LT6891B - Geothermal power plant - Google Patents
Geothermal power plant Download PDFInfo
- Publication number
- LT6891B LT6891B LT2020030A LT2020030A LT6891B LT 6891 B LT6891 B LT 6891B LT 2020030 A LT2020030 A LT 2020030A LT 2020030 A LT2020030 A LT 2020030A LT 6891 B LT6891 B LT 6891B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- heat
- water
- warm
- hot
- power plant
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 67
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 36
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 claims 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 2
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 2
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 235000013522 vodka Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Išradimas iš energetikos srities, kaip išnaudoti menkavertę žemės gelmių šilumą karštam vandeniui ir elektrai generuoti. Vakarų Lietuvoje maždaug 1 km gylyje glūdi šilti apie 30-45 °C temperatūros druskingi vandens klodai. Juos bandyta išnaudoti. Daugiau kaip dešimt metų veikusi Klaipėdos parodomoji geoterminė jėgainė buvo vienintelė tokia Lietuvoje, Latvijoje, Estijoje. Žemiau pateiktas trumpas geoterminės jėgainės, kuri pasirinkta analogu, aprašymas ir sunkumai, su kuriais susidūrė minėta įmonė. Naudojant minėtą atvejį kaip analogą, prototipą tikslinga aptarti, kaip veikia esama geoterminė elektrinė ir kokie nauji siūlomo sprendimo skirtumai ir pranašumai.An invention in the field of energy for utilizing the inferior heat of the earth's depths to generate hot water and electricity. In western Lithuania, at a depth of about 1 km, there are warm saline water layers with a temperature of about 30-45 ° C. They were tried to be exploited. The Klaipėda demonstration geothermal power plant, which has been operating for more than ten years, was the only one of its kind in Lithuania, Latvia and Estonia. The following is a brief description of the geothermal power plant chosen as analogue and the difficulties encountered by the company. Using the above case as an analogue, it is appropriate to discuss how the existing geothermal power plant works and what the new differences and advantages of the proposed solution are.
„Klaipėdos geoterminė jėgainė eksploatuoja 4 gręžinius. Siurbliai pumpuoja 38 °C druskingą šilumos geoterminį vandenį iš 1135 metrų gylyje esančio devono sluoksnio. Iš dviejų gręžinių per valandą galima gauti iki 700 m3 vandens, tačiau žemė atgal tepriima tik 450 m3. Geoterminio vandens šiluma atimama absorbciniais šilumos siurbliais (4x12 MW), kuriuose šilumą absorbuojančiu darbo agentu naudojamas 54 % koncentracijos ličio bromido (LiBr) vandeninis tirpalas. Atėmus šilumą druskingas geoterminis vanduo galingais siurbliais grąžinamas į kitą gręžinį už poros kilometrų. Deginant dujas ličio bromido tirpalas kaitinamas 175 °C temperatūros vandeniu, paruoštu jėgainės vandens šildymo katiluose (3x16 MW)“. atkeliaujančiam termofikaciniam vandeniui šildyti iki 70 °C. Geoterminės jėgainės galia yra 10-35 MW. Geoterminės kilpos debitas - 160-210 m3/h. „Klaipėdos geoterminė elektrinė“ (www.lqeos.lt)“Klaipeda Geothermal Power Plant operates 4 wells. The pumps pump 38 ° C saline heat geothermal water from a Devonian layer at a depth of 1135 meters. Up to 700 m 3 of water can be obtained from two wells per hour, but only 450 m 3 of land is reclaimed. The heat of the geothermal water is removed by absorption heat pumps (4x12 MW) using a 54% aqueous solution of lithium bromide (LiBr) as the heat-absorbing working agent. After deducting the heat, the salty geothermal water is returned to another well a couple of kilometers away with powerful pumps. During the combustion of the gas, the lithium bromide solution is heated to 175 ° C with water prepared in the power plant's water heating boilers (3x16 MW). ' for heating incoming district heating water up to 70 ° C. The capacity of the geothermal power plant is 10-35 MW. The flow rate of the geothermal loop is 160-210 m 3 / h. Klaipeda Geothermal Power Plant (www.lqeos.lt)
Esminiai skirtumai tarp analogo ir naujos geoterminės elektrinės:The main differences between the analogue and the new geothermal power plant:
Klaipėdos geoterminė jėgainė iš gelmės pirmojo gręžinio kelia šiltą druskingą vandenį (T= 30-35 °C) ir gražina į kitą nutolusį gręžinį atšalusį vandenį (T=10-15 °C), šiltam vandeniui (T= 30-35 °C) pašildyti iki T=70 °C papildomai naudojama sudegintų dujų šiluma.Klaipeda geothermal power plant raises warm salt water (T = 30-35 ° C) from the first borehole and returns the cooled water (T = 10-15 ° C) to another remote well to heat the warm water (T = 30-35 ° C) up to T = 70 ° C additional heat from the combusted gas is used.
Nauja geoterminė elektrinė veikia kitu principu. Siūlomoje geoterminėje elektrinėje nauja yra:The new geothermal power plant operates on a different principle. The new ones in the proposed geothermal power plant are:
• Bazinė idėja • Veikimo principai • Naudojamos technologijos ir būdai • Techninės konstrukcijos • Pritaikymo sritys • Gerokai didesnis naudos ir mažesnis sąnaudų dydis • Galimybė veikti visai be išorinės iš šalies tiekiamos energijos • Galimybė veikti automatiniu nuolatiniu režimu visą parą, visus metus visai be žmonių įsikišimo.• Basic idea • Principles of operation • Technologies and methods used • Technical constructions • Areas of application • Significantly higher benefits and lower costs • Possibility to operate completely without external energy supply • Possibility to operate in automatic continuous mode around the clock, all year round without any human intervention .
• Galimybė kurti mažųjų geoterminių elektrinių pastočių tinklą, lokaliai aptarnaujančius nedideliu spinduliu įvairius pastatus, žemės ūkio ir pramonės objektus.• Possibility to create a network of small geothermal power substations, locally serving various buildings, agricultural and industrial objects with a small radius.
Bazinė idėja - visa reikalinga geoterminės elektrinės veiklai energija naudojama gauta tik iš žemės gelmių, o vartotojai gali gauti karštą (T= 60-70 °C), šiltą (T= 30-40 °C) šaltą (T= -10-0 °C) vandenį ir geoterminės elektrinės generuojamą elektrą.The basic idea is that all the energy needed for the operation of a geothermal power plant is obtained only from the depths of the earth, and consumers can get hot (T = 60-70 ° C), warm (T = 30-40 ° C) cold (T = -10-0 ° C) water and electricity generated by a geothermal power plant.
Veikimo principai - iš gelmių keliamas ne druskingas šiltas vanduo, o uždaru ratu cirkuliuojančio šilumnešiklio pagalba (gėlas vanduo, spiritas, vandens ir spirito mišiniai) pernešama šiluma (T= 30-35 °C). Vartotojui tiekiamas karštas vanduo (T= 60-70 °C) gaunamas šiltas vanduo (T= 30-35 °C) pašildžius šiluminės mašinos pagalba, perkeliant šilumą iš šiltų talpų (T= 30-40 °C) į karštas talpas (T= 60-70 °C), t.y. papildomam šildymui nedeginamas joks kuras. Naudojant giluminius variklius generuojama elektra tiekiama vartotojams.Principles of operation - not salty warm water is generated from the depths, but heat is transferred (T = 30-35 ° C) with the help of a heat carrier circulating in a closed circle (fresh water, alcohol, water and alcohol mixtures). Hot water supplied to the consumer (T = 60-70 ° C) is obtained by heating the hot water (T = 30-35 ° C) with the help of a heat machine, transferring heat from the warm tanks (T = 30-40 ° C) to the hot tanks (T = 60-70 ° C), i.e. no fuel is burned for additional heating. Electricity generated by submersible motors is supplied to consumers.
Naudojamos technologijos ir būdai - šiluminiai vamzdeliai, šiluminė mašina, pakopiniai šilumos mainai, šilumos paėmimo zondas, giluminis variklis, autonominio valdymo blokas. Geoterminė elektrinė visai nenaudoja šiluminių siurblių.Technologies and methods used - heat pipes, heat machine, staged heat exchange, heat recovery probe, submersible motor, autonomous control unit. The geothermal power plant does not use heat pumps at all.
Techninės konstrukcijos - visa geoterminė elektrinė surenkama iš keturių pagrindinių modulių:Technical constructions - the whole geothermal power plant is assembled from four main modules:
• giluminio gręžinio su šilumos paėmimo zondu modulio;• deep well module with heat recovery probe;
• šiluminės mašinos, kuri atskiria šaltus, šiltus ir karštus srautus modulio • karšto (T= 60-70 °C), šilto (T= 30-40 °C) ir šalto (T= -10-0 °C) vandens talpų, skirtų vartotojams aprūpinti modulio;• heat machine, which separates cold, warm and hot streams from the module • hot (T = 60-70 ° C), warm (T = 30-40 ° C) and cold (T = -10-0 ° C) water tanks, designed to provide users with a module;
• automatinio autonominio nuotolinio valdymo modulio.• Automatic stand-alone remote control module.
Pritaikymo sritys- kilometru spinduliu reikiamu karštu, šiltu ir šaltu vandeniu ir elektra aprūpinami pastatai, gyvulių, paukščių, žuvų fermos, šiltnamiai, šaldytuvai, žemės ūkio ir pramonės objektai.Areas of application - buildings, livestock, poultry, fish farms, greenhouses, refrigerators, agricultural and industrial facilities within a radius of the required hot, warm and cold water and electricity.
Naudos ir sąnaudų skirtumas - pati geoterminė elektrinė savo konstrukcija ir veikimu galėtų veikti naudingai dešimtimis kartų mažesnėmis sąnaudomis su nuolatine teigiama grąža. Įrengus šių mažų geoterminių elektrinių sąveikaujantį tinklą galima įvairia energija aprūpinti didelius šalies teritorijos plotus.The difference between benefits and costs is that the geothermal power plant itself, with its design and operation, could operate at a cost that is ten times lower with a constant positive return. By installing an interoperable network of these small geothermal power plants, it is possible to supply large areas of the country with various energies.
Savarankiški moduliai - geoterminė elektrinė gali būti mažos pastotės ar atskiro konteinerio dydžio. Autonominis geoterminės elektrinės modulis gali būti surenkamas atskirai kaip visuma masiškai pramoniniu būdu ir atvežtas ir greitai pastatomas vietoje. Galimas ir tikslingas mobilios geoterminės elektrinės variantas ant ratų. Tokio savarankiško autonominio modulio pagaminimo, pastatymo ir naudojimosi kaštai dešimtimis kartu mažesni už esamus.Stand-alone modules - a geothermal power plant can be the size of a small substation or a separate container. The autonomous geothermal power plant module can be assembled separately as a whole in a massive industrial way and delivered and quickly built on site. A mobile version of the mobile geothermal power plant is also possible. The cost of manufacturing, building and using such a stand-alone autonomous module is tens of times lower than the current ones.
Technikos lygisState of the art
Naujai naudojamos jau išbandytos technologijos ir konstrukcijos: modulinis šilumos kaupiklis LT5636; pakopinis šilumos kolektorius LT5665; universali šiluminė talpa LT5739; didelio tūrio šiluminių talpų sistema LT5836; šiluminė mašina LT5917; kompresorius variklis LT6660; vandens elektrinė LT6751; šiluminiai vamzdeliai; giluminis variklis LT6786; autonominio nuotolinio valdymo blokas. Naujai sukurtas šilumos paėmimo zondas, leidžiantis pernešti šilumą į paviršių be šiluminių siurblių technologijos. Analogiškų mažų temperatūrų geoterminės energijos technologijų praktiškai nėra, nes esama inercijos nuostata, kad tai netikslinga, neleidžia pamatyti kokie, milžiniški yra žemės šilumos ištekliai. Taikant šaldomų šilumnešiklių technologiją galima padidinti keliamos šilumos diapazoną, pvz.: T= -15 °C / T= +40 °C, t.y. 50-60 °C skirtumą, pernešant per kartą 20-30 % daugiau šilumos. Naudojama nauja technologija leidžia generuoti ir aukštesnę tiekiamo vandens temperatūrą, pvz. T= 60-70 °C, nenaudojant pašildymui jokio papildomo kuro deginimo, o vien tik iš esamų iš žemės gelmių perneštos šilumos.Newly tested technologies and constructions are used: modular heat accumulator LT5636; stepped heat collector LT5665; universal heat capacity LT5739; high volume heat capacity system LT5836; heat machine LT5917; compressor engine LT6660; water power plant LT6751; heat pipes; submersible engine LT6786; autonomous remote control unit. A newly developed heat collection probe that allows heat to be transferred to the surface without heat pump technology. Analogous low-temperature geothermal energy technologies are practically non-existent, as the existing inertia provision, that it is not expedient, does not allow us to see what enormous geothermal heat resources are. Refrigerant technology can increase the range of heat generated, eg: T = -15 ° C / T = +40 ° C, i.e. 50-60 ° C difference, transferring 20-30% more heat at once. The new technology used also allows the generation of higher supply water temperatures, e.g. T = 60-70 ° C, without the use of any additional fuel for heating, but only from the heat transferred from the existing subsoil.
Apie naują šilumnešiklįAbout the new heat carrier
Tai labai svarbus išradimo elementas, būtini ne tik gerai ir patikimai nuolat veikiantys mechanizmai, geoterminės elektrinės konstrukcija, o ir visuma. Iš esmės, „visą darbą atlieka šilumnešiklis. Tai visai naujo tipo, su tinkamai parinktomis savybėmis, pagrindinis šilumos pernešėjas. Galima tiksliai apibrėžti kokiomis savybėmis turi pasižymėti „idealus šilumnešiklis“:This is a very important element of the invention, which requires not only well-functioning and reliable continuous operation of the geothermal power plant, but also the whole. Basically, “all the work is done by a heat carrier. It is the main heat carrier of a completely new type, with properly selected properties. It is possible to define exactly what the "ideal heat carrier" must have:
• Paprastas, pigus, plačiai paplitęs, saugus žmonėms ir aplinkai, nekenkia įrengimams, nepavojingas, nesprogsta, nedega, negenda, pastovus, greitai ir lengvai pagaminamas, gerai ir dideliais kiekiais akumuliuoja, laiko ir perduoda šilumą, galintis dirbti plačiame temperatūrų diapazone, pvz., T= -20 °C - T= +100 °C, pasižymintis didele šilumine talpa, lengvas, mažesniu nei įprasta tankiu, lengvai keliamas ir pumpuojamas atgal. Reikalavimų sąrašas gan platus. Artimiausia pagal išvardintas charakteristikas medžiaga - mums gerai žinomas švarus gėlas vanduo. Kadangi norima dirbti ir neigiamų temperatūrų diapazone tikslinga naudoti įvairių koncentracijų vandens ir spirito mišinius. Pvz. „degtinė“, t.y. 40 % vandens ir spirito mišinys neužšąla net prie T= -40 °C. Neužšąlantis, pvz., prie T= -20 °C mišinys padidina pernešamos energijos kiekį trečdaliu. Vandens ir spirito mišinys yra mažesnio tankio nei grynas vanduo, todėl lengviau ir greičiau keliamas.• Simple, inexpensive, widespread, safe for humans and the environment, harmless to equipment, non-hazardous, non-explosive, non-flammable, non-perishable, stable, fast and easy to manufacture, accumulates well and in large quantities, stores and transmits heat. , T = -20 ° C - T = +100 ° C, high heat capacity, light, lower than normal density, easy to lift and pump back. The list of requirements is quite extensive. The closest material to the listed characteristics is clean fresh water, which is well known to us. Because it is desirable to work even in the range of negative temperatures, it is advisable to use mixtures of water and alcohol in various concentrations. E.g. "Vodka", i.e. The mixture of 40% water and alcohol does not freeze even at T = -40 ° C. Antifreeze, for example at T = -20 ° C, increases the amount of energy transferred by a third. The mixture of water and alcohol has a lower density than pure water, making it easier and faster to lift.
• Esminė technologijos naujovė: į gręžinį patalpintą šilumos paėmimo zondą iš pradžių žemyn pumpuojamas atšaldytas šilumnešiklis, kuris leisdamasis žemyn į gilumą išoriniu vamzdžiu palaipsniui sušyla, o žemiausiame gręžinio taške, kur maksimali temperatūra, greitai perima šilumą, kurią iš aplinkos perduoda šiluminiai vamzdeliai, ir grįžta vidiniu, gerai izoliuotu vamzdžiu, pernešdamas į viršų paimtą šilumą. Tai skiriasi nuo įprastos technologijos, kur iš pat pradžių bandomą kelti sunkų druskingą šiltą vandenį. Nauja technologija kuria savas taisykles: į gręžinį kontrasto būdu turi leistis tokios temperatūros šilumnešiklis, kuris galėtų paimti gelmėje kuo didesnį šilumos kiekį. Todėl toks būdas tinka ir gręžiniams su skirtingais šiluminio vandens klodais ir gali sėkmingai veikti net ir mažesnio gylio gręžiniuose, t.y. tokios technologijos galimybės daros labai plačios.• A major technological innovation: a cooled heat transfer medium is initially pumped down into the heat recovery probe placed in the borehole, which gradually heats down as it drops into the outer tube, and at the lowest point of the borehole, the heat is quickly transferred by an internal, well-insulated pipe, transferring the heat taken upwards. This is different from conventional technology, where from the very beginning you are trying to raise heavy salty warm water. The new technology creates its own rules: a heat carrier with a temperature that can absorb as much heat as possible in the depth must enter the well by contrast. Therefore, this method is also suitable for wells with different thermal water layers and can work successfully even in shallower wells, i. the potential of such technology will be very wide.
Išradimo esmėThe essence of the invention
Maksimalus šilumos paėmimas vyksta karščiausioje, esamo gręžinio gilumoje zonoje. Brėžinyje tai pavaizduota lokalia šilto srauto zona h. Išradimo idėja paprasta - tikslinga imti šilumą ten, kur jos gausu. Palyginus su šioje aplinkoje esamu šilumos kiekiu, šiluminis zondas paima ir perneša į viršų labai nedidelę lokalios vietos šilumą. Šiltos zonos tūris ženkliai viršija išnešamą šilumą, todėl imti ir pernešti šilumą praktiškai galima neribotais kiekiais ir labai ligą laiką. Ekonominiu ir techniniu požiūriu tai reiškia, kad nuleistas į gilumą šilumos paėmimo zondas sėkmingai gali veikti daugelį metų be perstojo. Kitas veiksmingas šios technologijos principas - imti šilumą, sudarius didžiausią temperatūros skirtumą, pumpuojant j gilumą atšaldytą šilumnešiklį. Pastarojo temperatūrą galima reguliuoti kaitaliojant jo sudėtį ir naudojant atšaldytus srautus. Be to, leisdamasis žemyn atšaldytas šilumnešiklis, tekėdamas išoriniu padavimo vamzdžiu, palaipsniui įšyla, nes teka gelmėn atstumu H, t.y. žemyn tekantis šilumnešiklis paima šilumą iš kitų geoterminio gręžinio lygmenų. Sekanti išradimo subtilybė - vietoje šiluminių siurblių šilumos perdavimą į vidinį, izoliuotą nuo aplinkos pernešant) vamzdį, atlieka šiluminiai vamzdeliai. Šis procesas gerokai greitesnis, nei vyksta šilumos perdavimas per įprasto vamzdžio sieneles, nes šiluma perduodama greitai garuojančių dujų pagalba (t.y. 3000-3500 karto greičiau nei įprasta). Todėl šiluminiai mainai gręžinio gelmėje gali būti labai greiti, t.y. pritekantis šaltas šilumnešiklis gali tekėti dideliu greičiu ir tuo pačiu pernešti didesnius šilumos kiekį per trumpą laiką. Pakilęs į viršų šilumnešiklis labai greitai atiduoda šilumą per pakopinį šilumos keitiklį, atšąla ir vėlei grąžinamas j gręžinio gelmę, t.y. šilumos mainai virš geoterminio gręžinio taip pat vyksta labai greitai. Principas labai paprastas - gelmių šiluma be jokių trukdžių turi būti perduota kitoms struktūroms, šiuo atveju šilumos mainų procesai persikelia į šiluminės mašinos modulį. Pagrindinė išradimo idėja - jūs negalite daug ir ilgam kaupti energijos, tai brangu, sudėtinga ir netikslinga. Energija turi nuolat judėti. Šiluminės mašinos modulis taip pat veikia kontrasto būdu. Naudojami šalto, šilto ir karšto srautų šiluminiai kaupikliai, pro kuriuos prateka atitinkami šalti, šilti ar karšti srautai, pernešantis šaltį ar šilumą į atitinkamas talpas. Tokiu būdu geoterminėje elektrinėje yra šalto, šilto, karšto vandens rezervai, galintys būti panaudoti bet kuriuo metu energijai pernešti. Energiją iš šaltesnio į šiltesnį šilumos kaupiklį priverstiniu būdu pernešama kompresorių variklių pagalba. Taip nuolat palaikomas energijos pernešimas norima kryptimi. Be šalčio rezervų geoterminė elektrinė negalėtų funkcionuoti taip veiksmingai. Principas, kad energijos negalima daug ir ilgam sukaupti, ją reikia nuolat kažkur perduoti, reiškia, kad turi būti numatytas ir labai aiškus tolimesnis šilumos perdavimo kelias. Todėl tikslinga, kad geoterminė elektrinė aptarnautų šilumos ir šalčio vartotojus kuo artimesniu atstumu. Pernešti aukštos temperatūros šilumą dideliais atstumais netikslinga, geriau tokiu atveju vartotojams įsigyti šilumines mašinas, kurios vietoje pakeltų šiluminių srautų temperatūrą iki reikiamo lygio. Šalia geoterminės elektrinės gali būti kuriami energijos vartotojai: šiltnamiai, gyvulių, paukščių žuvų fermos, džiovyklos, šaldytuvai, sandėliai, prekybos centrai, pramonės, žemės ūkio ir kiti objektai - subjektai, energijos vartotojai. Tai būtina sąlyga, nes jūs negalite ilgai kaupti daug naujai generuotos energijos. Energija turi nuolat judėti, cirkuliuoti.Maximum heat uptake takes place in the hottest area of the existing well. In the drawing, this shows the local warm flow zone h. The idea of the invention is simple - it is expedient to take heat where it is abundant. Compared to the amount of heat available in this environment, the heat probe captures and transfers up very little local heat. The volume of the warm area significantly exceeds the heat dissipated, so it is practically possible to take and transfer heat in unlimited quantities and for a very long time. From an economic and technical point of view, this means that a recessed heat recovery probe can operate successfully for many years without interruption. Another effective principle of this technology is to take the heat by making the largest temperature difference by pumping it into a refrigerated heat carrier. The temperature of the latter can be regulated by varying its composition and using cooled streams. In addition, as it descends, the cooled heat carrier gradually heats up as it flows through the outer supply pipe as it flows deep into the distance H, i. the downstream heat carrier takes heat from other levels of the geothermal well. The next subtlety of the invention is that instead of heat pumps, the heat transfer to the inner tube isolated from the environment is carried out by the heat pipes. This process is much faster than the transfer of heat through the walls of a conventional pipe, because the heat is transferred by means of rapidly evaporating gas (i.e. 3000-3500 times faster than usual). Therefore, the heat exchange in the borehole can be very fast, i. the incoming cold heat carrier can flow at high speeds and at the same time transfer larger amounts of heat in a short time. When raised, the heat transfer medium transfers heat very quickly through a stepped heat exchanger, cools down and is returned to the depth of the well, i.e. heat exchange above the geothermal well is also very rapid. The principle is very simple - the heat of the depths must be transferred to other structures without any interference, in which case the heat exchange processes are transferred to the module of the heat machine. The main idea of the invention is that you can't store a lot of energy for a long time, it's expensive, complicated and pointless. Energy has to move constantly. The thermal machine module also operates in contrast mode. Cold, warm and hot flow heat accumulators are used to pass the respective cold, warm or hot streams, transferring cold or heat to the appropriate containers. In this way, the geothermal power plant has cold, warm, hot water reserves that can be used to transfer energy at any time. Energy is forcibly transferred from the colder to the warmer heat accumulator by means of compressor motors. This constantly supports the transfer of energy in the desired direction. Without cold reserves, a geothermal power plant would not be able to function as efficiently. The principle that energy cannot be stored much and for a long time, it must be constantly transferred somewhere, means that the further path of heat transfer must be foreseen and very clear. It is therefore appropriate for a geothermal power plant to serve heat and cold consumers as close as possible. It is not expedient to transfer high-temperature heat over long distances, in which case it is better for consumers to purchase thermal machines that would raise the temperature of the heat flows to the required level instead. Energy consumers can be created next to the geothermal power plant: greenhouses, livestock, poultry farms, dryers, refrigerators, warehouses, supermarkets, industrial, agricultural and other objects - entities, energy consumers. This is a prerequisite because you cannot store much of the newly generated energy for long. Energy must be constantly moving, circulating.
Tai, kad šiluminės mašinos modulyje naudojamas giluminis variklis, turintis elektros generatorių, gali būti panaudojama elektros gamybai ir ji tiekiama vartotojams. Tokiu būdu, geoterminė elektrinė savo poreikiams naudodama tik gelmių energiją, kaupia ir perduoda vartotojams karštus (T= 60-70 °C), šiltus (T= 3040 °C) ir šaltus (T= -10-0 °C) srautus ir elektros energiją. Todėl tokios geoterminės elektrinės naudingumo koeficientas nepaprastai didelis.The fact that a submersible motor with an electric generator used in the module of a heat machine can be used to generate electricity and supply it to consumers. In this way, a geothermal power plant uses only deep energy to store and transmit hot (T = 60-70 ° C), warm (T = 3040 ° C) and cold (T = -10-0 ° C) flows and electricity to consumers. energy. Therefore, the efficiency of such a geothermal power plant is extremely high.
Panaudojant autonominio automatinio nuolatinio valdymo modulį su kompiuteriais, jutikliais ir davikliais, programomis, valdančiomis tiek atskirus procesus, tiek visus geoterminius elektrinės pokyčius galima turėti veikiančią savarankiškai elektrinę, kurią galima pilnai valdyti nuotoliniu būdu. Nuolat veikiančios techninės sistemos be nuolatinio žmonių dalyvavimo leidžia tokiu būdu kurti geoterminių elektrinių tinklą net ten, kur nėra žmonių, t.y. sudėtingose ir nepalankiose sąlygose.Using an autonomous automatic continuous control module with computers, sensors and transducers, programs that control both individual processes and all geothermal power plant changes, it is possible to have a self-contained power plant that can be fully controlled remotely. Continuous technical systems without the constant involvement of people allow the creation of a network of geothermal power plants in this way, even where there are no people, i.e. in difficult and unfavorable conditions.
Techninis rezultatasTechnical result
Sukurta naujo tipo su nauja technologija geoterminė elektrinė, galinti nuolat ir ilgai tiekti vartotojams karštą, šiltą ir šaltą vandenį, elektros energiją, savo poreikiams veikti naudodama vien tik iš gelmių gautą energiją, galinti dirbti savarankiškai automatiniu autonominiu režimu be tiesioginio žmonių dalyvavimo.A new type of geothermal power plant with new technology has been developed, which can supply hot and cold water and electricity to consumers continuously and for a long time, using only energy obtained from the depths to operate independently, without the direct involvement of people.
Išradimas iliustruotas brėžiniais:The invention is illustrated in the drawings:
Fig. 1 Šiluminės mašinos ir šilumos paėmimo moduliaiFIG. 1 Heat machines and heat recovery modules
1. Šiluminė mašina1. Thermal machine
2. Šaldoma talpa2. Refrigerated capacity
3. Šaldomas kaupiklis3. Refrigerated accumulator
4. Šiltas kaupiklis4. Warm accumulator
5. Karštas kaupiklis5. Hot accumulator
6. Karštoji kaupimo talpa6. Hot storage capacity
7. Kompresorius variklis7. Compressor motor
8. Kompresorius variklis8. Compressor motor
9. Giluminis variklis9. Submersible motor
10. Pakopinis šilumos mainų keitiklis10. Stepped heat exchanger
11. Šiltoji talpa11. Warm capacity
12. Vandens siurbliai12. Water pumps
13. Ištekantis šaltas srautas, pumpuojamas į šilumos paėmimo zondą13. Outgoing cold stream pumped to the heat recovery probe
14. Šiltas vandens srautas, pakeltas iš gelmės14. A stream of warm water lifted from the depths
15. Šiltas vandens srautas, pumpuojamas į šiltas kaupimo talpas15. Warm water flow pumped into warm storage tanks
16. Šiltas vandens srautas vartotojams16. Warm water flow to consumers
17. Atšaldytas vandens srautas šiluminiams mainams17. Chilled water flow for heat exchange
18. Atšaldytas šilumos srautas, pernešantis šilumą iš šaldomos talpos18. A cooled heat stream that transfers heat from a refrigerated container
19. Karštas vandens srautas į karšto vandens kaupimo talpas19. Hot water flow to hot water storage tanks
20. Karštas vandens srautas vartotojams20. Hot water flow to consumers
21. Šilumos paėmimo zondas21. Heat recovery probe
Fig.2 Š ilumos paėmimo iš geoterminio gręžinio zondasFig.2 Heat recovery probe from a geothermal well
Šilumos paėmimo zondas su geoterminiu gręžiniuHeat recovery probe with geothermal well
Apatinė šilumos zondo dalis, gramzdinama į geoterminį šilto vandens srauto sluoksnį h (padidintu masteliu)Lower part of the heat probe immersed in the geothermal warm water flow layer h (enlarged scale)
13. Šaltas šilumnešiklio srautas, įtekantis į šilumos paėmimo zondą išoriniu vamzdžiu13. Cold heat carrier flow into the heat recovery probe through the outer tube
14. Ištekantis šiltas šilumnešiklio srautas vidiniu zondo vamzdžiu14. Flow of warm heat transfer medium through the inner tube of the probe
21. Šilumos paėmimo zondas21. Heat recovery probe
22. Geoterminis gręžinys22. Geothermal well
23. Pripučiami, elastingi, su didesniu slėgiu, šilumos zondo fiksatoriai laikikliai23. Inflatable, elastic, higher pressure heat probe retainers
24. Vidinis, šiltą šiluminešiklio srautą iškeliantis vamzdis24. An internal tube that raises the heat flow of the heat transfer medium
25. Išorinis šiluminio zondo vamzdis, kurio žemyn leidžiasi atšaldytas šilumnešiklio srautas25. An external heat probe tube downstream of which a cooled heat transfer medium flow
26. Apatinė, gramzdinama į h gylį, šiluminio zondo dalis26. Lower part of the thermal probe submerged in h
27. Šiluminė izoliacija apie vidinį išnešantį šilumnešiklio vamzdį27. Thermal insulation around the inner heat transfer pipe
28. Šiluminiai vamzdeliai28. Heat pipes
29. Į vidinį iškeliantį zondo vamzdį įtekantis šiltas šilumnešiklio srautas, perėmęs šilumą iš aplinkos29. Warm flow of heat transfer medium into the inner discharge probe tube, transferring heat from the environment
30. Apsauginis keramikinis šilumos zondo sluoksnis30. Protective ceramic heat probe layer
Fi g.3 Geoterminės elektrinės modulių sistemaFi g.3 Geothermal power plant module system
6, 11,2,12 Karšto, šilto, šalto vandens kaupimo talpų su siurbliai ir vamzdynais modulis6, 11,2,12 Module for hot, warm, cold water storage tanks with pumps and piping
22. Geoterminis gręžinys su šilumos paėmimo zondu 2122. Geothermal well with heat recovery probe 21
31. Žemės gruntas su H sluoksniu31. Soil with H layer
32. Šiltas geoterminio vandens sluoksnis h32. Warm geothermal water layer h
33. Geoterminė elektrinė33. Geothermal power plant
34. Šiluminės mašinos modulis34. Thermal machine module
35. Autonominio automatinio nuotolinio valdymo modulis35. Autonomous automatic remote control module
Duotoje schemoje parodyta iš kokių modulių galima surinkti įvairaus pobūdžio modulių visumą į bendrą energetinę sistemą, turinčią tam tikrą paskirtį, galią ir panaudojimo sritį.The given diagram shows from which modules it is possible to assemble a set of modules of different types into a common energy system with a certain purpose, power and field of application.
Kaip viskas veikiaHow it all works
Kadangi didesnė dalis funkcinių energetinių modulių yra aprašyta kituose išradimuose pagrindinius geoterminės elektrinės veikimo principus aprašysime keliais glaustais sakiniais.Since most of the functional energy modules are described in other inventions, the main principles of operation of a geothermal power plant will be described in a few concise sentences.
Fig. 1 Šiluminės mašinos veikimo principas:FIG. 1 Principle of operation of a thermal machine:
Atšaldytas šilumnešiklio ar vandens srautas iš 2 šaldomos talpos vamzdžiais siurblių 12 pagalba vamzdžiais nuolat pumpuojamas j atšaldytą kaupiklį 3. Iš kurio šiluma kompresoriaus variklio 7 pagalba vamzdžiais perkeliama prieš šilumos gradientą į šildomą kaupiklį 4, o iš pastarojo prieš šilumos gradientą kompresoriaus variklio 8 pagalba vamzdžiais perkeliamas į karštą kaupiklį 5, iš kurio nuolat cirkuliuojantis karštas vanduo siurblio 12 pagalba perkeliamas į karštą kaupimo talpą 6. Visos šios nuolat besikartojančios operacijos metu šiluma iš šaltesnės talpos perkeliamą j šiltesnę, karštesnę talpą. Tokios operacijos metu ne tik sugeriama iš gelmės perkelta šiluma, o ir papildomai pakeliama kaupiamo karšto vandens temperatūra, t.y. gavome karštesnį vandenį nei yra aplinkoje nieko nedegindami ir nenaudodami papildomai išorinės energijos (pvz. elektros). Kompresoriai varikliai dirba nuo suslėgto oro. Šiluminė mašina negamina naujos šilumos, o tik perkelia šiluminius srautus ir labiau koncentruoja šiluminę energiją. Tai nepalyginamai pigiau ir greičiau nei papildomai šildyti šiltą vandenį deginant kurą. Šiluminių mašinų geoterminėje elektrinėje gali būti ne viena, o daug, jų kiekis ir galia parenkama pagal norimos sukaupti energijos kiekius.The cooled flow of heat carrier or water from the refrigerated tank 2 is continuously pumped to the refrigerated accumulator 3 by means of pumps 12. to the hot accumulator 5, from which the continuously circulating hot water is transferred to the hot storage tank 6 by means of the pump 12. During all these continuously repetitive operations, the heat is transferred from the colder tank to the warmer, hotter tank. Such an operation not only absorbs the heat transferred from the depths, but also additionally raises the temperature of the accumulated hot water, i. we have obtained hotter water than is in the environment without burning anything and without using additional external energy (eg electricity). Compressor motors run on compressed air. The thermal machine does not produce new heat, but only transfers the heat flows and concentrates the thermal energy more. It is incomparably cheaper and faster than additional heating of warm water by burning fuel. There can be many, but not many, thermal machines in a geothermal power plant, and their quantity and power are selected according to the amount of energy they want to store.
Kaip veikia pakopinis šilumos mainų keitiklis 10.How a stepped heat exchanger works 10.
Iš gelmės pakeltas šiluminis srautas 14 siurbliais 12 pumpuojamas pro pakopinį šilumos keitiklį taip, kad pakopomis tekėdamas šiltas vanduo 14, pratekėdamas pro šiluminius vamzdelius, išteka atšalusius srautu 13 ir toliau pumpuojamas į gelmėje esantį šilumos paėmimo zondą 21 išoriniu vamzdžiu 25 o įtekantis atšaldytas srautas 17, tekėdamas priešinga kryptimi išteka šiltu srautu 15 ir toliau pumpuojamas vandens siurbliais 12 į šilto vandens kaupimo talpas 11. Įvyksta greiti šiluminiai mainai: karštas srautas - atšąla, atšaldytas sušyla. Tokiu būdu galima greitai paimti šilumą ir pernešti ją kitomis kryptimis. Šaltas srautas - gelmėn, šiltas kaupimui.The heat flow 14 raised from the depths is pumped by the pumps 12 through the step heat exchanger so that the warm water 14 flows through the heat pipes, flows out the cooled flow 13 and is further pumped into the heat collection probe 21 through the outer tube 25 and the cooled flow 17 flows in. flowing in the opposite direction flows with a warm flow 15 and is further pumped by water pumps 12 into the hot water storage tanks 11. Rapid heat exchange takes place: hot flow - cool, cooled heats up. In this way, heat can be quickly taken away and transferred in other directions. Cold flow - deep, warm for accumulation.
Fig.2 Šilumos pakėlimo zondo konstrukcija ir jo veikimo būdasFig.2 Construction of the heat lifting probe and its mode of operation
Geoterminiame gręžinyje 22 pripučiamų fiksatorių laikiklių 23 pagalba tvirtinamas šilumos paėmimo zondas 21. Šilumos paėmimo zondas, tai „matrioškos principu“ surinkta konstrukcija su: vidiniu, šiltą šiluminnešiklio srautą 14 iškeliančiu vamzdžiu 24, su išorine izoliacija 27; išoriniu vamzdžiu 25, kuriuo į gelmę leidžiasi šaldomas srautas 13; šiluminių vamzdelių apatinėje zondo dalyje 28, perduodančių aplinkos šilumą į vidų sluoksniu; besileisdamas šaltas šilumnešiklio srautas 13 sušyla ir srautu 29 įteka į vidinį zondo iškėlimo vamzdį 24 ir galiausiai kyla į viršų sušilusiu srautu 14. Apatinė šilumos zondo dalis 26 turi keramikinį apsauginį sluoksnį 30, kuris apsaugo mechaniškai nuo pažeidimų, kartu gerai perduodamas šilumą per sieneles šiluminių vamzdelių sluoksniui 28, o pastarasis pratekančiam vis žemiau šylančiam srautui 13. Apatinė zondo šilumos paėmimo dalis 26 nugramzdinama j giluminį šilto vandens sluoksnį su gyliu h. Viršutinė šilumos paėmimo zondo dalis paprastesnė: išorinis vamzdys 25, šilumos izoliacija 27 ir vidinis iškeliantis šiltą srautą vamzdys 24, jos ilgis gręžinyje - H.A heat recovery probe 21 is attached to the geothermal well 22 by means of inflatable retainers 23. an outer tube 25 through which the cooled flow 13 enters the depth; a tube of heat tubes in the lower portion of the probe 28 that transfers ambient heat to the interior; as the cold heat carrier flow 13 heats up and flows 29 into the inner probe lifting tube 24 and finally rises upwards into the heated flow 14. The lower part of the heat probe 26 has a ceramic protective layer 30 which mechanically protects the heat from the walls through the walls. for the layer 28 and the latter for the lower and lower heating stream 13. The lower part of the heat collection of the probe 26 is immersed in a deep layer of warm water with a depth h. The upper part of the heat collection probe is simpler: the outer pipe 25, the thermal insulation 27 and the inner pipe flowing the warm flow 24, its length in the well is H.
Fig.3 Geoterminės elektrinė bendra modulių schemaFig.3 Geothermal electrical general module diagram
Antžeminė dalis: geoterminė elektrinė 33 su viduje esančia šilumine mašina ŠM 34 moduliu; karšto 6, šilto 11, šalto 2 vandens kaupimo talpomis ir vamzdžiais su siurbliais 12 modulio, kuris skirtas karšto, šilto ir šalto vandens srautams vartotojams perduoti; automatinio autonominio nuotolinio valdymo modulio 35, leidžiančiu valdyti visus geoterminėje elektrinėje vykstančius procesus automatiniu būdu ir per atstumą be žmonių dalyvavimo; geoterminio gręžinio 22 ir geoterminio giluminio šilumos paėmimo zondo 21 su bendru gyliu H + h, o h gylį šilto vandens sraute patalpinama apatinė šiluminio zondo dalis 26. Palyginus su aukštesne dalimi H (apie 1 km gylio), mažesnio panardinama dalis h (gali būti 20-30 m ir daugiau gylio).Above ground: geothermal power plant 33 with internal thermal machine module MOSM 34; a module for hot 6, hot 11, cold 2 water storage tanks and pipes with pumps 12 for transmitting hot, hot and cold water flows to consumers; an automatic autonomous remote control module 35 for controlling all processes in a geothermal power plant automatically and remotely without human intervention; geothermal well 22 and geothermal deep heat recovery probe 21 with a total depth H + h, and the lower part 26 of the thermal probe is placed in the warm water stream. 30 m and more).
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2020030A LT6891B (en) | 2020-08-03 | 2020-08-03 | Geothermal power plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2020030A LT6891B (en) | 2020-08-03 | 2020-08-03 | Geothermal power plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2020030A LT2020030A (en) | 2022-01-25 |
| LT6891B true LT6891B (en) | 2022-02-10 |
Family
ID=80784659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2020030A LT6891B (en) | 2020-08-03 | 2020-08-03 | Geothermal power plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LT (1) | LT6891B (en) |
-
2020
- 2020-08-03 LT LT2020030A patent/LT6891B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT2020030A (en) | 2022-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5272879A (en) | Multi-system power generator | |
| US5515679A (en) | Geothermal heat mining and utilization | |
| US8567482B2 (en) | Heat tube device utilizing cold energy and application thereof | |
| US8650875B2 (en) | Direct exchange geothermal refrigerant power advanced generating system | |
| US8851066B1 (en) | Thermal energy storage system | |
| US20110169274A1 (en) | Self contained in-ground geothermal generator | |
| US11549725B2 (en) | System for storing and retrieving thermal energy | |
| Velraj | Sensible heat storage for solar heating and cooling systems | |
| CN111609574B (en) | Sustainable use cross-season geothermal energy development system | |
| US8097218B1 (en) | System for generating electricity from alternative energy sources located on a floating platform | |
| US4347703A (en) | Rankine cycle system employing seasonal temperature variations | |
| Assad et al. | Heating and cooling by geothermal energy | |
| US11156374B2 (en) | Thermal-energy exchange and storage system | |
| LT6891B (en) | Geothermal power plant | |
| US4424677A (en) | Rankine cycle system employing seasonal temperature variations | |
| JP3438093B2 (en) | Manufacturing method of building air-conditioning equipment | |
| CN103104306A (en) | Hot-wind gravity heat machine | |
| KR101239777B1 (en) | Geothermal power generation system using heat exchange of exhaust gas and molten salt | |
| Faizal et al. | An overview of ocean thermal and geothermal energy conversion technologies and systems | |
| RU2374564C1 (en) | Heat generator operating method without using electric energy, and device for implementation thereof | |
| US11952920B2 (en) | Energy recovery system and methods of use | |
| Bronicki | Power/energy: A solar-pond power plant: Israel reviews an experiment which got under way more then a year ago: Will it prove a model for more like it? | |
| Kabus et al. | Aquifer thermal energy stores in Germany | |
| US20260036310A1 (en) | System for supplying electricty, heat, and water using a stirling engine powered by sustainable energy sources | |
| Blanco Ilzarbe et al. | Recent patents on geothermal power extraction devices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Patent application published |
Effective date: 20220125 |
|
| FG9A | Patent granted |
Effective date: 20220210 |