193647. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés geotermikus energia hasznosítására
1 A találmány geotermikus energia hasznosítására szolgáló eljárásra és berendezésre vonatkozik. A száraz kőzetek hőtartalmának — geotermikus energiájának — hasznosítására irányuló törekvések ismeretesek. „Mesterséges hévíztermelésnek“ nevezhető az a kétkutas módszer, amely szerint az egyik kúton keresztül vizet nyomnak a kőzetbe, a másik kúton keresztül pedig a felmelegedett vizet kitermelik. A két kút között értelemszerűen hidraulikus összeköttetést kell biztosítani, pl. robbantással üregeket, repedéseket kell kialakítani. Annak érdekében, hogy a kutak alsó végpontjai egymáshoz közel essenek, ferde fúrású kutakat is szoktak létesíteni. Ezen a „mesterséges hévíztermelési“ elven alapszik a 165 379. számú magyar szabadalmi leírás szerinti megoldás is, amely szerint a hőtermeléshez megfelelően kialakított kútszerkezetet javasolnak: a tárolótér a fúrólyuknak a béléscsővel védett, a sarunál a rétegből záródugóval elválasztott része, a felszállótér pedig egy, a béléscsőbe épített, szigetelt termelőcső. Az áramlást a gyűrűstérből a termelőcsőbe szivattyúegység biztosítja. A fenti jeliegű megoldások hátránya, hogy meglehetősen költségesek. Ennek oka egyrészt az, hogy az állandó szivattyúzás miatt nagy az energiafelhasználás, másrészt hatásos szigetelésre van szükség, különben a kitermelt közeg még a térszín alatt visszaadja hőjét a betáplált közegnek. A hatásos szigetelés viszont helyigényes, tehát az amúgy is kicsi áramlási keresztmetszetet tovább csökkenti; emiatt a keringtetéshez szükséges szivattyúzási energia-igény még tovább növekszik. Amennyiben a kétkutas megoldást alkalmazzák, amelynél a víz felmelegítése a természetes kőzetekkel közvetlen érintkezésben történik, további hátrányként jelentkezik az, hogy a kitermelt víz — a termálvizekhez hasonlóan — nem kívánt ásványi anyagokat is tartalmazhat, és vízkövesedés is bekövetkezhet. A fent említett egykutas megoldásnál jelentkező hátrányok kiküszöbölésére (hőcsere a külső és belső cső között, illetve költséges szigetelés, valamint szivattyúzás) ismerté váltak olyan javaslatok, amelyek szerint az azonos hőmérsékletű betáplált folyadék és kitermelt gőz hőtartalma közötti különbséget, a párolgáshőt kell hasznosítani. Az ilyen jellegű megoldások racionális megdalósíthatóságát nagymértékben gátolja az a tény, hogy a folyadékoszlop nyomása a mélységgel növekszik, emiatt legfeljebb igen kismennyiségü gőz termelésére van csak e módszerrel lehetőség. Ez a megállapítás érvényes az SE-1710 OTH alapszámú, közzétett magyar találmányi bejelentésben szereplő megoldásra is, amelynek az a lényege, hogy a folyadékot geotermikus energiával felhevített gőztermelő cső belső palástfelületére juttatják, azon lecsörgedeztetik, és így a kútszerkezet teljes mélységében kívánják létrehozni 2 2 az elgőzöléshez szükséges nyomást. A megoldás hátránya, hogy közel atmoszférikus nyomással, vagy vákuummal működik (felszíni szerelvényei is ennek megfelelőek: vákuumszivattyúja van, lefúvatószelepe nincs), ami már csekély teljesítménnyel is jelentős gőzsebességet tesz szükségessé. Ebből adódik az, hogy a gőzfázis elválasztása céljából minden esetben be kell építeni az ún. elválasztócsövet, a teljesítmény azonban még így is korlátozott. Az elválasztócsővel kapcsolatos probléma még, hogy a folyadék a gőztermelő cső belső felületéről bármilyen szerkezeti aszimmetria következtében átkerülhet az elválasztócsőre, és ebben a formában ott is marad, mivel nincs megoldás a rendeltetési helyre történő visszaíuttatására. Szerkezeti szempontból hátrányos, hogy a folyadék fúvókén keresztül jut a csőfalra, ami a porlasz'óhatás miatt — ntm biztosítja az egyenletes terítést. Végül további hátrányt jelent, hogy a kútszerkezet és a kőzetek között a megfelelő hőátadás nincs biztosítva, így a várható teljesítmény sem optimális. A találmány feladata, hogy olyan megoldást szolgáltasson geotermikus energia hasznosítására, amely folyékony közeg gőzzé alakításán alapszik, azonban mentes a jelenleg ismert ilyen célú megoldások fent részletezett hátrányaitól, nevezetesen a túlságosan nagy gőzsebesség következményeitől, az elvá asztócső jelenlétéből adódó problémáktól, valamint a kútszerkezet és a kőzetek közötti rossz hőátadás káros hatásaitól. A találmány azon a felismerésen alapszik, hog> a kútban megfelelő túlnyomás beállításával, továbbá megfelelő hőhordozó közeg kivá'asztásával elérhető, hogy a telített gőz fajlagos párolgáshője elég nagy legyen ahhoz, hogy a kőzetektől elvonható hőmennyiséget a gőz olyan kis sebességgel szállítsa ki, ami mellett a folyadéknak a gőzével ellentétes irányú áramlása még megvalósulhat, emellett — a beállított túlnyomáshoz képest — az áramlási nyomásveszteség is elhanyagolható Ez azt jelenti, hogy — a működést zavaró, ill. akadályozó — elválasztócső beépítésére nincs szükség, a gőznyomás pedig — és azzal együtt a telítési gőzhőmérséklet — a kit egész hosszában lényegében állandónak tekinthető, ami alapvető feltétele annak hog) a kőzetektől az adott kilépési hőmérséklet mellett elvonható hőmennyiséget gyakorlatilag teljes mértékben hasznosítsuk. E felismerések alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan eljárás segítségével oldottuk meg, amelynek során a térszín alatti kőzetbe mélyesztett gőztermelő csőbe folyadékot vezetünk, a geotermikus hő kihasználásával a folyadékot elgőzölögtetjük, és a gőzt — pl. villamosenergia termelésére — hasznosítjuk, és amelyre az jellemző, hogy a gőztermelő csőben az atmoszférikust meghaladó nyomást (túlnyomást) állítunk be, és a csőben olyan folyadékot — hőhordozó közeget — csörgedeztetünk lefe-193647 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 55
