Установка для использования геотермальной энергии низкотемпературных подземных горных пород

Полезная модель относится к средствам извлечения геотермальной энергии массива горных пород и может использоваться в жилищно-коммунальном хозяйстве для обогрева зданий и сооружений, в гидрометаллургии, в энергетике и т.п. Задачей является расширение эксплуатационных возможностей установки. Заявляемая установка содержит образующие непрерывный путь наклонную нагнетательную скважину 1, участок 2 нагрева в подземной горной породе на глубине 3-5 км, выходную скважину 3, и последовательно связанные между собой солнечную батарею 4, электронагреватель 5, и/или теплообменник 6 с жидкостью низкотемпературного кипения, связанного выходом с турбогенератором 7, который соединен с конденсатором 8 пара, связанным через очистную установку 9 с нагнетательной скважиной 1. Участок 2 нагрева расположен в подземной горной породе на глубине 3-5 км по возможности горизонтально или с наклоном, но ближе к горизонтальному положению. В установке выполнение нагнетательной скважины наклонной дает возможность воде набирать тепло горной породы уже на «пути» к участку нагрева, а расположение участка нагрева в подземной горной породе на глубине 3-5 км по возможности горизонтально или близко к горизонтальному положению в совокупности с догревом на поверхности земли нагретой в скважине воды до состояния пара с помощью других, более дешевых источников энергии позволяет эффективно использовать геотермальную энергию в любых районах, там, где нет доступа к горячим температурным слоям, т.е. расширяет возможности ее использования. 1 п.ф., 1 ил.

Полезная модель относится к средствам извлечения геотермальной энергии массива горных пород и может использоваться в жилищно-коммунальном хозяйстве для обогрева зданий и сооружений, в гидрометаллургии, в энергетике и т.п.

Известна установка использования геотермальной энергии, описанная в п. РФ 2260751 по кл. F24J 3/08, з. 25.07.01, от. 20.09.05 «Установка для выработки геотермальной энергии» и выбранная в качестве прототипа.

Известная установка содержит образующие непрерывный путь вертикальную нагнетательную скважину для закачивания холодной воды, горизонтальную скважину в горячей горной породе и вертикальную выходную скважину, соединенный с выходной скважиной турбогенератор, последовательно соединенные конденсатор пара, бак для сбора сконденсированной воды и очистную установку, связанную с нагнетательной скважиной.

Недостаток известной установки заключается в том, что ее эксплуатационные возможности ограничены, т.к. она может применяться только при использовании горячих горных пород, которые есть не везде, и на небольших глубинах, в которых технологически возможно создание горизонтальных скважин.

Задачей является расширение эксплуатационных возможностей установки.

Поставленная задача решается тем, что в установке для использования геотермальной энергии низкотемпературных подземных горных пород, содержащей образующие непрерывный путь нагнетательную скважину для закачивания холодной воды, участок нагрева в горной породе и выходную скважину, связанный с ней турбогенератор для преобразования пара в электроэнергию, последовательно соединенные конденсатор пара, бак для сбора сконденсированной воды и очистную установку, связанную с нагнетательной скважиной, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, нагнетательная скважина выполнена наклонной, участок нагрева расположен в горной породе на глубине 3-5 км по возможности горизонтально или близко к горизонтальному положению, для догрева воды на поверхности и парообразования использована цепочка из последовательно связанных между собой солнечной батареи и электронагревателя, и/или теплообменника с жидкостью низкотемпературного кипения, связанные выходом с турбогенератором.

В установке выполнение нагнетательной скважины наклонной дает возможность воде набирать тепло горной породы уже на «пути» к участку нагрева, а расположение участка нагрева в подземной горной породе на глубине 3-5 км по возможности горизонтально или близко к горизонтальному положению в совокупности со средствами догрева на поверхности земли нагретой в скважине воды до состояния пара в виде других, более дешевых источников энергии позволяет эффективно использовать геотермальную энергию в любых районах, там, где нет доступа к горячим температурным слоям, т.е. расширяет возможности ее использования.

Технический результат - возможность более широкого эффективного использования геотермальной энергии.

Заявляемая установка обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него наличием таких существенных признаков как выполнение нагнетательной скважины наклонной, расположение участка нагрева на глубине 3-5 км по возможности горизонтально или близко к тому, использование для догрева воды до парообразного состояния солнечной батареи и электронагревателя и/или теплообменника с жидкостью низкотемпературного кипения, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Заявляемая установка для использования геотермальной энергии может применяться в энергетике, в жилищно-коммунальном хозяйстве, в металлургии и т.п., а потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежом, где приведена схема установки.

Заявляемая установка содержит образующие непрерывный путь наклонную нагнетательную скважину 1, участок 2 нагрева в подземной горной породе на глубине 3-5 км, выходную скважину 3, и последовательно связанные между собой солнечную батарею 4, электронагреватель 5, и/или теплообменник 6 с жидкостью низкотемпературного кипения, связанного выходом с турбогенератором 7, который соединен с конденсатором 8 пара, связанным через очистную установку 9 с нагнетательной скважиной 1.

Участок 2 нагрева расположен в подземной горной породе на глубине 3-5 км по возможности горизонтально или с наклоном, но ближе к горизонтальному положению.

Установка работает следующим образом.

Через наклонную нагнетательную скважину 1 нагнетают с помощью насосов (на чертеже не показаны) в участок 2 нагрева холодную воду. Проходя через участок 2, вода нагревается примерно до температуры 80-90°С, затем она извлекается через выходную скважину 3 на поверхность земли, где она догревается до температуры 100-110°С и превращается в пар. Догрев производится с помощью цепочки из последовательно связанных между собой солнечной батареи 4, чье тепло преобразуется электронагревателем 5 в электрический ток, нагревающий воду до 110-120°С и/или с помощью теплообменника 6 с жидкостью низкотемпературного кипения. Полученный пар поступает на турбогенератор 5, который вырабатывает электроэнергию. Отработанный пар поступает в конденсатор 6, преобразуется в воду, которую далее очищают на очистной установке 7 и снова используют для нагнетания в скважину 1. Для нагнетания воды в скважину и извлечения ее из выходной скважины используют насосы 8.

В сравнении с прототипом заявляемая установка может более широко применяться для использования геотермальной энергии, особенно в тех регионах, где нет доступных высокотемпературных подземных пород.

Установка для использования геотермальной энергии низкотемпературных подземных горных пород, содержащая образующие непрерывный путь нагнетательную скважину для закачивания холодной воды, участок нагрева в горной породе и выходную скважину, связанный с ней турбогенератор для преобразования пара в электроэнергию, последовательно соединенные конденсатор пара, бак для сбора сконденсированной воды и очистную установку, связанную с нагнетательной скважиной, отличающаяся тем, что нагнетательная скважина выполнена наклонной, участок нагрева расположен в горной породе на глубине 3-5 км по возможности горизонтально или близко к горизонтальному положению, для догрева воды на поверхности и парообразования использована цепочка из последовательно связанных между собой солнечной батареи, электронагревателя и/или теплообменника с жидкостью низкотемпературного кипения, связанные выходом с турбогенератором.