchgeführt, bis aus der zweiten Bohrung mit Unterstützung weiterer Pumpen das Wasser wieder austritt. Abhängig vom Durchfluß und der Bohrlochtiefe hat das Wasser eine dem tiefen Untergrund entsprechende Temperatur.
  • Durch ein System von Mikrofonen lassen sich aus den Bruchgeräuschen im Gestein die Größe und die räumliche Ausdehnung der Rißflächen als Wärmetauscher feststellen. Bohrungen können heute bis zu 10 km Tiefe durchgeführt werden. Dabei ist es sogar möglich, nach einigen tausend Metern Tiefe den Bohrkopf im tiefen Untergrund horizontal zu führen [8, S.79]. Einzelne Bereiche können so gezielt angebohrt werden.
  • Das technische Wissen für die Erschließung der Wärme im tiefen Untergrund wurde wesentlich auch durch die Erkundung und Exploration von Erdgas- und Erdöllagerstätten entwickelt [7, S. 208]. In Europa wird zur Zeit eine HDR-Anlage als Forschungsanlage in Soultz-sous-Forets betrieben.
  • In der älteren Fachliteratur [9, S. 150 ff] zeigt eine Abschätzung des nutzbaren Energiepotentials durch das HDR-Verfahren, daß die vorhandene Wärmemenge durch die allmähliche Abkühlung und aufgrund des geringen nachliefernden Wärmestroms des Gesteins abnimmt und schließlich nicht mehr wirtschaftlich genutzt werden kann. Die Wiedererwärmung eines über wenige Tage ausgeschöpften Wärmepotentials kann bis zu einigen Jahrzehnten dauern. Auch Potentialabschätzungen in [7, S. 214] gehen von einer Nutzungsdauer eines geologischen Bereiches von 100 Jahren aus. Danach wird die Ausbeute weiterer Wärmemengen als nicht mehr wirtschaftlich angesehen.
  • Abschätzungen der Ausnutzung großer Wärmemenge über einen Zeitraum von einigen Jahrzehnten zeigen, daß für eine Wiedererwärmeung u. U. einige hundert, ja sogar bis zu tausend Jahre benötigt werden. Nach der Ausnutzung der Wärme eines geologischen Reservoirs müßte die Anlage also abgebaut und in einigen Kilometern Entfernung wieder neu errichtet werden. Der Rückbau der Anlage und die Erschließung eines neuen Standortes sind mit erneuten Kosten verbunden. in dicht besiedelten Gegenden können u.U. auch keine neue Industrieanlagen mehr errichtet werden. Als Konsequenz daraus verringert sich die Anzahl der möglichen Kraftwerksstandorte.
  • Dies legt den Schluß nahe, daß die Nutzung der Erdwärme nach dem HDR- Verfahren bei dem überall angenommenen Wärmestrom von ca. 63 mW/m2 zwar nach dem heutigen Stand der Technik [7, S. 212] umweltverträglich durchgeführt werden kann, aber, in menschlichen Zeiträumen gedacht, eine einmalige Ausschöpfung eines Energiepotentials darstellt. Die heute geforderte Nachhaltigkeit in der Energiewirtschaft stellt daher eine derartige Energiegewinnung wiederum in Frage, da nachfolgende Generationen diesen Standort für einen langen Zeitraum nicht mehr nutzen können. Selbst Standorte für Kraftwerke sind aber nur in begrenztem Umfang vorhanden.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Konzept so zu erstellen, daß auch eine Kombination fluktuierender erneuerbarer Energieformen in Verbindung mit Energiespeichern, an Standorten auf dem Land, an den Küsten oder in Flachmeeren, wie der Nordsee genutzt werden kann, ohne daß ein ungünstiger CO2-Ausstoß und erhöhte Kosten durch den zusätzlichen Brennstoffeinsatz für die Bereitstellung von Regel- und Ausgleichsenergie entstehen. Es ist ein Kraftwerkskonzept zu entwickeln, das in einer Energiewirtschaft, die allein auf erneuerbaren Energieformen beruht, große Kraftwerkseinheiten im 100 MW-Bereich und mehr ermöglicht. Das Konzept soll auch dazu beitragen, zukünftig auf fossile und nukleare Kraftwerke verzichten zu können.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, mindestens ein Wärmereservoir eines geologischen Bereiches unter der Erde als Langzeitenergiespeicher und einen Kurzzeitspeicher mit mindestens einem Energie wandelnden Prozess, dessen Abwärme in das unterirdischen Wärmereservoir zurückgeführt werden kann, an einem Ort in einem Kraftwerk zur Herstellung von Energieträgern wie Strom und/oder Gas zu integrieren. An dieses Kraftwerk ist direkt vor Ort oder über ein Hochspannungsnetz entfernt mindestens eine Anlage zur Gewinnung fluktuierender regenerativer Energie angeschlossen. Dieses Kraftwerkskonzept soll nachfolgend als Integriertes Geothermiekraftwerk IGEC (Integrated Geothermal Energy Conversion Plant) bezeichnet werden.
  • Neben der bekannten kontinuierlichen Gewinnung erneuerbarer Energie aus Aufwindkraftwerken ist es nur mit Erdwärme möglich, grundsätzlich an jedem Ort der Erde ebenfalls kontinuierlich Energie zu gewinnen und so mit anderen fluktuierenden erneuerbaren Quellen sinnvoll zu kombinieren.
  • Der geringe Wärmestrom von ca. 63 mW/m2 in der Erdkruste ist aber auch ein Beleg für eine gute Wärmeisolation des Gesteins. Da ein geologischer Bereich im tiefen Untergrund über keinen sich schnell erneuernden Energiestrom wie die Sonnen- oder Windenergie verfügt, sollte er als ein Energiespeicher mit einer Anfangsbefüllung angesehen werden. Im Rahmen einer geeigneten Betriebsführung von Energieentnahme und Rückführung von Energie kann ein errichtetes Kraftwerks ohne zeitliche Begrenzung betrieben werden, da kein einmaliges Energiereservoir für immer ausgeschöpft wird.
  • Die Kraftwerksanlage ist gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 ausgebildet. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftwerksanlage sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das Konzept wird nun anhand von Zeichnungen in verschiedenen Beispielen erläutert.
  • Es zeigen 1 und 2 Geothermiekraftwerke mit einer möglichen Anordnung von geothermischen Bereichen als Langzeitspeicher in Kombination mit Druckspeichern als Kurzzeitspeicher, die auf dem Land, an der Küste oder auf dem Meer aufgebaut sind und Energie aus erneuerbaren Quellen nutzen.
  • Die 3 und 4 zeigen die benötigten Komponenten, um Wärmeenergie aus einem geothermischen Bereich bei geringer Temperaturdifferenz zur Stromproduktion verwenden zu können. Es wird auch gezeigt, wie weitere Energie abgebende oder aufnehmende Prozesse in das Geothermiekraftwerk integriert werden können. 5 zeigt die grundsätzliche Möglichkeit der Integration vieler Teilprozesse.
  • Die 6 bis 8 stellen Prozesse dar, die überwiegend Strom aus regenerativen Quellen verbrauchen und ihre Verlustwärme an den geothermischen Speicher abgegeben. Dabei zeigt 6 eine Kompression von Gasen. 7 bildet eine Elektrolyseanlage ab, die mit Niederdruck- und Hochdruck-Speichereinrichtungen ausgestattet ist. 8 stellt eine direkte Umwandlung von Strom in Wärme durch elektrische Heizelemente dar, bei der die Wärme durch Wärmetauscher an den geothermischen Speicher abgegeben wird.
  • 9 zeigt als Blockbild einen allgemein Energie wandelnden Prozeß. Die 10 bis 12 zeigen Prozesse, die überwiegend elektrischen Strom produzieren und bei Bedarf an das Netz abgeben. 10 zeigt Gasdruck-Expansionsturbinen, wahlweise in Verbindung mit Niederdruckspeichern und Einrichtungen zur Wiedergewinnung der Verlustwärme. 11 zeigt eine Gasexpansionseinrichtung mit zusätzlicher Verbrennung. 12 stellt eine Anlage dar, die nach einer Gasexpansion Wasserstoff, Sauerstoff und auch Druckluft bei niedrigem Druckniveau in Brennstoffzellen in Strom verwandelt und die Verlustwärme über Wärmetauscher in den geothermischen Bereich speichert.
  • In 13 wird gezeigt, wie bei einem Parabolrinnenkraftwerk die Wärme direkt an den Geothermiespeicher abgegeben werden kann. Abschließend zeigt 14, wie ein be grenzter Kühlwasservorrat eines Geothemiekraftwerkes mit Hilfe eines Aufwindkraftwerkes gekühlt werden kann.
  • Gemäß 1 ist eine Kraftwerksanlage 1 zur elektrischen Stromerzeugung und zur Gewinnung von Prozeßwärme mit Verbindungsrohrleitungen 12, 13 zum geothermischen Bereich 9 aufgebaut. Zusätzlich kann Sonnenwärme mit Kollektorsystemen 6 unter Verwendung von flüssigen oder von gasförmigen Arbeitsmedien 3 über Wärmetauscher in das geothermische Reservoir 9 eingespeist werden. Allgemein können sowohl die bekannten landgebunden regenerative Quellen 4, als auch Offshore-Einrichtungen als regenerative Quellen 5 mit dem geothermischen Bereich 9 gekoppelt werden. Ab 3 werden verschiedene Möglichkeiten im Detail gezeigt. Das für die Kühlung benötigte Wasser kommt aus einem stehenden oder einem fließenden Gewässer und wird durch Rohrleitungen 10 heran- 10a und wieder abgeführt 10b. An einem Ort können mehrere geologische Bereiche 9 als Wärmespeicher bzw. Quellen neben- und übereinander angelegt werden. Die Abstände zwischen den einzelnen Bereichen 9 sind ausreichend groß zu wählen, damit keine gegenseitige Beeinflussung stattfinden kann. Damit sich ein thermisch (teilweise) entleerter Bereich 9z. B. über einen Zeitraum von wenigen Jahren bis hin zu einigen Jahrzehnten wieder regenerieren kann, wird inzwischen ein anderer Bereich 9 genutzt. Nach der thermischen Regeneration kann der zuvor teilweise entleerte Bereich 9 erneut verwendet werden. Dies ermöglicht einen fortgesetzten Betrieb an einem Kraftwerksstandort über große Zeiträume. Die verschiedenen geothermischen Bereiche 9 werden entweder nur mit einem Paar Leitungen 12, 13 für Hin- und Rücklauf erschlossen, oder sie werden mit einer Vielzahl von Leitungen in die verschiedenen Erdwärmebereiche 9 hinein mit der Kraftwerksanlage 1 verbunden.
  • Als mögliche mit dem Geothermiekraftwerk zu kombinierenden Druckgasspeicher 51 können Aquifere, Salzkavernen und ausgediente Bergwerke dienen [4, S.32], die über Rohrleitungen 11 mit der Kraftwerksanlage 1 in Verbindung stehen. Dabei können Drücke von ca. 100 bar bis 200 bar erreicht werden. Möglich sind aber auch herkömmlich hergestellte Druckbehälter 55, die dann entsprechend große Ausmaße haben müssen. Im Gegensatz zu den unterirdischen Druckspeichern 51 können Druckbehälter 55 heute für sehr hohe Drücke, z.B. für 500 bar bis 1000 bar ausgelegt werden. Dadurch lassen sich die Druckbehälter 55 wiederum im geometrischen Volumen kleiner wählen und dabei noch akzeptable Mengen an Druckenergie speichern. Bei entsprechenden Eigenschaften des tiefen Untergrunds können zukünftig auch entleerte Erdöl- und Erdgasfelder, wie sie z.B. unter dem Meeresboden der Nordsee vorhanden sind, sowohl als Druckspeicher, als auch nach Aufweitung der vorhanden Risse als geothermischer Speicher verwendet werden. Von den gesamten installierten Komponenten der Erdölindustrie einschließlich der entleerten Lagerstätten läßt sich so nach einer Umrüstung wenigstens ein Teil weiter nutzen.
  • 2 zeigt eine z.B. im Meer stehende Trägerstruktur 2 mit der Kraftwerksanlage 1, die die Komponenten zur Nutzung eines geothermischen Bereiches 9 enthält. Die Anlage 1 steht außerdem über Rohrleitungen 11 in Verbindung mit den darunterliegenden Druckgasspeichern 51. Weitere Energiewandler, z.B. Windenergieanlagen 7, Meereswellenwandler 8, Meereströmungswandler 54 sind zur Stromproduktion direkt in die Trägerstruktur 2 integriert. Auf diese Weise wird derselbe Standort der Kraftwerksanlage 1 vielfältig genutzt. Das aus dem geothermischen Bereich 9 geförderte heiße Wasser wird in Rohren 12 nach oben und die Restwärme über die Rohrverbindung 13 wieder nach unten geführt. Die Rohrverbindungen weisen eine Wärmeisolierung 14 auf, um Temperaturverluste bei der Durchquerung des kalten Gewässers zu vermeiden. In der unteren Hälfte von 2 ist auch beispielhaft eine Draufsicht von 4 getrennten unterirdischen Druckgasspeichern 51 und darunter liegenden geothermischen Bereichen 9 schematisch dargestellt.
  • Die thermodynamischen Anlagenkomponenten zur Stromgewinnung aus Erdwärme ähneln denen, die aus der Nutzung der Meerwärme nach dem Konzept des CLOSED CYCLE SYSTEM [10] bekannt sind. So zeigt
  • 3 einen als Verdampfer betriebenen Wärmetauscher 26, der die Wärme aus dem geothermischen Bereich 9 über die Produktionsleitung 12 an einen sekundären Kreislauf 72, z.B. mit Ammoniak als Arbeitsmittel befüllt, abgibt. Die Druckzunahme und die Enthalpieerhöhung des sekundärseitigen Arbeitsmediums wird über einen Turbinen-Generatorsatz 20 mit Leistungselektronik 16 für die Stromerzeugung zur Abgabe an ein elektrisches Netz 15 genutzt. Die Abkühlung des sekundären Arbeitsmediums erfolgt wieder in einem weiteren Wärmetauscher 27, der überwiegend als Kondensator betrieben wird. Nach dem Kondensator 27 wird das sekundäre Arbeitsmedium von einer elektrisch angetriebenen Speisepumpe 23 wieder in den Verdampfer 26 gefördert. Das, mittels mindestens einer elektrisch angetriebenen Pumpen 22a über die Produktionsleitung 12 in den Wärmetauscher 26 geförderte Wasser wird mit Unterstützung mindestens einer weiteren elektrischen Pumpen 22b wieder über die Injektionsleitung 13 in den Erdwärmespeicher 9 zurück gefördert. Auch der Kondensator 27 wird über elektrische Pumpen 24 mit Kühlwasser über einen Wassereinlaß 10a und Wasserauslaß 10b aus einem Wasservorrat versorgt. Die verwendeten Leistungselektroniken 17 für die E- Motoren ermöglichen einen bedarfsgerechten Betrieb der Pumpenaggregate 22a, 22b, 23 und 24.
  • Im Gegensatz zur Meerwärmegewinnung kann bei der Nutzung von Erdwärme die Auslegung der Anlage auf größere Temperaturdifferenzen erfolgen. So lassen sich prinzipiell höhere Wirkungsgrade zur Stromerzeugung erzielen, die bei etwa 10 % und mehr liegen. Als Arbeitsmedium sollen umweltfreundliche Substanzen gewählt werden, die biologisch abbaubar sein müssen und auch nicht den Treibhaus-Effekt fördern.
  • Nach der Förderung des erhitzten Wassers in der Produktionsleitung 12 kann Prozeßwärme an verschiedenen Stellen des geothermischen Kreislaufs entnommen werden. Es kann aber auch nicht benötigte Wärme in den Kreislauf des geothermischen Reservoirs 9 wieder zurückgespeist werden:
    So wird nach dem Verdampfer 26 das zwar abgekühlte, aber noch warme Wasser einem Prozeß A 30 über einen Wärmetauscher, der dem Prozeß A 30 zugeordnet ist, für einen Wärmeübertrag zur Verfügung gestellt. Nun ist es möglich, die Verlustwärme des Prozesses A 30 über den Wärmetauscher an die Injektionsleitung 13 abzugeben. Das Wasser in der Injektionsleitung 13 wird erneut mit Wärme beladen und diese anschließend wieder an den Erdwärmespeicher 9 abgegeben. Ab 6 werden verschiedene Prozesse beschrieben, die ihre Verlustwärme über Wärmetauscher an die Injektionsleitung 13 abgeben. Ein Überbrückungszweig mit Ventil 49 ermöglicht die Abschaltung des Wärmeeintrags aus Prozeß A 30. Die weiteren notwendigen Absperrventile sind dem Prozeß A 30, wie ab 6 beschrieben, zugeordnet.
  • Es ist auch möglich, den Wasserstrom der Produktionsleitung 12, nach entsprechender Auslegung, aufzuteilen und nicht nur dem Verdampfer 26, sondern auch einem weiteren Prozeß B 32 eine Wärmezufuhr 33 bei hohem Temperaturniveau zu ermöglichen. Nach Ausnutzung der Prozeßwärme findet eine Wärmeabfuhr 34 bei geringerer Temperatur statt. Über eine Mischeinrichtung 36 mit Wärmetauscher wird diese Restwärme wieder an die Injektionsleitung 13 zur Wärmeabgabe in den Erdwärmespeicher 9 zurückgeführt, oder über die Mischeinrichtung 36 von Prozeß A 30 noch weiter ausgenutzt. Die Mischeinrichtung 36 ist im einfachsten Fall eine Verzweigungs- bzw. Sammeleinrichtung mit Steuer- und Regelventileinrichtungen 49.
  • Die Wasserseite des Verdampfers 26 und der Wärmetauscher des Prozesses A 30 bilden eine Reihenschaltung von mindestens zwei Wärmetauschern, bei der die Temperatur mit zunehmender Anzahl der Komponenten abnimmt. Eine mögliche Parallelschaltung von Teilprozessen Ai 31 wird in 5 erläutert, bei der alle Teilprozesse Ai 31 vom gleichen Temperaturniveau versorgt werden.
  • Benötigen der Gesamtprozeß A 30 und die Teilprozesse Ai 31 und auch Prozeß B 32 kaltes Wasser, so kann ein weiterer Wärmetauscher, der den Prozessen A 30, Ai 31 bzw. B 32 zugeordnet ist, als Kühler auch in den Strang des Kondensators 27 in Reihe geschaltet werden. Ein Abzweig des kalten Wassers vor dem Kondensator 27 ist auch möglich, aber nicht mehr dargestellt. Eine Parallelschaltung mehrerer Wasserpumpen zur Versorgung der kalten Seite ist auch möglich, aber ebenfalls nicht dargestellt. Mit Steuer- und Regelventileinrichtungen 49 werden die Prozesse A 30, Ai 31 und B 32 entsprechend einer optimierten Betriebsführung bezüglich der Wärmeströme und Energieausnutzung hinzu- oder abgeschaltet. Entgegen den Konzepten zur Meerwärmegewinnung wird nun kaltes Wasser aus geringer Tiefe, wie es die Nordsee (6°C bis 16 °C) ganzjährig zur Verfügung stellt, zur Kühlung verwendet. War in den südlichen Gewässern das warme Oberflächenwasser die Wärmequelle, so wird jetzt das geothermische Reservoir 9 als Energiequelle genutzt und das Meerwasser nur zur Kühlung verwendet. Im Gegensatz zur Meerwärmegwinnung genügen nun auch geringere Kühlwasserströme bei vergleichsweiser gleicher abgegebener elektrischer Netzleistung.
  • Der Wärmeanteil, der über die Injektionsleitung 13 in die Tiefe geführt wird, steht der Produktionsseite 12 nur mit größerer Zeitverzögerung wieder zur Verfügung, da ein Teil des verpreßten Wassers zunächst im Untergrund zirkuliert. Langfristig trägt es dennoch zur Erwärmung des erschlossenen geologischen Bereiches 9 bei.
  • Sofern die geologischen Verhältnisse es zulassen, kann bei geeigneter Auslegung der Pumpen 22a, 22b in den Produktions- und Injektionsleitungen 12, 13 die Durchflußrichtung umgekehrt werden. Dies hätte den Vorteil, daß sich im Bereich des Erdspeichers 9 mit der Produktionsleitung 12 schneller ein höheres Temperaturniveau zur Wiederverwendung einstellt. Die Durchflußrichtung wechselt dann je nach Entnahme- bzw. nach Aufladebetrieb des Wärmespeichers 9. Bei entsprechend großen Wärmemengen könnte nun Prozeß A 30 die dominierende Wärmequelle werden, wobei die Energie sich in einen Anteil zur elektrischen Stromproduktion durch den Turbinen-Generatorsatz 16, 20 und in einen Teil zur Speicherung im geothermischen Bereich 9 aufteilt.
  • Ein nach dem HDR- Verfahren erschlossener geothermischer Bereich 9 bildet zusammen mit den Anlagenkomponenten 12, 22a, 26, 22b, 13 einen geschlossenen Kreislauf. Nur wenn erhebliche Wasserverluste im tiefen Untergrund 9 auftreten, geht auch ein Teil der rückgeführten Wärme verloren. Ein geringer Wasserverlust ist aber eine Grundvoraussetzung für die Nutzung eines geologischen Bereichs 9 als Wärmespeicher bzw. Quelle und ist damit als ein Qualitätsmerkmal des geothermischen Bereichs 9 anzusehen.
  • Aus der Anordnung der Komponenten in 3 ergibt sich auch noch eine Möglichkeit zum Stromverbrauch: Mit dieser Grundschaltung des sekundären Kreislaufs 72 läßt sich auch ein thermodynamischer Prozeß linksläufig realisieren, also ein Wärmepumpenbetrieb durchführen. Dazu muß die Speisepumpe 23 eine Druckerhöhung so durchführen, daß der Wärmetauscher 26 die Wärme bei höheren Temperaturen an das Wasser des geothermischen Primärkreislaufs 71 abgeben kann und sich der Erdwärmespeicher 9 dadurch auflädt. Mit der elektrischen Energie, die aus dem Überschußstrom von regenerativen Quellen stammt, wird die Speisepumpe 23 betrieben. Zusätzlich wird auch Wärme aus dem Arbeitsmittel (Kältemittel), das den Wärmetauscher 27 durchströmt entzogen. Das Wasser im Wärmetauscher 27 wird abgekühlt und verläßt den Wärmetauscher 27 um einige Grad kälter. Über eine Turbine 20 kann ein Teil der Druckenergie wieder gewonnen werden. Um aber den Aufbau zu vereinfachen und um den sekundären Kreis 72 in einem anderen Ar beitspunkt betreiben zu können, wäre auch ein Expansionsventil 21, das unter Umständen gekühlt werden müßte, z.B. in einer Parallelschaltung zur Turbine 20 ebenfalls ausreichend. Mit der beschriebenen Betriebsweise könnte Überschußstrom sinnvoll verwertet werden. Bei einer entsprechenden Auslegung im Bereich von mehreren hundert MW wäre es zudem möglich, die Wärmeenergie von Flüssen zu verringern und einen Teil der Energie des warmen Wassers wieder zu nutzen. Zum Entladen des geothermischen Speichers 9 genügt es wieder, eine zur Stromproduktion geeignete Turbine 20 mit Generator einzusetzen und den Kältemittelkreis in einem für die Turbine optimalen Arbeitspunkt in einem rechtsläufigen thermodynamischen Prozeß zu betreiben. So kann dieses Geothermiekraftwerk in Verbindung mit Überschußstrom aus regenerativen Quellen einen Teil der Umgebungswärme z.B. eines Gewässers nutzen.
  • Wenn der Kondensator 27 in einem geschlossenen Kühlwasserkreislauf, der Kühlernetze und Kühlmittelpumpen enthält, betrieben wird, so kann auch der Umgebungsluft auf diese Weise Wärme entzogen werden. Kleine Anlagen, als Hausheizungen betrieben, haben diese prinzipielle Funktion schon nachgewiesen. Für eine Anlage im MW-Bereich werden allerdings sehr großflächige Wärmetauschernetze benötigt.
  • 4 zeigt eine Anlage, die für den Betrieb von Wasserdampfturbinen 20 bei geringem Temperaturniveau geeignet ist. Um die Verwendung von speziellen Verdampfungsmitteln wie Ammoniak zu vermeiden, kann in einem Kraftwerk selbst Wasser als Arbeitsmedium für den Betrieb von Turbinen mit Generatoren verwendet werden. Damit sind nicht das heiße Wasser des geothermischen Kreislaufs selbst und nicht die herkömmlichen Wasserdampferzeuger mit geschlossenen Kreisläufen gemeint. Dieses Konzept verwendet Dampferzeuger und Kondensatoren mit Unterdruckeinrichtungen. Die Wasserversorgung ist für einen offenen Prozeß durch einen entsprechend großen Fluß oder sogar durch einen Standort im oder am Meer von außen sicher zustellen.
  • Es werden Anlagenkomponenten benötigt, die wieder aus der Meerwärmegewinnung nach dem Prinzip des OPEN CYCLE SYSTEM [10] bekannt sind. Der Verdampfer 26 und auch der Kondensator 27 beinhalten Wärmetauscher, die einen z.B. mit Meerwasser gefüllten Raum, mit Wärme versorgen bzw. abkühlen. Vakuumpumpen 25 sorgen für den notwendigen Unterdruck im Verdampfer 26 und im Kondensator 27. Wasser kann so auch schon bei geringem Temperaturniveau große Wärmemengen aufnehmen und ausreichenden Dampfdruck für den Antrieb von Turbinen-Generatorsätzen 20 entwickeln. Wasserpumpen 24 mit elektrischem Antrieb befüllen den Verdampfer 26 bzw. den Kondensator 27. Zusätzlich ist auch möglich, aus dem Prozeß A 30 die Verlustwärme zur Vorheizung des Wassers im Verdampfer zu verwenden. Dies ist durch einen nach oben gerichteten Abfluß aus dem Prozeß A 30 mit Regeleinrichtung 49 dargestellt.
  • Bei einer entsprechenden Auslegung kann aus dem Kondensator 27 z.B. über elektrische Antriebe und den benötigten Pumpen 24 sogar entsalztes Wasser über eine Vorrichtung 67 entnommen werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Turbine 20 mit entsalztem Wasser betrieben werden kann und grundsätzlich salzfreies Wasser für Kühlkreisläufe empfindlicher Anlagenkomponenten zur Verfügung steht. Wasser mit erhöhtem Salzgehalt wird im Verdampfer 26 mit Meerwasser auf eine umweltverträgliche Konzentration verdünnt und wieder mit der Pumpe 24 über eine Vorrichtung 68 ins Meer zurückgepumpt. So lassen sich zur energetischen Ausnutzung von geringen Temperaturdifferenzen mit Wasser als Arbeitsmittel die grundsätzlich bekannten Risiken anderer Verdampfer- bzw. Kältemittel vermeiden und sogar nebenbei salzfreies Wasser gewinnen. Die Prozesse A 30, Ai 31, und B 32 und die Mischeinrichtung 36 sind wieder wie in 3 angeschlossen und funktionieren wie oben beschrieben.
  • Bevor weitere Kraftwerksprozesse beschrieben werden, soll die grundsätzliche Möglichkeit der Verknüpfung mehrerer Teilprozesse Ai 31 gezeigt werden:
  • 5 stellt die Parallelschaltung weiterer Prozesse Ai 31 dar, um mehrere Teilsysteme mit einer Heißwasser- 39, 40 und Kaltwasserseite 41, 42 jeweils vom gleichem Temperaturniveau ausgehend 37a, 37b, über Leitungen versorgen zu können. Verzweigungseinrichtungen 38 teilen den Wasserstrom auf, und die Wärme/Kälte wird dem Teilprozeß Ai 31 über eine Zulauf 39, 41 zugeführt. Alle Rückläufe 40, 42 werden an eine Sammeleinrichtung 43 angeschlossen und über Leitungen 44a, 44b abgeführt. Es gibt auch wieder einen Überbrückungszweig mit Ventileinrichtungen 49.
  • Es können sowohl gleichartige Systeme, z.B. nur Elektrolyseanlagen 60 oder nur Brennstoffzellenanlagen 62, wie in 7 und 12 gezeigt wird, als auch unterschiedliche Systeme wie Kühleinrichtungen von Gaskompressionsanlagen 45 neben Elektrolyseanlagen 60 und Brennstoffzellenanlagen 62 gemischt, dabei aber wärmetechnisch parallel und unabhängig voneinander betrieben werden. Dies ermöglicht eine große Freiheit beim Entwurf und in der Auslegung einer integrierten Kraftwerksanlage 1. Es können optimale Lösungen entwickelt werden, die sich an den Gegebenheiten vor Ort orientieren und daran anpassen lassen.
  • Der Wasserkreislauf 71 des geothermischen Speichers 9 enthält korrosive Substanzen, und auch Salzwasser führende Anlagenkomponenten sind der Korrosion ausgesetzt. Abhängig vom Aufwand und den Kosten ist abzuwägen, ob z.B. eine Turbine mit dem Wasser der Kreisläufe, die korrosive Medien enthalten, direkt gekühlt wird, oder ob ein weiterer Wärmetauscher mit eigenem Kreislauf, der nichtkorrosive Wärmeübertragungsmedien enthält, eingebaut wird. Ein eigener Kühlkreislauf benötigt Pumpenanlagen und Zubehör und verursacht somit wieder höhere Installationskosten. Außerdem vergrößern zusätzliche War metauscher den Verlust an Wärmeenergie in der Gesamtanlage, der nicht mehr regeneriert werden kann. Um alle Figuren übersichtlich zu gestalten, wurde auf die Darstellung von kaskadierten Kühlkreisläufen mit Wärmetauschern, die den Stand der Technik darstellen, verzichtet.
  • Die Überlegungen zur Parallel- und Serienschaltung gelten natürlich auch für Prozeß B 32 und seine Aufteilung in Einzelprozesse Bi, so daß auf eine erneute Beschreibung und Darstellung verzichtet werden kann.
  • In den nachfolgenden Figuren werden energiewandelnde Prozesse beschrieben, die abhängig von Auswahl und Auslegung beispielsweise für die Prozesse A 30 und Ai 31 eingesetzt werden können. So zeigt
  • 6 beispielsweise eine zweistufige Gasverdichtung 45, 46, 47, 48 deren Verlustwärme, die bei der Kompression entsteht, mit zwei in Reihe geschalteten Wärmetauschern 28 z.B. über die Heißwasserseite 39, 40 abgegeben wird. Bei einer Kompression können erhebliche Wärmemengen anfallen. Die Wärme, von der Heißwasserseite 40 kommend, wird über die Injektionsleitung 13 in das geothermische Reservoir 9 abgeführt und dort gespeichert (siehe 3 und 4). Die zusätzlichen Kühler 28 der Kaltwasserseite 41,42 die z.B. aus dem Kondensator 27 (3) über die Einrichtungen 41 und 42 versorgt werden, können beispielsweise bei einem Fehler in der Wasserzirkulation durch den geothermischen Speicher 9 zur Notkühlung der Kompressionseinrichtung verwendet werden und so den kontinuierlichen Betrieb der Verdichtereinrichtung 45, 46, 47, 48 sicher stellen. Die Verdichter 45, 46, 47, 48 werden von elektrischen Maschinen mit Leistungselektronik 17 angetrieben. Die elektrische Energie stammt dabei aus dem Netz 15, das vorzugsweise aus regenerativen Quellen versorgt wird. Verdichtereinrichtungen 45, 46, 47, 48 können in entsprechender Ausführung zur Kompression von z.B. Luft, Wasserstoffgas und Sauerstoff verwendet werden. Die Anzahl der Verdichterstufen hängt von dem zu erreichenden Enddruck ab, bei dem das Gas gespeichert 51, 55 werden soll. Bei niedrigen Drücken reicht gegebenenfalls eine Verdichterstufe schon aus, oder es müssen mehr als zwei Stufen nacheinander geschaltet werden, um besonders hohe Enddrücke zu erhalten. Von elektrischen Maschinen angetriebene Gasverdichter 45, 46, 47, 48, können in wenigen Minuten bis zur vollen Leistung hochgefahren werden und sind als Verbraucher zur Abregelung des Überangebotes eines elektrischen Netzes 15 gut geeignet. Als Druckspeicher 51 können bei entsprechender Eignung sowohl unterirdische Speicher, wie in der Beschreibung von 1 und 2 dargelegt, als auch Druckbehälter verwendet werden.
  • Bei einer geeigneten Auslegung der Verdichtereinrichtung 45, 46, 47, 48 als Expansionseinrichtung in einer Maschine, einschließlich der elektrischen Komponenten 16, 17, kann die Anlage im umgekehrten Betrieb auch wieder zur Stromerzeugung verwendet werden.
  • Darüber hinaus gibt es Verdichter und Turbinen mit verstellbarer Schaufelgeometrie, um eine optimale Anpassung über einen größeren Arbeitsbereich zur maximalen Energieausnutzung zu ermöglichen. Die in allen Betriebssituationen anfallende Verlustwärme aus Maschine und Abgas wird wieder im tiefen Untergrund 9 gespeichert.
  • Einen anderen Prozeß zum Verbrauch von Überschußstrom aus regenerativen Quellen zeigt
  • 7 mit einer Elektrolyseeinrichtung 60 zur Wasserstoff- und Sauerstoffproduktion mit mehreren Teilanlagen 60. Die elektrische Energie stammt aus dem Netz 15. Mit den entsprechenden Gasverdichtereinheiten 47, 48 werden Wasserstoff- und Sauerstoffdruckspeicher 56, 57 befüllt. Bei entsprechender Eignung können auch unterirdische Hohlräume 51 verwendet werden.
  • Um eine Gasausbeute mit optimalen Wirkungsgrad zu ermöglichen, sollten Elektrolyseanlagen 60 bei möglichst konstanter Leistungsaufnahme betrieben werden. Ein geothermisches Kraftwerk schafft diese Voraussetzungen. Bei zeitweise fehlendem Strom aus fluktuierenden regenerativen Quellen wird Wärme zur Stromerzeugung dem geothermischen Reservoir 9 entnommen.
  • Es bietet sich besonders die Elektrolyse 60 mit Gasspeicherung 56, 57 über Gasverdichtereinrichtungen 47, 48 (Details der Verdichtereinrichtungen in 6) in Kombination mit einem geothermischen Kraftwerk 1 an. Während des kontinuierlichen Betriebes der Elektrolyse 60 werden die Gase in Niederdruckspeichern 52, 53 z.B. bis zu einigen 10 bar gesammelt. In dem Zeitraum, in dem ein Überschußstrom anfällt, werden hohe Leistungsspitzen, wie sie von den Windkraftanlagen 7 bekannt sind, für die schnelle Gas-Kompression aus dem Niederdruck- bis in den Hochdruckbereich von einigen 100 bar bis 1000 bar verwendet und auf diese Weise abgebaut. Die Elektrolyseeinrichtungen 60 können abhängig vom ausgewählten elektrochemischen Prozeß in Temperaturbereichen von 80 °C über 160 °C bis hin zu 800 °C (Hochtemperaturelektrolyse) betrieben werden [3, 178 ff, ]. Die Abwärme der Elektrolyse- 60 und Verdichtereinrichtungen 47, 48 wird über Wärmetauscher 28 wieder in den geothermischen Speicherbereich 9 zurückgeführt. So wird ein gleichmäßiger Wasserstoffherstellungsprozeß mit Wärmerückgewinnung unter Ausnutzung von z.B. Windkraftleistungsspitzen ermöglicht.
  • 8 zeigt eine Anordnung von elektrischen Heizelementen 19, die Überschußstrom direkt in Wärme umwandeln können. Da elektrischer Strom nahezu pure Exergie darstellt, möchte man eine direkt Verwandlung in Wärme, also eine Umwandlung in Energie von niedriger Qualität, zunächst vermeiden. Mit Wasser gekühlte elektrische Heizer 19 lassen sich aber einfach und preiswert realisieren, so daß ein Einsatz in Verbindung mit einem guten Wärmespeicher 9 durchaus wirtschaftlich sinnvoll ist. In jedem Fall können elektrische Heizer 19 mit einfachen elektrischen Schaltelementen oder auch mit moderner Leistungselektronik 18 sogar sehr schnell zur Abregelung als Energiesenke in Reserve gehalten werden, um beim Ausfall anderer energieverzehrender Prozesse den Überschußstrom trotzdem aufnehmen zu können. Auch Überspannungen im Netz lassen sich dann leicht vermieden. Die anfallende elektrische Energie aus fluktuierenden Quellen wird wenigstens als Wärme im Erdreich 9 gespeichert. Das gezielte Verringern von Überschußstrom stellt in der elektrischen Energiewirtschaft eine zu vergütende Dienstleistung dar. Andere Kraftwerke können weiter im optimalen Arbeitspunkt arbeiten und müssen in ihrem Betrieb nicht gedrosselt werden. Unabhängig vom Betrieb der Heißwasserseite 39, 40 stellt wieder die Kaltwasserseite 41, 42 einen zuverlässigen Betrieb, auch bei Ausfall des geothermischen Kraftwerksteils als Energiesenke sicher.
  • 9 zeigt allgemein einen Energie wandelnden Prozeß 61: Das Abführen der Verlustwärme bzw. das Zuführen von benötigter Prozeßwärme findet über Wärmetauscher 28, 29 statt, um zwischen dem geothermischen Kreislauf mit korrosiven Medium und dem Energie wandelnden Prozeß 61 mit anderen Arbeitsmedien zu trennen.
  • Für den Energie wandelnden Prozeß 61 können auch Stirlingmaschinen in Verbindung mit elektrischen Maschinen eingesetzt und zwischen der Heißwasserseite 39, 40 und der Kaltwasserseite 41, 42 zur Stromerzeugung betrieben werden (rechtsläufiger thermodynamischer Prozeß). Da Stirlingmaschinen auch bei niedrigem Temperaturniveau und geringen Temperaturdifferenzen arbeiten, stellen sie eine Alternative zu den mit flüssigen Arbeitsmitteln befüllten Einrichtungen wie in 3 und 4 beschrieben dar. Wird die Stirlingmaschine durch die elektrische Maschine mit Überschußstrom aus dem Netz angetrieben, so arbeitet sie als Wärmepumpe in einem linksläufigen thermodynamischen Kreisprozeß. Der geothermische Speicher 9 wird dann wieder mit Wärme aufgeladen.
  • Eine Gasverflüssigungsanlage, die in Verbindung mit den Einrichtungen zur Gasherstellung steht, ist als Energie verbrauchender Prozeß anzusehen. Die bei der Gasverflüssigung in den Anlagenkomponenten entstehende Verlustwärme wird über Wärmetauschereinrichtungen 28 an den geothermischen Bereich 9 zur Speicherung abgegeben. Gasverflüssigungseinrichtungen können für Wasserstoff, für Sauerstoff, für Ammoniak und auch für Luft einzeln oder in Kombination eingesetzt werden. Die Verflüssigung von Gasen ermöglicht eine hohe Dichte und damit kompakte Speicherung von Gasen. Um die verflüssigten Gase wieder im gasförmigen Zustand nutzen zu können, müssen Einrichtungen zur Gasverdampfung und Gasaufheizung eingebaut werden. Die Verdampfungswärme kann sowohl aus der Umgebungsluft der Anlage mit Wärmetauschern, die mit Rippenflächen ausgestattet sind, als auch aus dem geothermischen Speicher 9 mit Hilfe von Wärmetauschern 29 genommen werden. Einrichtungen zur Gasverflüssigung mit anschließender Verdampfung zur weiteren Nutzung des Gases stellen einen Energie wandelnden Prozeß 61 dar.
  • Neben Wasserstoff können auch andere Produkte als Energieträger angesehen werden:
    Z. B. kann aus Sand unter Energiezufuhr Silicium als universeller Energieträger und Rohstoff hergestellt werden. Der Sand kann auf einfache Weise dem Meeresgrund entnommen und weiter verarbeitet werden. Dem reinen Silicium wird dann in verschiedenen Prozeßschritten mit Hilfe von Stickstoff und Wasser über die Zwischenprodukte Ammoniak und Wasserstoff die gespeicherte Energie wieder entzogen. Die für dieses Energieträgerkonzept benötigten technischen Einrichtungen zur Si-Herstellung und zur Energierückwandlung müssen wieder gekühlt werden, was wieder mit der Rückführung der Verlustwärme in den geothermischen Bereich 9 verbunden ist.
  • Für die Prozesse A 30 und B 32 können anstelle der für die Energiewirtschaft relevanten Prozesse, wie in den vorangegangenen Figuren beschrieben, auch Produktionseinrichtungen für die Herstellung anderer Produkte treten. Für Küstenregionen, in denen Trinkwasser in ausreichendem Maße fehlt, ist es auch interessant, sowohl Wärme, als auch elektrische Energie zur Trinkwasseraufbereitung mittels Destillation, Umkehrosmose und Elektrodialyse zu verwenden.
  • Abhängig vom Temperaturniveau und vom Aufstellungsort sind geeignete Prozesse auszuwählen. Steht neben dem warmen auch ein kaltes Reservoir in ausreichendem Maße zur Verfügung, so können, wie die Anordnung der Prozesse A 30 und B 32 in 3 und 4 zeigt, mit Hilfe einer Temperaturregelung gewünschte Temperaturverläufe oder konstante Bedingungen unabhängig von den Außentemperaturen eingestellt werden. So lassen sich beispielsweise Nahrungsmittelproduktionen (Fischzucht, Pflanzen-, Algenanbau) optimieren und Destillations- und Trocknungsprozesse ganzjährig durchführen. Die nachfolgende Aufzählung nennt einige bekannte Beispiele von Niedertemperaturprozessen in Abhängigkeit vom Temperaturniveau:
    Temperatur C° Prozeß bei Niedertemperatur
    20 Fischzucht
    30 Biodegradation, Gärung
    40 Gewächshausbetrieb für Meerespflanzen, Gemüse, Gras
    90 Stockfisch-Trocknung
    100 Trocknung organischen Materials, Biotrockenmasse
    120 Frischwasser durch Destillation
    130 Gewinnung von Salz durch Verdampfung und Kristallisation
    140 Verpacken von Nahrungsmitteln
    160 Fischmehltrocknung
    180 Abkühlung/Einfrieren von Lebensmitteln durch Ammoniakabsorption
  • In den nachfolgenden Figuren werden die zur Stromerzeugung benötigten Prozesse beschrieben. Aus dem Überschußstrom bzw. durch den Einkauf von günstigem Strom können allgemein Energie speichernde Prozesse betrieben werden. So lassen sich beispielsweise Gasvorräte für die Spitzenlastzeiten anlegen. Elektrische Energie in Form von Spitzenlaststrom wird dann mit vergleichsweise hohen Einnahmen wieder verkauft.
  • 10 zeigt eine mehrstufige Gas-Expansionseinrichtung 63, deren Turbinen über Generatoren und Leistungselektronik 16 zur Stromproduktion an das elektrische Netz 15 angeschlossen sind. Wärmetauscher 29 führen die zum Entspannen gegebenenfalls noch benötigten Wärmemengen aus dem Erdreich 9 zu. Entsteht Verlustwärme, so wird diese je nach Wärmemenge und Temperaturniveau im Erdspeicher 9 regeneriert. Bei einer Expansion von Druckluft wird der Luftstrom und damit auch Verlustwärme über eine Ablufteinrichtung 59 direkt an die Umgebung abgegeben. Gase aber, die wie Wasserstoff oder Sauerstoff selbst als Energieträger dienen, werden in Niederdruckspeichern 52, 53 nach der Expansion wieder gesammelt und stehen dann für nachfolgende Prozeßschritte über eine Entnahmeeinrichtung 66 weiter zur Verfügung. Die Temperatur des entspannten Gases kann über einen Wärmetauscher 28, 29 dem nächsten Prozeßschritt angepaßt werden. Gegebenenfalls werden Wärmetauscher 28, 29 zur Temperaturanpassung nach dem Niederdruckspeicher 52, 53 benötigt, was hier nicht mehr dargestellt ist.
  • 11 zeigt eine mehrstufige Gas- Expansionseinrichtung 64 mit Verbrennung. Die Arbeit an der Welle wird mit einem Generator und Leistungselektronik 16 als elektrischer Strom ins Netz 15 eingespeist. Es wird sowohl die Druckenergie aus den Druckspeichern 56, 57, 58 als auch die in den Gasen als Energieträger enthaltene Energie genutzt. Die Verlustwärme der Turbinen 64 und auch die Restwärme in den Verbrennungsgasen werden über Wärmetauscher 28 in den geothermischen Bereich 9 (siehe 3, 4) zur Speicherung zurückgeführt. Zusätzliche Wärmetauscher 28 mit Anschluß an die Kaltwasserseite 41, 42 ermöglichen auch einen Notbetrieb ohne den geothermischen Kraftwerksteil. Über Ventile 49 werden beispielsweise Luft und Sauerstoff vor dem Eintreten in die Verbrennungsmaschinen 64 für eine optimale Verbrennung voreingestellt. Im Eingangsbereich z.B. einer Turbine 64 wird dann der Brennstoff, z.B. Wasserstoff oder auch übergangsweise Erdgas hinzugegeben. Anstelle der Turbine 64 kann grundsätzlich auch eine andere thermodynamische, offen durchströmte Verbrennungskraftmaschine verwendet werden, wie Kolben-, Freikolben- und Drehkolbenmaschinen. Beim Einsatz von Brennern oder katalytischen Heizern zur Nutzung der brennbaren Gase können thermodynamische Maschinen nach dem Stirlingkonzept oder auch Dampfmotoren mit geschlossenen Wasserdampfkreisläufen verwendet werden. Bei allen Verbrennungskraftmaschinen und auch bei der Anwendung von Brennern bzw. Heizern ist der Ausstoß von umweltbelasteneden Abgasen, z.B. NOx, unvermeidbar. Nur mit Hilfe von Abgasnachbehandlungseinrichtungen 65, unter Aufwendung zusätzlicher Energie, können die entstandenen schädlichen Abgase wieder beseitigt werden.
  • Um schädliche Abgase grundsätzlich zu vermeiden, wird ein weiterer Elektrizität erzeugender Prozeß dargestellt. Es zeigt
  • 12 eine Anordnung von Expansionsmaschinen 63 in Verbindung mit Hochdruckspeichern 51, 56, 57 58 und Niederdruckspeichern 52, 53, die wiederum eine Anordnung von Brennstoffzellenanlagen 62 versorgen. Eine Mischeinrichtung 35 für Gase mit Druckregelung optimiert die Luft- bzw. Sauerstoffversorgung auf der Niederdruckseite. Der Anschluß der Kühlung von den Expansionsmaschinen 63 ist aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt. Er kann prinzipiell wie nach 10 erfolgen. Die Umwandlung eines Energieträgers, z.B. Wasserstoff, in elektrischen Strom mit Brennstoffzellen 62 kann, abhängig vom elektrochemischen Prozeß, in verschiedenen Temperaturbereichen stattfinden. Folgende Beispiele seien genannt: die Membranbrennstoffzelle (Proton Exchange Membran, PEM) für den Temperaturbereich von ca. 50 °C bis 80 °C, Direkt-Methanol-Brennstoffzellen (DMFC) für 80 °C bis 130 °C, Phosphorsaure Brennstoffzelle (PAFC) von 160 °C bis 220 °C, Karbonatschmelzen-Brennstoffzellen im Bereich von 640 °C. Schließlich gibt es sogar heiße Systeme wie die Oxidkeramische Brennstoffzelle (SOFC), die im Temperaturbereich von 800 °C bis 1000 °C arbeiten [11, S.30]. Die Abwärme der Brennstoffzellenanlagen 62 wird bei geeignetem Temperaturniveau und/oder entsprechender Auslegung der Wärmetauscher wieder in das geothermische Reservoir 9 zurückgeführt. Die zusätzlich eingetragenen Wärmetauscher 28 auf der Kaltwasserseite 41, 42 ermöglichen wieder einen Betrieb ohne den geothermischen Kraftwerksteil. Wenn Druckluft und/oder komprimierter Sauerstoff zur Verfügung stehen, können in den Brennstoffzellenanlagen 62 die bisher üblichen energieverbrauchenden eigenen Luftverdichtereinrichtungen entfallen. Brennstoffzellenanlagen 62 in Verbindung mit Leistungselektronik 18 können sehr dynamisch innerhalb weniger Sekunden hohe Leistung abgeben und eignen sich daher auch zur Regelung und Sicherstellung der Qualität des elektrischen Netzes (Frequenz, Spannung, Phase). Es sind auch Brennstoffzellensysteme wie spezielle Auslegungen der PEM-Zelle bekannt, die auch umgekehrt elektrolytisch arbeiten können und so wiederum z.B. Wasserstoff und Sauerstoff bei elektrischer Stromzufuhr herstellen. Dies kann zu einer Vereinfachung der Elektrolyse- und Brennstoffzellenanlage führen, da nur gleichartige Komponenten verwendet werden. Anstelle der oben beschriebenen Druckbehälter können abhängig von den geologischen Gegebenheiten und der Anlagenauslegung auch wieder unterirdische Hohlräume 51 verwendet werden. Es sei noch erwähnt, daß große Druckbehälter auch unterirdisch eingebaut werden können. Bei umfangreichen Einrichtungen, die Gase handhaben, bietet es sich an, für den Niederdruck und für den Hochdruckbereich jeweils eigene Gasnetze zu installieren. Über die Kompressions-, Expansions-, Druckminderer- und Druckregeleinrichtungen sind Netze desselben Gases bei unterschiedlichem Druckniveau miteinander verbunden und ermöglichen damit eine optimale Betriebsführung.
  • Es sollen noch zwei weitere Konzepte eines integrierten Geothermiekraftwerkes in Verbindung mit solarthermischen Anlagen gezeigt werden. Um die Möglichkeiten einer direkten Wärmeauskopplung aus einem solarthermischen Kraftwerk darzustellen, zeigt
  • 13 eine Grundschaltung eines Solarkraftwerkes mit Parabolrinnen 6. Im primären Kreislauf 71 ist ein zweiter Wärmetauscher 28 z.B. parallel zum Dampferzeuger 26 eingebaut. Der hier dargestellte Sekundärkreislauf 72 kann verschieden vom Sekundärkreis der 3 ausgeführt sein. Der Primärkreislauf 71 des Parabolrinnenkraftwerkes 6 arbeitet z.B. auf einem höheren Temperaturniveau. Die Komponenten, wie in 13 abgebildet, sind auch als ein Teil-Prozeß Ai 31 aufzufassen und daher mit dem Geothermiekraftwerk über die angegebenen Zu- und Rückläufe 39, 40 verknüpft. Wenn die elektrische Last den Generator des Parabolrinnenkraftwerksteiles 6 nicht maximal ausnutzt, so wird die Überschußwärme direkt in den geothermischen Bereich 9 (3) geladen. Während der Nacht und während Schlechtwetterperioden kann dem geothermischen Speicher 9 mehr Energie entzogen werden und so die fehlende Stromproduktion aus dem solarthermischen Kraftwerksteil ausgleichen.
  • Die Prozesse zur thermischen Energieübertragung laufen eher langsam ab. Um aber auf schnelle Laständerungen im elektrischen Netz reagieren zu können, wird als weiterer Teil-Prozeß Ai+1 31 der Druckluftspeicher 51 mit Kompressions- 46 (6) und Expansionseinrichtung 63 (10) benötigt. Die Verlustwärme der Kompression kann in den geothermischen Speicher 9 (3), wie schon beschrieben, abgeführt werden, oder auch an den Wärmekreislauf 71 des Parabolrinnenkraftwerkes über einen Wärmetauscher abgegeben werden, der z.B. parallel zu 26 und/oder 29 und/oder in Serie zu 26 und/oder 29 geschaltet ist.
  • 14 zeigt ein Kraftwerk 1, das geothermische Bereiche 9 in Kombination mit einem Aufwindkraftwerk 76 nutzt. Wüstengebiete sind auf der Erdoberfläche in großem Umfang vorhanden und sollten für die Sonnenenergiegewinnung genutzt werden. Aufwindkraftwerke sind für Wüstengebiete entworfen worden, da sie hier auf Lebensdauern von mindestens 80 Jahre ausgelegt werden können und kein Wasser zur Kühlung benötigen. Dagegen müssen sowohl solarthermische als auch geothermische Kraftwerke mit Wasser gekühlt werden. Wenn nur eine einmalig begrenzte Menge an Wasser zur Verfügung steht, muß der Kühlkreis mit dem Kondensator 27 geschlossen und die Energie an eine Senke mit dem niedrigsten Temperaturniveau abgegeben werden können. Ein Aufwindkraftwerk 76 erzeugt einen großen Luftmassendurchsatz, so daß hier die Wärme des Wasserkreislaufes des Kondensators 27 über die Kühlernetze 75 unter dem Kollektordach 77 des Aufwindkraftwerkes abgeführt werden kann. Der Kamin 78 des Aufwindkraftwerkes führt die warme Luft nach oben. In ca. 1000 m Höhe verteilt sich die Luft und kühlt dabei wieder ab. Hier stellt die Luft in 1000 m Höhe das notwendige, kleinste Temperaturniveau dar.
  • Aufgrund der großen Sonneneinstrahlung während des Tagesbetriebes erhöht sich das Temperaturniveau in den Kühlernetzen 75, so daß als Folge davon der Wirkungsgrad der Kühlungseinrichtungen 27, 75 und damit auch des thermischen Kraftwerkes fällt. Sinnvoll ist hier die Installation von zwei Speicherbecken mit einem Kaltwasser- 73 und einem Warmwasservorrat 74 z.B. für den Betrieb über einen Tag. Während des Tages strömt kaltes Wasser aus dem Behälter 73 zur Kühlung durch den Kondensator 27 und wird im Warmwasserspeicher 74 erwärmt gesammelt. Während der kalten Nachtstunden kann das warme Wasser aus dem Vorrat 74 über die Kühlernetze 75 die Wärme aus dem Tagesbetrieb an das Aufwindkraftwerk 76 abgeben. Diese Betriebsweise ermöglicht dem Aufwindkraftwerk 76, im Nachtbetrieb seine Stromproduktion zu erhöhen.
  • Nachtstunden innerhalb einer Zeitzone sind Schwachlastzeiten, so daß hier nur wenig Strom benötigt wird. Ein geothemisches Kraftwerk könnte im Gegensatz zu einem solarthermischen Kraftwerk in einem linksläufigen thermodynamischen Prozeß, also als Wärmepumpe, betrieben werden. Für diese Betriebsweise fehlt dem solarthermischen Kraftwerk eine Möglichkeit, über die Spiegel an einen zweiten Wärmespeicher Energie abzugeben und diese Energie später wieder zu nutzen.
  • Mit dem Überschußstrom während der Nachtstunden wird der elektrische Antrieb der Speisepumpe 23 versorgt. Das durch den Tagesbetrieb erhitze und im Vorratsbehälter 74 gesammelte Wasser gibt seine Wärme während der Nachtstunden über den Wärmetauscher 27 an den Sekundärkreis 72 und über diesen an den Wärmetauscher 26 ab. Über die Leitungen 12, 13 mit Hilfe der elektrischen Pumpenanlagen 17, 22a, 22b wird Wärme an den geothermischen Speicher 9 abgegeben. Die Menge ist abhängig von der elektrischen Energie, die dem Antrieb der Speisepumpe 23 zugeführt wird. Ein Überschußstrom kann auf diese Weise sinnvoll genutzt werden. Weitere Details zum Wärmepumpenbetrieb sind in der Beschreibung von 3 enthalten. Es können für Prozeß A und B auch wieder alle bisher beschriebenen Prozesse eingesetzt werden.
  • Während des Tages arbeitet das geothemische Kraftwerk zur Stromproduktion dann wieder in einem rechtsläufigen thermodynamischen Kreisprozeß. Damit enthält die Kombination eines Geothermiekraftwerkes mit einem Aufwindkraftwerk, wie in 14 gezeigt, noch einen Vorteil gegenüber einer Kopplung mit einem solarthermischen Kraftwerk.
  • Der Vorteil einer Kopplung eines Aufwindkraftwerkes mit einem geothermischen Kraftwerk besteht darin, daß praktisch kein Wasser verbraucht wird und mit dem Geothermiekraftwerk ein Speicherbertrieb möglich ist, um Überschußstrom zu nutzen.
  • Nach den Beschreibungen der Figuren soll noch einmal betont werden, daß ein geothermischer Bereich in erster Linie als ein Wärmespeicher mit einer Anfangsbefüllung angesehen werden muß. Der Betrieb eines geothermischen Kraftwerkes ist so zu führen, daß nach einem Bilanzierungszeitraum wieder ein Energieinhalt hergestellt worden ist, der dem wärmemäßigen Anfangszustand des geothermischen Speichers entspricht. So steht dieses Reservoir an diesem Aufstellungsort auch noch unseren nachfolgenden Generationen für eine Nutzung zur Verfügung. Im folgenden soll daher noch auf den Betrieb eines integrierten Geothemiekraftwerkes IGEC (Integrated Geothermal Energy Conversion Plant) eingegangen werden:
    Ein Geothermie-Speicher ist so zu betreiben,
    • • daß die Wärmebilanz innerhalb eines Normaljahres wieder ausgeglichen ist.
    • • daß dem Speicher in einem Jahr mit geringem Angebot an fluktuierenden erneuerbaren Energieformen, wie Wind-, Meereswellen- bzw. Sonnenenergie zusätzlich Wärme entnommen wird, um Liefervereinbarungen nachzukommen.
    • • daß dem Speicher in einem Jahr mit einem Überangebot an erneuerbaren Energieformen für den Ausgleich der Zusatzentnahme während der energiearmen Jahre wieder zugeführt wird.
    • • daß eine Wärmeentnahme über mehrere energieertragsarme Jahre der anderen regenerativen Quellen ausgeglichen wird, dann aber über einen größeren Zeitraum (z.B. 5 bis 10 Jahre) wieder eine ausgeglichene Wärmebilanz hergestellt wird.
  • Ähnlich einem Pumpspeicherwerk können die oben beschriebenen Anlagenkonzepte nun folgende Aufgaben erfüllen:
    • • Aufnahme überschüssiger Energie während Schwachlastzeiten und Rückspeisung ins elektrische Netz während Spitzenlastzeiten.
    • • Bereitstellung von momentan einsetzbarer Reserveleistung (Erhöhung der Betriebssicherheit im Stromverbund)
    • • Verwertung von Überschußstrom aus dem Grundlastbereich herkömmlicher Kraftwerke, um den kontinuierlichen Betrieb eines Wärmekraftwerkes zu ermöglichen, ohne eine Einschränkung durch Einsatz zur Leistungsregelung. Dies ermöglicht die Ausdehnung der Betriebszeit mit konstanter Leistung von fossilen Wärmekraftwerken, was zu einer Verringerung der eingesetzten Brennstoffe und des CO2-Ausstoßes pro elektrischer Energieeinheit führt.
    • • Erhaltung der Netzqualität durch Leistungs-, Frequenz- und Spannungsregelung
  • Aus der Vielfalt der Möglichkeiten des Konzeptes eines integrierten Geothermiekraftwerkes sind z. Zt. nachfolgende Kombinationen besonders interessant:
    • • Windkraftanlagen angeschlossen an ein Geothermiekraftwerk (IGEC) mit unterirdischen Druckluftspeichern und Kompressionseinrichtungen, verbunden mit Expansionsturbinen ohne/mit Verbrennung, übergangsweise auch mit Erdgas- bzw. Methanhydratverbrennung, später Wasserstoffbetrieb aus einem H2-Gasnetz, verbunden mit Wärmerückgewinnung und Wärmespeicherung im tiefen Untergrund
    • • Windkraftanlagen angeschlossen an ein Geothermiekraftwerk (IGEC) mit Elektrolyseanlage und unterirdischer Druckspeicherung für Luft, Wasserstoff- und Sauerstoffgas und anschließender Stromerzeugung über Gasverbrennungsturbinen oder zukünftig über Brennstoffzellenanlagen, beide Varianten mit Rückgewinnung der Verlustwärme und deren Speicherung im tiefen Untergrund
  • Trotz des geringen Gesamtwirkungsgrades der gesamten Kette vom Speicher bis zur Wiedererzeugung des elektrischen Stroms sollte dieses Konzept und seine Arbeitsweise als eine Möglichkeit zur Energieveredelung angesehen werden. Für Spitzenlaststrom ist ein vielfach höherer Erlös möglich, als ihn das Einspeisegesetz für erneuerbare Energie zusichert. Nachdem die Strommärkte geöffnet wurden und der Einfluß der Monopolisten zunehmend reduziert wird, kann dieser Strom an den Strombörsen auch zu einem guten Preis verkauft werden. Das integrierte Geothermiekraftwerk (IGEC) mit seiner Fähigkeit zur Energiespeicherung stellt dabei einen wesentlichen Baustein in einer Energiewirtschaft mit regenerativen Quellen dar.
  • Selbst bei größeren Kraftwerkseinheiten bleibt der Charakter einer dezentralen Energieversorgung bei der integrierten geothermischen Energiewandlung (IGEC) erhalten, da die Wärmenutzung vor Ort begrenzt ist und Kraftwerksgrößen zwar bis zu einigen hundert MW möglich sind, aber 1 GW-Einheiten wie im Kernkraftwerksbereich nicht errichtet werden können.
  • Man muß sich vergegenwärtigen, daß die fossile Energiewirtschaft heute eine Industrie in riesigem Ausmaß auf unseren Meeren installiert hat. Allein in der Nordsee existieren mehr als 400 Anlagen der Erdöl- und Erdgasindustrie. Die negativen Folgen wie Bohrinsel- und Tankerunfälle finden sich leider zu oft in der Tagespresse. Auch wurde in der Vergangenheit versucht, Altanlagen im Meer zu versenken, was einer ungeheuren Verschwendung an Resourcen und eine Hinterlassenschaft von Müllkippen in den Meeren für nachfolgende Generationen bedeuten würde.
  • Hinzu kommt, daß eine Verwendung von Trinkwasser im Rahmen einer Energiewirtschaft immer weniger in Betracht kommen darf. Kernkraftwerke und auch die herkömmlichen fossilen Kraftwerke benötigen Wasser zur Kühlung oder verbrauchen durch den Abbau von Kohle indirekt wichtiges Grundwasser in großen Mengen. Dieses Wasser wird zur Nahrungsmittelproduktion und als Lebensmittel selbst in zunehmenden Maße benötigt. Dagegen ist salziges Meerwasser in großem Umfang vorhanden. Benötigt ein technischer Prozeß reines Wasser, so muß dieses Wasser durch Aufbereitung hergestellt werden. Die Kosten dafür müssen durch das verkaufte Produkt wieder erwirtschaftet werden. Kernkraftwerke und fossile Kraftwerke externalisieren neben CO2-Ausstoß und Endlagerung radioaktivem Materials auch diese Kosten, was einer Dauersubvention gleichkommt.
  • Die vorgestellten Konzepte von IGEC-Anlagen eignen sich auch für Aufstellungsorte an oder in Flachmeeren. Die vorhandenen Erdöl- bzw. Erdgas-Bohrungen können gegebenenfalls weiter genutzt werden, um in Tiefen vorzudringen, die eine wirtschaftliche Nutzung eines geothermischen Bereichs zulassen. Gegebenenfalls können die von fossilen Brennstoffen entleerten Bereiche in Flachmeeren zukünftig als Druckgasspeicher verwendet werden. Es bietet sich dabei an, auch marginale fossile Energiefunde in Verbindung mit Druckgasspeicherung in anderen schon entleerten Kavernen zu nutzen. Der Überschußstrom der Off-Shore-Windanlagen wird für die Kompression verwendet. Die Abwärme von Kompressions- und Verbrennungsturbinenanlagen wird dem geothermischen Speicher zugeführt, so daß diese Wärme wenigstens zu einem Teil wieder genutzt werden kann. Parallel dazu kann an anderen Standorten mit dem Bau und Betrieb von Elektrolyseanlagen für Wasserstoff und Sauerstoff begonnen werden. Bei entsprechender Eignung des Untergrundes läßt sich der Wasserstoff in den von Erdgas entleeren Bereichen speichern. In einer Übergangszeit, in der Wasserstoff und fossile Gase, wie Erdgas und Methanhydrat nebeneinander ausreichend vorhanden sind, können sogar Wasserstoff bzw. synthetisches Gas und Fossilgas bei richtigem Mischungsverhältnis in der gleichen Turbine gemeinsam verbrannt werden. Aufgrund der engen Verwandtschaft von Methanol mit den fossilen Brennstoffen, ist es auch möglich, meerestechnische Anlagen der Erdölindustrie als Speicher für Methanol zu verwenden. Methanol kann synthetisch unter Einsatz regenerativer Quellen hergestellt werden. Der benötigte Kohlenstoff (z.B. Algen, im Wasser gelöstes CO2, Luft) läßt sich aus der Umgebung der Anlagen entnehmen. Ebenso kann synthetisches Brenngas, wie in den Biogasanlagen auf Land, hergestellt und verwendet werden.
  • Es können auch die vorhandenen Plattformen und Öl- und Gaslager, nach einer Umrüstung als Kraftwerk oder Speicher verwendet werden, noch bevor man sie zur Entsorgung an Land wieder in die Materialkreisläufe zurückführt. Durch das „zweite Leben" dieser Anlagen kann das dafür bisher eingesetzte Kapital wirtschaftlich effizienter genutzt werden.
  • Die zunehmende Industrialisierung der Meere, beginnend mit den Flachmeeren vor unseren Küsten mag erschreckend sein. Aber Anlagen, die regenerative Energien nutzen, benötigen Raum, Aufstellungsfläche und auch Wasser, was in dicht besiedelten Gebieten immer weniger zur Verfügung steht. Daher gewinnen Standorte am oder im Meer an zunehmender Bedeutung. Entscheidend ist, ob eine Anlage den Anforderungen an einen umweltverträglichen Auf- und Abbau und ebenso an einen umweltfreundlichen Betrieb gerecht werden kann. Die verwendeten Prozesse sind in dieser Hinsicht auszuwählen und zu entwickeln.
  • Die beschriebenen Varianten der integrierten geothermischen Energiewandlung IGEC lassen sich heute am Rechner leicht simulieren. Es können Anlagen- und Betriebskonzepte nach wirtschaftlichen Kriterien ausgewählt und den Bedingungen vor Ort angepaßt werden. Kraftwerke mit mehreren hundert MW sind möglich und steilen so eine Alternative zu den nuklearen und fossilen Konzepten dar.
    • 1
    Kraftwerksgebäude mit allen Anlagenkomponenten
    2
    Trägerstruktur, hier am Gewässerboden verankert
    3
    Energieübertragung durch Wärmemedium oder elektrischen Strom
    4
    Wärme oder elektrische Energie aus landgebundenen regenerativen Quellen
    5
    Wärme oder elektrische Energie aus regenerativen Quellen im Off-Shore-Bereich
    6
    Kollektoren für Sonnenwärme, z.B. Spiegelsysteme wie Parabolrinnen
    7
    Windkraftanlagen
    8
    Meereswellenwandler
    9
    Erdwärmespeicher, geothermischer Bereich
    10
    10a Wassereinlaß, 10b Wasserauslaß
    11
    Verbindungsrohre zum unterirdischen Druckgasspeicher
    12
    Verbindungsrohre vom Erdwärmespeicher: Produktionsleitung
    13
    Verbindungsrohre zum Erdwärmespeicher: Injektionsleitung
    14
    Schutzisolierung der Verbindungsrohre 13, 14 gegen Wärmeverlust beim Durchgang eines Gewässers
    15
    Elektrisches Gleich- oder Wechselspannungsnetz
    16
    Leistungselektronik einer elektrischen Maschinen überwiegend für Generatorbetrieb
    17
    Leistungselektronik einer elektrischen Maschinen überwiegend für Motorbetrieb
    18
    Leistungselektronik für Gleichrichter-, Wechselrichter- und Umrichterbetrieb zur Anpassung unterschiedlicher Spannungsniveaus und Spannungsarten
    19
    Elektrische Heizelemente
    20
    Turbine mit Generator und Einrichtungen zur Abfuhr der Verlustwärme
    21
    Expansionsventil
    22
    22a Wasserpumpen für Produktionsleitungen 22b Wasserpumpen für Injektionsleitungen
    23
    Speisepumpe für Arbeitsmedium
    24
    Wasserpumpe
    25
    Vakuumpumpe
    26
    Wärmetauscher, überwiegend als Verdampfer betrieben
    27
    Wärmetauscher, überwiegend als Kondensator betrieben
    28
    Wärmetauscher, überwiegend zur Wärmeabfuhr
    29
    Wärmetauscher, überwiegend zur Wärmezufuhr
    30
    Wärme aufnehmender oder abgebender Prozeß A
    31
    Wärme aufnehmender oder abgebender Teilprozeß Ai
    32
    Wärme aufnehmender oder abgebender Prozeß B
    33
    Wärmezufuhr durch Übertragungsmedium für Prozeß B
    34
    Wärmeabfuhr durch Übertragungsmedium aus Prozeß B
    35
    Mischeinrichtung für gasförmige Medien
    36
    Mischeinrichtung für flüssige Wärmeübertragermedien
    37
    37a Gesamtzuführung für Wärmeübertragungsmedium, Heißwasserseite 37b Gesamtzuführung für Wärmeübertragungsmedium, Kaltwasserseite
    38
    Verzweigungseinrichtung in Rohrleitung für Wärmeübertragungsmedium
    39
    Zulauf für Wärmeübertragungsmedium, Heißwasserseite
    40
    Rücklauf für Wärmeübertragungsmedium, Heißwasserseite
    41
    Zulauf für Wärmeübertragungsmedium, Kaltwasserseite
    42
    Rücklauf für Wärmeübertragungsmedium, Kaltwasserseite
    43
    Sammeleinrichtung für Wärmeübertragungsmedium
    44
    44a Gesamtabführung für Wärmeübertragungsmedium, Heißwasserseite 44b Gesamtabführung für Wärmeübertragungsmedium, Kaltwasserseite
    45
    Gasverdichter mit Einrichtungen zur Abfuhr der Verlustwärme
    46
    Gasverdichter für Luft
    47
    Gasverdichter für Wasserstoff
    48
    Gasverdichter für Sauerstoff
    49
    Steuer- und Regelventileinrichtungen
    50
    Druckrückhaltevorrichtung, z.B. Rückschlagventil
    51
    Druckgasspeicher, unterirdischer Hohlraum oder Druckbehälter
    52
    Druckgasspeicher für Wasserstoff im Niederdruckbereich
    53
    Druckgasspeicher für Sauerstoff im Niederdruckbereich
    54
    Wandlereinrichtungen zur Nutzung der Meeresströmung
    55
    Druckgasspeicher im Hochdruckbereich
    56
    Druckgasspeicher für Wasserstoff im Hochdruckbereich
    57
    Druckgasspeicher für Sauerstoff im Hochdruckbereich
    58
    Druckgasspeicher für Luft im Hochdruckbereich
    59
    Abluft- bzw. Abgaseinrichtung, auch mit Filtereinrichtungen
    60
    Elektrolyseanlagen mit Einrichtungen zur Abfuhr der Verlustwärme
    61
    Einrichtungen für einen allgemein Energie wandelnden Prozeß
    62
    Brennstoffzellenanlagen mit Einrichtungen zur Abfuhr der Verlustwärme
    63
    Expansionsturbinen zur Druckentspannung mit Wärmetauschern
    64
    Verbrennungsmaschinen mit Wärmetauschern zur Abfuhr der Verlustwärme
    65
    Einrichtungen zur Abgasnachbehandlung
    66
    Gasentnahmeeinrichtung
    67
    Einrichtung zur Entnahme von entsalztem Wasser
    68
    Rückführung von Salzwasser
    69
    Wasseroberfläche
    70
    Gewässerboden, Meeresboden
    71
    Primärer Arbeitsmittel- bzw. Kühlmittel-Kreislauf
    72
    Sekundärer Arbeitsmittel- bzw. Kühlmittel-Kreislauf
    73
    Kaltwasservorrat im geschlossenen Behälter
    74
    Warmwasservorrat im geschlossenen Behälter
    75
    Kühlernetze zum Austausch von Wärme mit der Umgebung
    76
    Aufwindkraftwerk
    77
    Kollektordach des Aufwindkraftwerkes
    78
    Kamin des Aufwindkraftwerkes
  • Literaturliste
    • [1] Maritime Kraftwerksanlage mit Herstellungsprozeß zur Gewinnung, Speicherung und zum Verbrauch von regenerativer Energie, T. Pflanz, in: Proceedings, PE2.5, The World Wind Energy Conference and Exhibition, Berlin 2–6 Juli 2003, ISBN 3-936338-11-6, CD-ROM, Veranstalter: WIP-Munich in München
    • [2] Patentschriften: [2.1] DE 197 14 512 , Maritime Kraftwerksanlage mit Herstellungsprozeß zur Gewinnung, Speicherung und zum Verbrauch regenerativer Energie [2.2] US 6,100,600 , Maritime Power Plant System with Processes for Producing, Storing and Consuming regenerative Energy
    • [3] Wasserstoff als Energieträger, hg. von Winter Nitsch, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo, 1986
    • [4] nachfolgende Artikel aus: Tagungsband 2002, Siebentes Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, hg. vom Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) Verein an der Universität Kassel e.V. [4, S. 26 ff] Druckluftspeicher-Gasturbinen-Kraftwerke/Geplanter Einsatz beim Ausgleich fluktuierender Windenergie-Produktion und aktuellem Strombedarf, Fritz Crotogino [4, S. 150 ff] Einsatz von Superkondensatoren in Kraftfahrzeugen, Rainer Knorr, Siemens VDO Automotive AG, Regensburg [4, S. 162 ff] Supraleitende Magnetische Energiespeicher, Dr. Klaus-Peter Juengst, Forschungszentrum Karlsruhe [4, S. 178 ff] Schwungradspeicher-Stand der Technik, Dr. Frank Täubner, rosseta Technik GmbH, Roßlau
    • [5] Silizium – Der neue Wasserstoff? Norbert Auner, in: Tagungsband 2001, Sechstes Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, hg. vom Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) Verein an der Universität Kassel e.V.
    • [6] DE 101 21 475 A1 Verfahren zur Energieerzeugung
    • [7] Energie aus Erdwärme, Herausgegeben von Martin Kaltschmitt, Ernst Huenges, Helmut Wolff, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Stuttgart 1999
    • [8] 20 Jahre Tiefe Geothermie in Deutschland, Tagungsband, 7. Geothermische Fachtagung 06.–08. Nov. 2002 in Waren (Müritz)
    • [9] Energie, K. Heinloth, Teubner Verlag Stuttgart, 1983
    • [10] Renewable Energy from the Ocean, a guide to OTEC, William H. Avery, Chih Wu, Oxford University press, New York, Oxford, 1994
    • [11] Brennstoffzellen, Entwicklung, Technologie, Anwendung, Konstantin Ledjeff (Hrsg.), C.F. Müller Verlag GmbH, Heidelberg, 1. Auflage, 1995
    • [12] DE 198 21 659 A1 Aufwindkraftwerk in Verbindung mit solarthermischen Kraftwerken

Claims (39)

  1. Geothermische Kraftwerksanlage zur Gewinnung von elektrischem Strom und Prozeßwärme, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wärme tauschende Vorrichtung (26, 28, 29) zur Auskopplung von Wärme aus dem geothermischen Bereich (9) für mindestens einen Wärme benötigenden Prozeß (30, 31, 32) und mindestens eine Wärme tauschende Vorrichtung (26,28, 29) zur Rückführung von Prozeßwärme in den geothermischen Bereich (9) von mindestens einem Energie wandelnden Prozeß (30, 31, 32) vorgesehen ist.
  2. Kraftwerksanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens einer Anlage zur Nutzung erneuerbarer Energie (4, 5) wie Sonnenenergie (6), Windkraft (7), Wasserkraft, Meerwärme, Meereswellen (8), Meeres- und Gezeitenströmung (54), Umgebungswärme bzw. -Kälte in Verbindung steht.
  3. Kraftwerksanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens einem Druckgasspeicher (51, 56, 57, 58), mit mindestens einer Gaskompressions- (45, 46, 47, 48) und mit mindestens einer Gasnutzungseinrichtung (63, 64) ausgestattet ist.
  4. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (12, 13) für den Austausch und Transport der Wärme aus und zum geothermischen Bereich (9) bei der Durchquerung eines Gewässers mit einer Wärmeisolation (14) gegen Wärmeverlust ausgestattet sind.
  5. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das geothermische Reservoir (9) im Hot Dry Rock-Verfahren erschlossen ist.
  6. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das geothermische Reservoir (9) aus Aquiferen und/oder durch Bohrungen und/oder Sonden erschlossen ist.
  7. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das geothermische Reservoir (9) durch horizontale Erdwärmekollektoren erschlossen ist.
  8. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere geothermische Bereiche (9) an einem Aufstellungsort einzeln und/oder mehrere gleichzeitig und/oder mehrere Bereiche (9) abwechselnd über mindestens zwei Versorgungsleitungen (12, 13) zur Nutzung verbunden sind.
  9. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sekundärkreis (72) mit einem leicht verdampfbaren Arbeitsmittel über mindestens einen Wärmetauscher (26) als Verdampfer zum Antrieb mindestens einer Turbine mit Generator (20) zur Stromproduktion und mindestens ein weiterer Wärmetauscher (27) als Kondensator und mindestens eine Speisepumpe (23) zum Umwälzen des Arbeitsmediums in wenigstens einem einstufigen, rechtsläufigen thermodynamischen Kreisprozeß betrieben, auch als CLOSED CYCLE SYSTEM bezeichnet, vorgesehen ist.
  10. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichen Einrichtungen bestehend aus Turbine mit elektrischer Maschine (20), Speisepumpe (23) und Wärmetauschern (26, 27) auch für einen thermodynamischen mindestens einstufigen, linksläufigen Kreisprozeß, wie Wärmepumpenbetrieb oder Kälteanlagenbetrieb angeordnet sind.
  11. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stromerzeugung durch Ausnutzung der geothermalen Wärme mindestens ein Wärmetauscher (26) als Verdampfer mit Unterdruckeinrichtungen (25), dabei in einem offenen Kreislauf Wasser als Arbeitsmedium zum Antrieb mindestens einer Turbine mit Generator (20), mindestens ein Kondensator (27) mit Unterdruckeinrichtungen (25) und Wasserpumpen (24) zur Speisung in einem rechtsläufigen thermodynamischen Kreisprozeß betrieben, auch als OPEN CYCLE SYSTEM bezeichnet, vorgesehen sind.
  12. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Stirlingmaschine in Verbindung mit mindestens einer elektrischen Maschine zwischen der Heißwasserseite (39, 40) und der Kaltwasserseite (41, 42) vorgesehen ist und daß diese Maschinen sowohl in einem rechtsläufigen thermodynamischen Prozeß zur Stromproduktion und/oder in einem linksläufigen Prozeß als Wärmepumpe betrieben werden können.
  13. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichereinrichtungen (51, 56, 58) für komprimierte Gase unterirdische Hohlräume vorgesehen sind, die im Erdreich vollständig von Sediment, Felsgestein oder Salz und/oder von anderem in der Erde vorkommenden Material umschlossen sind.
  14. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichereinrichtungen (51, 52, 53, 55, 56, 57, 58) für komprimierte Gase Druckbehälter vorgesehen sind.
  15. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Kompressionseinrichtungen (45, 46, 47, 48) für Gase mit Einrichtungen (28) zur Rückgewinnung der Kompressionsverlustwärme vorgesehen sind.
  16. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Druckexpansionseinrichtung wie eine Turbine mit Generator (63) zur elektrischen Stromerzeugung mit Einrichtungen (29, 28) zur Einkopplung von Expansionswärme und/oder Rückgewinnung von Verlustwärme vorgesehen ist.
  17. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Druck eines komprimierten Gases, auch dessen Energieinhalt zur Nutzung durch eine Expansionseinrichtung mit Verbrennung (64) wie eine Turbine mit elektrischem Generator und mit Einrichtungen (28) zur Rückgewinnung von Verlustwärme vorgesehen sind.
  18. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Kompressions- (45, 46, 47, 48) und/oder Expansionseinrichtungen (63, 64) zur Optimierung der Energieausnutzung mit Einrichtungen zur Veränderung der Schaufelgeometrie ausgestattet sind.
  19. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbrennungskraftmaschinen (64) auch Kolben-, Freikolben- oder Drehkolbenmaschinen mit Wärmerückgewinnung (28) vorgesehen sind.
  20. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Brenner oder katalytische Heizer, die thermodynamische Maschinen wie die Stir lingmaschine oder auch Dampfmotoren mit Arbeitsmedien in geschlossenen Kreisläufen antreiben, mit Wärmerückgewinnung (28) vorgesehen sind.
  21. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Abgasnachbehandlung (65) vorgesehen sind.
  22. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um nach der Gasexpansion aus einem Speicher (55, 56, 57) im Hochdruckbreich das Gas in einem Niederdruckspeicher (52, 53) wieder aufzunehmen.
  23. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Handhabung der verschiedenen Gase für den Niederdruck und für den Hochdruckbereich jeweils eigene Gasnetze für ein Gas installiert werden, an die Kompressions-, Expansions-, Regelungs- und Speichereinrichtungen angeschlossen sind.
  24. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gasherstellung mindestens eine Elektrolyseeinrichtung (60) für die Produktion von Wasserstoff und Sauerstoff vorgesehen ist.
  25. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Gasproduktionseinrichtung wie Biogasanlagen zur Herstellung eines Kohlenstoff bindenden gasförmigen Energieträgers vorgesehen ist.
  26. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Gasproduktionseinrichtung zur Herstellung eines Stickstoff bindenden gasförmigen Energieträgers, wie Ammoniak vorgesehen ist.
  27. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Einrichtung zur Herstellung eines Kohlenstoff bindenden flüssigen Energieträgers wie Methanol vorgesehen ist.
  28. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Verflüssigung von Gas wie Wasserstoff und/oder Sauerstoff und/oder Ammoniak und/oder Luft vorgesehen sind.
  29. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um verflüssigte Gase wie Wasserstoff und/oder Sauerstoff und/oder Ammoniak und/oder Luft wieder in den gasförmigen Zustand bei einer gewählten Temperatur bringen zu können.
  30. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Einrichtung zur Herstellung eines festen Energieträgers bzw. Rohstoffs aus Metall, wie Silicium und/oder Aluminium und/oder Lithium und/oder Mangan vorgesehen ist.
  31. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Brennstoffzellenanlage (62) in Verbindung mit Leistungselektronik (18) zur Erzeugung von elektrischem Strom mit Einrichtungen zur Rückgewinnung der Verlustwärme vorgesehen ist.
  32. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoffzellenanlagen (62) vorgesehen sind, die auch im umgekehrten Betrieb als Elektrolyseanlagen arbeiten können.
  33. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß als Energiesenke elektrische Heizer (19) mit Wärmerückgewinnung (28) in Verbindung mit einfacher Schalttechnik und/oder mit Leistungselektronik (18) zur Abregelung von Stromüberproduktion vorgesehen sind.
  34. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß als sehr schnelle Speichereinrichtungen magnetische, elektrische oder magnetelektrische Komponenten wie Spulen, Kondensatoren oder elektrische Schwungradspeicher und/oder wiederaufladbare Batterien mit und ohne Leistungselektronik (18) vorgesehen sind.
  35. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um Wasser auf ein höher gelegenes Niveau zu pumpen und um anschließend die Lageenergie des Wassers wieder über Turbinen mit Generatoren zur Stromerzeugung zurückgewinnen zu können.
  36. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Wasserentsalzung und Wasseraufbereitung, wie Destillation und/oder Elektrodialyse und/oder Umkehrosmose vorgesehen sind.
  37. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nahrungsmittelproduktion Einrichtungen wie Gewächshäuser, Trocknungs-, Kühl- und Gefrieranlagen vorgesehen sind.
  38. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kühlwasserkreislauf mit Umwälzpumpen (24) und mit mindestens einem Kühlernetz (75) vorgesehen ist, das mit mindestens einem Wasserbecken (73, 74) in Verbindung steht.
  39. Kraftwerksanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufwindkraftwerk (76) zur Kühlung der Kühlernetze (75) für den benötigten Luftmassenstrom vorgesehen ist.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010024697A1 (de) 2010-06-23 2011-12-29 Thomas Hanschke Verfahren und Vorrichtung zur Energiegewinnung
DE102014003834A1 (de) * 2014-03-18 2015-09-24 Ralph Kietzmann Konstruktionseinheit zur alternativen Gewinnung von Elektroenergie auf der Grunalage von Temperaturdifferenzen mittels Stirlingkreislauf
DE102015006816A1 (de) * 2014-06-27 2015-12-31 Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm Erdwärmespeicher
DE102014014324A1 (de) * 2014-10-01 2016-04-07 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Wärmeaustausch mit einer Erdsonde
DE102018129822A1 (de) * 2018-11-26 2020-05-28 Steinhäuser GmbH & Co. KG Verfahren zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie für die Beheizung und/oder Kühlung und/oder Erwärmung von Trinkwarmwasser von einem oder mehreren Gebäuden

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8960186B2 (en) 2007-01-03 2015-02-24 Pitaya Yangpichit Solar chimney with external solar collector
US7854224B2 (en) 2007-01-03 2010-12-21 Pitaya Yangpichit Solar chimney with internal and external solar collectors
AU2008200916B2 (en) * 2007-01-03 2012-06-28 Pitaya Yangpichit Solar chimney
US7856974B2 (en) 2007-01-03 2010-12-28 Pitaya Yangpichit Solar chimney with internal solar collector
DE102007042541B4 (de) * 2007-09-07 2009-08-13 Gross, Johannes, Dipl.-Ing. Anlage zur Energiegewinnung mittels einer Dampfkrafteinrichtung und Verfahren dazu
DE102007044557A1 (de) 2007-09-07 2009-03-12 Österwitz, Karl-Heinz Erdwärmespeicher mit Dampfsperre, Reservoiren und Befeuchtung für eine Hausenergiezentrale
US8534068B2 (en) 2010-01-15 2013-09-17 Pitaya Yangpichit Solar chimney with wind turbine
DE102011053322A1 (de) * 2011-09-06 2013-03-07 Novatec Solar Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung und Rückgewinnung von thermischer Energie
CN104169577B (zh) 2011-12-30 2017-09-19 皮塔雅.扬皮奇特 具有外部竖轴式风力涡轮机的太阳能烟囱
DE102014106217B4 (de) 2014-05-05 2020-11-05 Tim Ameis Geothermieheizanlage
DE102014216755A1 (de) * 2014-08-22 2016-02-25 Rwe Deutschland Ag Verfahren zur Stromerzeugung innerhalb eines Gasnetzes sowie Gasdruckentspannungseinrichtung zur Verwendung bei dem Verfahren
CN109488545B (zh) * 2018-12-18 2023-10-10 中国海洋大学 多效发生器及吸收式动力-抽气喷射制冷发电循环***
CN111486069B (zh) * 2020-04-20 2021-04-27 武汉理工大学 一种用于太阳能辅助海洋温差发电***的能量管理装置
DE102021001153A1 (de) 2021-03-01 2022-09-15 Zbigniew Roch Verfahren und System zur Entnahme von Wärmeenergie aus geologischen Formationen
US20240085065A1 (en) * 2021-04-06 2024-03-14 Cgg Services Sas Geothermal plant for extracting energy from a geothermal reservoir located below the ocean bottom

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2205365A1 (de) * 1971-02-12 1972-08-24 Gulf Oil Corp Verfahren und Anlage zum Speichern und Nutzbarmachen von Energie unter Verwendung komprimierter Luft
DE2701900C2 (de) * 1976-12-23 1987-09-03 Bbc Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau, Ch
DE19742677A1 (de) * 1997-09-26 1999-04-22 Thomas Ertle Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von Sonnenenergie oder Wärmequellen zur Transformation von Entropie
DE19714512C2 (de) * 1997-04-08 1999-06-10 Tassilo Dipl Ing Pflanz Maritime Kraftwerksanlage mit Herstellungsprozeß zur Gewinnung, Speicherung und zum Verbrauch von regenerativer Energie

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2205365A1 (de) * 1971-02-12 1972-08-24 Gulf Oil Corp Verfahren und Anlage zum Speichern und Nutzbarmachen von Energie unter Verwendung komprimierter Luft
DE2701900C2 (de) * 1976-12-23 1987-09-03 Bbc Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau, Ch
DE19714512C2 (de) * 1997-04-08 1999-06-10 Tassilo Dipl Ing Pflanz Maritime Kraftwerksanlage mit Herstellungsprozeß zur Gewinnung, Speicherung und zum Verbrauch von regenerativer Energie
DE19742677A1 (de) * 1997-09-26 1999-04-22 Thomas Ertle Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von Sonnenenergie oder Wärmequellen zur Transformation von Entropie

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010024697A1 (de) 2010-06-23 2011-12-29 Thomas Hanschke Verfahren und Vorrichtung zur Energiegewinnung
DE102014003834A1 (de) * 2014-03-18 2015-09-24 Ralph Kietzmann Konstruktionseinheit zur alternativen Gewinnung von Elektroenergie auf der Grunalage von Temperaturdifferenzen mittels Stirlingkreislauf
DE102015006816A1 (de) * 2014-06-27 2015-12-31 Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm Erdwärmespeicher
DE102014014324A1 (de) * 2014-10-01 2016-04-07 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Wärmeaustausch mit einer Erdsonde
DE102018129822A1 (de) * 2018-11-26 2020-05-28 Steinhäuser GmbH & Co. KG Verfahren zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie für die Beheizung und/oder Kühlung und/oder Erwärmung von Trinkwarmwasser von einem oder mehreren Gebäuden

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