RS62668B1 - Geotermalni energetski uređaj - Google Patents

Geotermalni energetski uređaj

Info

Publication number
RS62668B1
RS62668B1 RS20211393A RSP20211393A RS62668B1 RS 62668 B1 RS62668 B1 RS 62668B1 RS 20211393 A RS20211393 A RS 20211393A RS P20211393 A RSP20211393 A RS P20211393A RS 62668 B1 RS62668 B1 RS 62668B1
Authority
RS
Serbia
Prior art keywords
turbine
heat
valve
geothermal
steam
Prior art date
Application number
RS20211393A
Other languages
English (en)
Inventor
Solomon Ioramashvili
Shalva Kochladze
David Jincharadze
Original Assignee
Beridze Enriko
Shalva Kochladze
Solomon Ioramashvili
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beridze Enriko, Shalva Kochladze, Solomon Ioramashvili filed Critical Beridze Enriko
Publication of RS62668B1 publication Critical patent/RS62668B1/sr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/16—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being hot liquid or hot vapour, e.g. waste liquid, waste vapour
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F01K11/02—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K19/00—Regenerating or otherwise treating steam exhausted from steam engine plant
    • F01K19/02—Regenerating by compression
    • F01K19/08—Regenerating by compression compression done by injection apparatus, jet blower, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B3/00—Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass
    • F22B3/04—Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass by drop in pressure of high-pressure hot water within pressure-reducing chambers, e.g. in accumulators
    • F22B3/045—Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass by drop in pressure of high-pressure hot water within pressure-reducing chambers, e.g. in accumulators the drop in pressure being achieved by compressors, e.g. with steam jet pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

Opis
Oblast pronalaska
[0001] Pronalazak se odnosi na uređaj za geotermalnu energiju sa binarnim ciklusom prinudne konvekcije, za generisanje različitih vrsta energije, uključujući električnu energiju. Njegov tehnički ishod je povećanje koeficijenta efikasnosti (CE), pojednostavljenje izgradnje i smanjenje troškova.
Pozadina pronalaska
[0002] Binarni ciklus je termodinamički ciklus koji koristi dva radna fluida, od kojih se jedan karakteriše niskim pritiskom zasićenja u uslovima visoke temperature, a drugi sa niskom temperaturom isparavanja. U našem slučaju, jedan radni fluid u dubini zemlje, u bušotini, je prirodno postojeća topla voda (ili vreli gas u istom ali sušnom prostoru), a drugo telo - je toplotni agens, npr. izobuten, koji se pumpa pod visokim pritiskom i stavlja u zatvoreno kolo cevi nagore i nadole. Što se tiče suštine ciklusa, njegova funkcija je da odnese geotermalnu energiju iz dubine zemlje na površinu za njeno dalje direktno korišćenje i/ili transformaciju u mehaničku i/ili električnu energiju. Proces kretanja energije do površine odvija se razmenom toplote između radnih fluida.
[0003] Geotermalna energija je energija iz prirodne toplote Zemlje. Opšte je poznato da se ova toplota može iskoristiti pomoću bušotine. Geotermalni gradijent (promena temperature prema dubini) u bušotini je u proseku 2,5-3°C na svakih 100 metara. Ova toplota izlazi na površinu tla kao para ili topla voda. Takva toplota se može direktno koristiti za grejanje kuća i zgrada i/ili za proizvodnju energije. Postoje tri tipa geotermalnih elektrana: suva para, toplovodna para i postrojenja binarnog ciklusa.
[0004] Uprkos činjenici da geotermalne elektrane imaju mnoge prednosti (generisana energija je obnovljiva, 24/7, ,,zelena‘‘, ne zahteva nikakve dodatne troškove, već neke naknade za prevenciju i održavanje itd. .), i dalje ih karakteriše nekoliko nedostataka koji ometaju široku upotrebu ovih tipova elektrana.
[0005] Uopšteno govoreći, glavni nedostatak sva tri tipa geotermalnih elektrana je to što im je potreban ciklus vode (po pravilu, korišćeni dovod (punjenje) da se obnovi u horizontu podzemnih voda. U tu svrhu, dodatno je potrebna bušotina i odgovarajuća infrastruktura.Ovo značajno smanjuje isplativost ovakvih elektrana.Česte su prilike da prekomerno ubrizgavanje u zemnu koricu iskorišćene vode takođe dovede do zaustavljanja elektrane.
[0006] Nedostatak geotermalnih elektrana je oslobađanje zapaljivih i/ili toksičnih gasova i minerala iz eksploatacionog tunela na površinu tla. To zauzvrat dovodi do dodatnih troškova za njihovo korišćenje i neutralizaciju.
[0007] Glavni problem (a posebno za geotermalne elektrane binarnog ciklusa) je neophodnost površinske infrastrukture velikih razmera, a time i smanjenje zemljišnih resursa. Ovo je posebno važno za lokacije kojima nedostaje zemlje. U geotermalnim elektranama binarnog ciklusa ova infrastruktura obezbeđuje efikasnu razmenu toplote između izvora termalne vode koja izlazi na površinu tla i toplotnog agensa (radnog fluida). Što je prizemna infrastruktura veća, to je veća zapremina toplotnog sredstva, a samim tim i moćniji kapacitet elektrane. Međutim, osim ograničenja korišćenja zemljišnih resursa za infrastrukturu elektrane, postoje i drugi problemi:
zapremina toplotnog agensa je ograničena protokom nadolazeće termalne vode i temperaturom ovog resursa na površini. Iz tog razloga, značajno povećanje količine toplotnog agensa, čak i ako se prevaziđu teškoće nadzemne infrastrukture, ne može garantovati povećanje kapaciteta elektrane. Geotermalni resursi na Zemlji su prilično brojni i većina karakteristika je da će elektrane na binarni ciklus uspešno raditi, međutim, zbog ovih problema razvoj geotermalne energije nije u stanju da iskoristi svoj potencijal.
[0008] Geotermalna elektrana binarnog ciklusa je vrsta geotermalne elektrane koja proizvodi električnu energiju iz relativno hladnih geotermalnih rezervoara (za razliku od parnih elektrana na suvu paru i toplu vodu koje proizvode električnu energiju usmeravanjem suve pare (temperature 150°C i više) i tople vodene pare (180°C i više temperature) do turbine. Pošto temperatura vode na površini tla nije dovoljno visoka kod binarnih geotermalnih elektrana, da bi se dobila vodena para (tj. je manja od 100°C u većini geotermalnih izvora), termalna voda sa površine tla se pumpa u tzv. izmenjivač toplote, gde ovaj prenosi toplotu drugom (binarnom) toplotnom agensu. U uslovima standardnog atmosferskog pritiska, temperatura ključanja termičkog sredstva je znatno niža od temperature vode (sada se koristi binarni toplotni agens, na primer, izobuten ili mešavina izobutena i izopentana). Geotermalna elektrana generiše energiju tokom prelaza iz tečne u gasnu fazu, i ista se usmerava ka turbini takvih elektrana. Binarni termički agens je u zatvorenom kolu. Iz turbine, para termičkog sredstva se vraća u tečni kondenzat i upumpava se u izmenjivač toplote da bi započeo novi ciklus. Što se tiče korišćene geotermalne vode, ona se pumpa u stene koje sadrže vodu kroz bušotinu koja se spušta.
[0009] Informacije o radu geotermalne elektrane binarnog ciklusa date su na web stranici: https://en.vikipedia.org/viki/ Binari_cicle
[0010] Geotermalni energetski uređaji i načini proizvodnje energije dati su u izvorima:
RU2621440C1; RU84922U1; RU2000111435А; RU2011121001A; RU2009131111A; RU2008114536A.
[0011] Takođe je poznata geotermalna elektrana, koja uzima toplotu iz geotermalne rude pomoću dve cevi nagore i nadole postavljene u dve bušotine; oni su međusobno povezani preko izmenjivača toplote, tako da se tečnost kroz cev koja se spušta nadole kreće do
[0012] gornjoj cevi , u isto vreme, pumpa je postavljena na donjoj cevi na površini zemlje, a turbina je na gornjoj cevi. WO2015132404 Al).
[0013] Takođe je poznat i dvostruki metod i uređaj za odvođenje geotermalne energije, koji predviđa raspored bušotine sa dve cevi koje idu nagore i nadole. U svakoj bušotini su postavljene dve različite cevi koje su povezane sa vodovodnim sistemom, koji prolazi kroz tlo (vidi US3975912 A).
[0014] Takođe je poznat sistem za odvođenje toplote iz geotermalne rude i geotermalna elektrana koja sadrži dve cevi koje idu nagore i nadole koje se ispuštaju sa površine zemlje; oni su međusobno povezani pomoću termo cilindra. tako da tečnost pretvorena u paru iz cevi nadole prolazi kroz termo cilindar u gornju cev. Na površini zemlje je instaliran uređaj koji oduzima toplotu od radne tečnosti i prenosi je u toplotnu snagu (videti WO2012114297 A2).
[0015] Najbliži predstavljenom pronalasku u svojim bitnim elementima je geotermalni sistem razmene toplote, koji sadrži gornje cevi i donje cevi koje se spuštaju sa površine zemlje u jednu bušotinu; one su međusobno povezane kotlom (izmenjivačem toplote) tako da tečnost iz donje cevi kroz kotao prelazi u gornju cev. Na površini zemlje, pumpa je postavljena na donju cev radi upumpavanja tečnosti u cev, a turbina je pričvršćena za gornju cev, koja je takođe povezana sa izmenjivačima toplote, radi odvođenja toplote i kondenzacije iz iskorišćene pare. Shodno tome, kondenzat (tečnost) se ponovo prenosi do pumpe (vidi US3470943).
[0016] DE 202013101 546 U1 govori o postrojenju za proizvodnju geotermalne električne energije na bazi toplotne cevi.
[0017] GB 318,486 otkriva upravljački aranžman za parne turbine ili kompresore, pomoću mlaza radnog medija turbine ili kompresora stvara se pritisak u sabirnoj mlaznici, koji se menja pomeranjem sabirne mlaznice u odnosu na do mlaznice za isporuku.
[0018] US 3,857,244 otkriva sistem za rekuperaciju toplotne energije za izvlačenje toplote iz zemljanih šupljina u kojem je izmenjivač toplote postavljen u šupljinu i spojen u sklop razmene toplote zatvorene petlje sa nadzemnim izmenjivačem toplote. Posebno se koristi glava cevi koja se spušta do izmenjivača toplote u šupljinu da bi se stvorio značajan pritisak za rad ekspanzionog ventila na donjem izmenjivaču toplote gde dolazi do isparavanja radi poboljšanja razmene toplote. Ovaj sistem takođe otkriva nove aranžmane podele energije fluida i pojačanja temperature kako bi se poboljšao rad sistema.
[0019| Svi navedeni uređaji i metode imaju manje ili veće nedostatake koji su napred opisani.
Cilj pronalaska
[0020] Cilj i tehnički ishod predstavljenog pronalaska je povećanje efikasnosti (CE) geotermalne energije, pojednostavljenje izgradnje i smanjenje troškova.
Otkrivanje pronalaska
[0021] Tehnički rezultat se postiže činjenicom da navedeni geotermalni energetski uređaj sadrži najmanje dve cevi koje se kreću nagore i nadole, ispunjene tečnim toplotnim agensom i koje se ispuštaju sa površine tla u zatvorenu bušotinu sa površine zemlje; one su međusobno povezani izmenjivačem toplote u dubini bušotine. Pored toga, cev koja se spušta nadole je opremljena sa jednim ili nekoliko uzastopnih mehaničkih ventila koji potiskuju nadole (jednosmerni); na površini tla je montirana pumpa koja je pumpa toplotni agens (njegov kondenzat pare). Kraj cevi na površini zemlje je usmeren ka parnoj turbini. Energetski uređaj sadrži i cev koja prenosi paru toplotnog sredstva i njen kondenzat od turbine do navedene pumpe.
[0022] Prema formuli pronalaska, navedeno ima sledeće karakteristike:
- Kraj gornje cevi je opremljen kontrolnim ventilom. ali energetski uređaj dodatno sadrži uređaj koji kontroliše trajanje/frekvenciju zaključavanja-otključavanja navedenog ventila;
- Para toplotnog sredstva odbačena iz kontrolnog ventila se kroz mlaznicu usmerava se u turbinu; - Navedena mlaznica se izvodi kao tzv. "Laval mlaznica”;
- Kraj gornje cevi je opremljen elektromagnetnim ili elektromehaničkim upravljačkim ventilom; - Kraj gornje cevi je usmeren ka parnoj turbini kondenzacionog tipa;
- Kao termičko sredstvo koristi se ispariva materija niske temperature, npr. izobutan, ili mešavina izobutana i izoprena;
- Bušotina je jednostrano zatvorena samo sa površine zemlje.
Ostvarenja pronalaska
[0023] Suština pronalaska je izložena na slikama na kojima je prikazano:
Slika I - Principska šema za performanse uređaja za geotermalnu energiju;
Slika 2 -Termičko sredstvo je usmereno ka parnoj turbini; dijagram promene temperature pare termičkog sredstva, pritiska i brzine, kao i raspored kontrolisanog ventila.
[0024] Prikazani geotermalni energetski uređaj sadrži cevi koje idu nagore (3) i nadole (4) koje se postavljaju kao kontinualno (spojeno) kolo od površine zemlje (2) u bušotinu (1). Na donjoj cevi, na površini zemlje, ugrađena je pumpa (5). Gornje i donje cevi u dubini bušotine su povezane sa izmenjivačem toplote (6). Kraj gornje cevi na površini zemlje usmeren je ka parnoj turbini kondenzacionog tipa (7), koja je povezana sa električnim agregatom (8). Energetski uređaj sadrži kondenzator izduvne pare (9) iz parne turbine, kao i cev za dovod kondenzata u pumpu. Kraj gornje cevi je opremljen kontrolisanim ventilom (10) sa svojim kontrolnim (uključujući možda kompjuterskim) uređajem (nije prikazan na slikama). Kontrolni ventil može biti različitih tipova, uključujući elektromagnetne ili elektromehaničke tipove i može imati mogućnost da se kontroliše pomoću regulacije trajanja zaključavanja-otključavanja / frekvencije. Između navedenog kontrolnog ventila i parne turbine postavljena je parna mlaznica (11), koja je izvedena kao tzv. „Lavalova mlaznica“. Cev koja se spušta nadole je opremljena sa nekoliko (najmanje jednim) nepovratnim ventilom (12) koji omogućava da toplotno sredstvo upumpano u cev teče samo u jednom smeru (do izmenjivača toplote). Da bi se sprečio gubitak termalne vode i/ili atomizacija pratećih štetnih gasova u atmosferu, bušotina se zatvara zaštitnim poklopcem
(13).
[0025] Geotermalni energetski uređaj radi na sledeći način:
U početku, u zaključanom položaju kontrolisanog ventila (10), donje cevi (4) i gornje (3) se pune termičkim agensom-izobutanom. To radi pumpa (5). Kao rezultat pumpanja, izobutan u cevima se dovodi u tečno stanje i maksimalna zapremina izobutana se upumpava u sistem. Geotermalna energija u dubini bušotine izaziva povećanje temperature fluida izobutana u cevima (3,4) i izmenjivaču toplote (6) (međutim, uprkos porastu temperature, toplotni agens ne isparava u uslovima visokog pritiska). Nakon dostizanja određenih ,,radnih“ indikatora pritiska i temperature (,,radni“ indikatori zavise od konfiguracije energetskog uređaja, dubine lokacije izmenjivača toplote, karakteristika geotermalnog izvora itd.), otvara se kontrolni ventil (10). Kao rezultat toga, uključuje se napajanje. Prilikom svakog otvaranja kontrolnog ventila, tečna izobutanska para se atomizuje sa kraja gornje cevi (koja ima i potencijalnu i kinetičku energiju); raspršuje se u mlaznici (11) i odlazi u parnu turbinu (7). Iz kontrolisanog ventila (10) u prelaznu zonu Lavalove mlaznice (11) temperatura toplotnog sredstva „Т“ i pritisak „Р“ naglo padaju, njegovo stanje (tečnost u gas) se menja i brzina ,,V“ njegove pare se povećava u zoni ubrzanja Lavalove mlaznice. Shodno tome, kinetička energija toplotnog sredstva značajno raste (proporcionalno kvadratu brzine), što izaziva efikasan rad parne turbine (7)-rotacije. Okretanje turbine se prenosi na generator (8) i stvara se električna energija. Iz turbine tipa kondenzata (7) izduvana para termičkog sredstva prolazi kroz kondenzator (9), vraća se u tečno stanje i tečnost nastavlja da teče u donjoj cevi pomoću pumpe (5). Trajanje/učestalost zaključavanja- otključavanja kontrolnog ventila (10) u navedenom procesu se reguliše (mehanički ili automatski, npr. pomoću računara) tako da trajanje/učestalost njegovog zaključavanja- otključavanja bude usklađena sa parametrima komponenti energetskog uređaja (zapremina gornjih i donjih cevi i izmenjivača toplote, a samim tim i zapremina toplotnog sredstva u sistemu; režim i kapacitet pumpe; karakteristike geotermalnog izvora; konfiguracija mlaznice , i tako dalje) kako bi se dostigao mogući maksimum kinetičke energije toplotnog agensa na turbini. Podešavanjem ovog ventila empirijski se postiže optimalan režim i ugradnja geotermalnog energetskog uređaja za maksimalan efekat (iako je teorijski proračun takvog režima sasvim moguć). Takav regulisani energetski uređaj će se verovatno ,,kalibrisati“ tek nakon periodičnih popravki ili drugih radova na održavanju.
[0026] U jednom delu patentnih zahteva date su bitne karakteristike i postignuti rezultati koji imaju sledeću vezu uzrok-posledica:
U geotermalnom energetskom uređaju (npr. u elektrani) obaveznog konvektivnog ciklusa razmena toplote se dešava unutar geotermalne bušotine, u dubini tla (vidi sliku 1) umesto na površini zemlje. U tu svrhu moguće je koristiti kako postojeće hidrotermalne (toplovodne) bušotine (1), tako i petrotermalne (tzv. suve, prazne, npr. iscrpljena nafta ili prirodni gas) bušotine.
[0027] U geotermalnoj (petrotermalnoj ili hidrotermalnoj) bušotini, koja je zapečaćena (13) na mestu gde izlazi na površinu tla (13), sa površine tla (2) silaze dve cevi:
nadole (4) i nagore (3). U dubini bušotine ove dve cevi su međusobno povezane sa izmenjivačem toplote (6) tako da pokretni toplotni agens preko pumpe (5) ide u donju cev (4); prolazeći kroz izmenjivač toplote, i prelazi u uzlaznu cev (3). Na celoj dužini cevi na dole postavljeno je nekoliko mehaničkih nepovratnih ventila (12), koji provode toplotno sredstvo (u tečnom stanju) samo u jednom smeru. Izmjenjivač toplote, cevi koje idu nadole i gore treba da budu napravljene od materijala otpornog na toplotu i pritisak. Pokretni termički agens (radni fluid) je analogan radnom fluidu koji se koristi u geotermalnim elektranama binarnog ciklusa. Napred opisana infrastruktura je temeljni deo pronalaska. U cilju povećanja stimulacije faznog prelaza binarnog termičkog sredstva, kao i efikasnosti sistema, u nadzemnoj infrastrukturi gornja cev (3) se spaja sa turbinom (7), sa takozvanim „impulzivnim akceleratorom (slika 2) koji se sastoji od kontrolnog (npr. elektromagnetnog) ventila (10) i Lavalove mlaznice (11). Kontrolni ventil radi (,,pulsira‘‘-otvara se i zatvara) sa određenom frekvencijom. Ventil treba da "pulsira" u takvom trajanju/frekvenciji koja bi obezbedila rezonantno povećanje kinetičke energije gasa iz mlaznice (para termalnog sredstva). Poznato je da je kinetička energija direktno proporcionalna kvadratu brzine E = 0,5mv2. Kao posledica toga, doći će do rezonantnog povećanja brzine termičkog sredstva za rezonantan porast kinetičke energije, što zauzvrat daje naglo povećanje efikasnosti elektrane. Sama rezonantna frekvencija, određena je učestalošću vibracije gasa (termičkog sredstva, binarnog radnog 20 fluida) koji izlazi u mlaznicu, što zauzvrat zavisi od mnogih faktora, uključujući: geometriju mlaznice i ventila, izabrani radni fluid , razlika između pritiska (u gornjoj cevi i turbinskoj ćeliji), temperatura radnog fluida u gornjoj cevi. karakteristike geotermalnog izvora, itd.
[0028] Činjenica, da atomizovani gas koji izlazi iz ventila, ima određenu frekvenciju vibracija i da je moguće teoretski izračunati ovu frekvenciju, dokazano je u sledećim izvorima:
http://www.transformacni-technolo- gie.cz/en_40.html,
http://www.neftemagnat.ru/enc/
[0029] Zaključani kontrolni ventil (10), pumpa (5) i mehanički nepovratni ventil(i) (12) donje cevi omogućavaju stvaranje takvog pritiska da termalni agens ostaje tečan uprkos značajnom prekoračenju ključanja temperature u izmenjivaču toplote (6) i gornje cevi (3).
[0030] Shodno tome, otvaranje kontrolnog ventila (10), zbog razlike pritiska između gornje cevi i ćelije turbine (gde postoji atmosferski pritisak) određuje fazni prelaz termičkog sredstva (imitacija "mikroeksplozije") stvaranjem udarnog talasa. Rezonantni prirast kinetičke energije udarnog talasa je napred opisan.
[0031] Nadzemna infrastruktura, osim kamere izmenjivača toplote, „impulzivnog akceleratora" i pratećih struktura, slična je postojećoj infrastrukturi geotermalnih elektrana binarnog ciklusa. Shodno tome, na površini tla (2) nalaze se ugrađena pumpa (5) - da bi se toplotno sredstvo upumpavalo u donju cev (4), turbina (7) - pričvršćena za "impulsni akcelerator" (slika 2) na gornjoj cevo, neophodan kondenzator (9) -za hlađenje toplotnog sredstva od turbine (7) (za prevođenje u tečno stanje) i generator (8) - za proizvodnju električne energije.
[0032] Prenošenje procesa razmene toplote pod zemljom i dodavanje akceleratora impulsa u ćeliju turbine daje sledeće prednosti:
1) realizuje se direktan pristup neograničenom izvoru energije, koji omogućava elektrani da poveća svoj kapacitet povećanjem zapremine toplotnog sredstva;
2) moguće je uređenje elektrana u naftnim termalnim bušotinama i na mestima gde nema hidrotermalnih prirodnih resursa;
3) nema potrebe za dodatnim bušenjem bušotina (najskuplji deo geotermalne elektrane) kako bi se voda upumpala u podzemne horizonte i samim tim eliminisana je potreba za naplatom za pumpanje upotrebljene vode u zemlju;
4) hidrotermalni resursi se više ne gube;
5) sumporni vodonik se više ne atomizuje u atmosferu i nema potrebe za uređenjem infrastrukture kako bi se koristili toksični i zapaljivi minerali i gasovi;
6) ekonomizacijom nadzemne infrastrukture štede se zemljišni resursi potrebni za elektranu; 7) povećava se efikasnost geotermalnih elektrana.
[0033] Pronalazak će ukloniti neke od faktora koji ometaju široku upotrebu geotermalne energije. Shodno tome, biće široko uvedena obnovljiva, neograničena, konstantna, ekološka geotermalna električna i toplotna proizvodnja, sa posledičnim ekonomskim. ekološkim i društvenim prednostima.
[0034] Pronalazak će doprineti značajnom povećanju proizvodnje obnovljive, neprekidne, konstantne, ,,zelene“, ekonomične električne i toplotne energije. Zatim će povećati pristupačnost odgovarajućeg proizvoda (električne i toplotne energije) za širok spektar stanovništva, kao i za organizaciju isplativih plastenika i rashladnih farmi gde je to trentno skupo.

Claims (5)

Patentni zahtevi
1. Geotermalni energetski uređaj se sastoji od cevi koje se nalaze na dole (4) i nagore (3) postavljene u bušotinu, jednostrano zatvorene (13) samo od površine zemlje (2) koje su ispunjene tečnim toplotnim agensom i međusobno povezane sa izmenjivačem toplote (6) u dubini bušotine (1), pri čemu je donja cev (4) opremljena sa najmanje jednim ili više uzastopnih mehaničkih nepovratnih ventila (12), i na donjoj cevi (4) na površini zemlje (2) je takođe ugrađena pumpa za potiskivanje nadole (5) toplotnog agensa i njegovog kondenzata pare, i kraj gornje cevi (3) na površini zemlje (2) je povezan sa parnom turbinom (7), koja je, pak, cevovodom i kondenzatorom pare (9) povezana sa navedenom pumpom (5) za kondenzaciju i isporuku do pumpe (5) izduvne pare koja prolazi kroz turbinu (7), koju karakteriše to što je kraj gornje cevi (3) povezan sa turbinom (7) pomoću impulsnog akceleratora koji se sastoji od kontrolnog ventila (10) predviđenog za pretvaranje toplotnog agensa iz tečne u gasovitu fazu, kontrolni uređaj koji upravlja trajanjem i frekvencijom otvaranja-zatvaranja ventila (10) kako bi oscilirala para toplotnog agensa na rezonantnoj frekvenciji, i turbinski usmerena mlaznica (11) koja ubrzava paru toplotnog agensa koji se raspršuje kroz ventil (10).
2. Geotermalni energetski uređaj prema patentnom zahtevu 1, naznačeno time što je navedena mlaznica (11) izvedena kao tzv. "Lavalova mlaznica".
3. Geotermalni energetski uređaj prema patentnom zahtevu 1, naznačeno time što je ventil za ubrzavanje impulsa na kraju gornje cevi (3), izveden u obliku elektromagnetnog ili elektromehaničkog ventila sa mogućnošću upravljanja.
4. Geotermalni energetski uređaj prema patentnom zahtevu 1, naznačeno time što je turbina (7) na kraju gornje cevi (3) projektovana kao parna turbina kondenzacionog tipa (7).
5. Geotermalni energetski uređaj prema patentnom zahtevu 1, naznačeno time što je supstanca sa niskom temperaturom isparavanja koja se koristi kao toplotni agens, npr. izobutan, ili mešavina izobutana i izopentana.
RS20211393A 2018-02-06 2019-01-25 Geotermalni energetski uređaj RS62668B1 (sr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GEAP201814694A GEP20196972B (en) 2018-02-06 2018-02-06 Geothermal energy device
EP19712266.6A EP3737839B1 (en) 2018-02-06 2019-01-25 Geothermal energy device
PCT/GE2019/050001 WO2019155240A1 (en) 2018-02-06 2019-01-25 Geothermal energy device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RS62668B1 true RS62668B1 (sr) 2021-12-31

Family

ID=65818548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RS20211393A RS62668B1 (sr) 2018-02-06 2019-01-25 Geotermalni energetski uređaj

Country Status (28)

Country Link
US (1) US11585527B2 (sr)
EP (1) EP3737839B1 (sr)
JP (1) JP7282805B2 (sr)
CN (1) CN112154256B (sr)
AU (1) AU2019219423A1 (sr)
CA (1) CA3090635A1 (sr)
CY (1) CY1125415T1 (sr)
DK (1) DK3737839T3 (sr)
EA (1) EA038563B1 (sr)
ES (1) ES2899700T3 (sr)
GE (1) GEP20196972B (sr)
HR (1) HRP20211760T1 (sr)
HU (1) HUE057128T2 (sr)
IL (1) IL276544A (sr)
LT (1) LT3737839T (sr)
MA (1) MA51572A (sr)
MD (1) MD3737839T2 (sr)
MX (1) MX2020008269A (sr)
PH (1) PH12020551188A1 (sr)
PL (1) PL3737839T3 (sr)
PT (1) PT3737839T (sr)
RS (1) RS62668B1 (sr)
SA (1) SA520412582B1 (sr)
SI (1) SI3737839T1 (sr)
SM (1) SMT202100653T1 (sr)
UA (1) UA127718C2 (sr)
WO (1) WO2019155240A1 (sr)
ZA (1) ZA202005089B (sr)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11486370B2 (en) 2021-04-02 2022-11-01 Ice Thermal Harvesting, Llc Modular mobile heat generation unit for generation of geothermal power in organic Rankine cycle operations
US11480074B1 (en) 2021-04-02 2022-10-25 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods utilizing gas temperature as a power source
US11421663B1 (en) 2021-04-02 2022-08-23 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power in an organic Rankine cycle operation
US11592009B2 (en) 2021-04-02 2023-02-28 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power at a drilling rig
US11255315B1 (en) 2021-04-02 2022-02-22 Ice Thermal Harvesting, Llc Controller for controlling generation of geothermal power in an organic Rankine cycle operation during hydrocarbon production
US11359576B1 (en) 2021-04-02 2022-06-14 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods utilizing gas temperature as a power source
US11493029B2 (en) 2021-04-02 2022-11-08 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power at a drilling rig
US11644015B2 (en) 2021-04-02 2023-05-09 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power at a drilling rig
US12312981B2 (en) 2021-04-02 2025-05-27 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods utilizing gas temperature as a power source
US11293414B1 (en) 2021-04-02 2022-04-05 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods for generation of electrical power in an organic rankine cycle operation
WO2023112085A1 (ja) * 2021-12-13 2023-06-22 株式会社 サイネット カンパニー 同軸循環型発電装置及び同軸循環型発電方法
CN115200239A (zh) * 2022-07-13 2022-10-18 北京京诚华宇建筑设计研究院有限公司 一种入口脉动式能量桩
WO2024079806A1 (ja) * 2022-10-11 2024-04-18 株式会社サイネットカンパニー 発電装置及び発電方法
US12534990B2 (en) 2022-12-29 2026-01-27 Ice Thermal Harvesting, Llc Power generation assemblies for hydraulic fracturing systems and methods
US12180861B1 (en) 2022-12-30 2024-12-31 Ice Thermal Harvesting, Llc Systems and methods to utilize heat carriers in conversion of thermal energy
CN120351653A (zh) * 2025-05-16 2025-07-22 北京华清荣昊新能源开发有限责任公司 一种地热能热量交换装置

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB318486A (en) * 1928-09-03 1930-06-19 Bbc Brown Boveri & Cie Improvements in and relating to governors for turbines and compressors
US3470943A (en) 1967-04-21 1969-10-07 Allen T Van Huisen Geothermal exchange system
GB1255154A (en) * 1968-10-01 1971-12-01 British Internal Combust Eng Improvements in and relating to turbines driven by a pulsating flow of gases
US3999787A (en) * 1972-04-17 1976-12-28 Fast Load Control Inc. Method of effecting fast turbine valving for improvement of power system stability
US3857244A (en) * 1973-11-02 1974-12-31 R Faucette Energy recovery and conversion system
US3975912A (en) 1974-11-25 1976-08-24 Clarence Kirk Greene Geothermal dual energy transfer method and apparatus
US4043129A (en) * 1976-05-05 1977-08-23 Magma Energy, Inc. High temperature geothermal energy system
US4358930A (en) * 1980-06-23 1982-11-16 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method of optimizing performance of Rankine cycle power plants
US4551979A (en) * 1981-05-11 1985-11-12 Soma Kurtis Method and apparatus for a thermodynamic cycle by use of distillation
JPS63173806A (ja) * 1987-01-12 1988-07-18 Fuji Electric Co Ltd ト−タルフロ−タ−ビンの出力制御方法
JPS6434402U (sr) * 1987-08-25 1989-03-02
AT501418B1 (de) * 2005-03-11 2008-08-15 Delunamagma Ind Gmbh Injektor-geladene gasturbine mit atmosphärischer feststofffeuerung und rekuperativer abwärmenutzung
DE102007003801A1 (de) * 2007-01-25 2008-07-31 Compact Dynamics Gmbh Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie aus der Abgaswärme einer Verbrennungsmaschine eines Kraftfahrzeuges, und Verfahren zur Gewinnung elektrischer Energie aus der Abgaswärme einer Verbrennungsmaschine eines Kraftfahrzeuges
RU2008114536A (ru) 2007-04-11 2009-10-20 Николай Петрович Касаткин (BY) Способ получения механической энергии от теплоты земных недр
SE531238C2 (sv) * 2007-07-23 2009-01-27 Bengt H Nilsson Med Ultirec Fa Förfarande och arrangemang för energiomvandling av värme
US8708046B2 (en) * 2007-11-16 2014-04-29 Conocophillips Company Closed loop energy production from geothermal reservoirs
RU2008111435A (ru) 2008-03-27 2009-10-10 ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "БРАВО Технолоджиз" (RU) Способ тепломассообмена
US20090277152A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-12 Ronald Steven Sutherland Quasi-isobaric heat engine
FI20085775A0 (fi) 2008-08-15 2008-08-15 Are Oy Maalämpöjärjestelmä ja menetelmä
RU84922U1 (ru) 2009-03-24 2009-07-20 Учреждение Российской Академии Наук Объединенный Институт Высоких Температур Ран (Оивт Ран) Геотермальная энергоустановка
DK177209B1 (en) * 2010-08-31 2012-07-02 Yellow Shark Holding Aps A power Generation System
US9121393B2 (en) * 2010-12-10 2015-09-01 Schwarck Structure, Llc Passive heat extraction and electricity generation
IT1404127B1 (it) 2011-02-25 2013-11-15 Bonfiglio Sistema per estrarre calore da rocce calde ed impianto geotermico
RU2011121001A (ru) 2011-05-25 2012-11-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ Устройство преобразования геотермальной энергии земли в электрическую энергию
US9074794B2 (en) * 2011-06-12 2015-07-07 Blade Energy Partners Ltd. Systems and methods for co-production of geothermal energy and fluids
JP5751987B2 (ja) * 2011-08-25 2015-07-22 富士電機株式会社 スケール抑制方法及び地熱発電装置
DE202013101546U1 (de) * 2013-04-11 2013-05-15 Ming Lu Eine auf einem Wärmerohr basierende Erdwärmestromerzeugungsanlage
CN103422919B (zh) * 2013-07-19 2015-03-11 高椿明 一种喷水注入式脉冲蒸汽发电系统及方法
WO2015132404A1 (en) 2014-03-07 2015-09-11 Vito Geothermal plant using hot dry rock fissured zone
US20150330670A1 (en) * 2014-05-16 2015-11-19 Richard L. Wynn, Jr. System and method for utilizing oil and gas wells for geothermal power generation
JP5791836B1 (ja) * 2015-02-16 2015-10-07 俊一 田原 沸騰水型地熱交換器および沸騰水型地熱発電装置
GB201518833D0 (en) * 2015-10-23 2015-12-09 Univ Newcastle Free piston engine power plant
RU2621440C1 (ru) 2015-12-15 2017-06-06 Левон Мурадович Мурадян Устройство для превращения геотермальной энергии в электрическую энергию
GB2561837A (en) * 2017-04-24 2018-10-31 Hieta Tech Limited Turbine rotor, turbine, apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
MD3737839T2 (ro) 2022-02-28
PH12020551188A1 (en) 2021-08-16
US20220049846A1 (en) 2022-02-17
IL276544A (en) 2020-09-30
SI3737839T1 (sl) 2022-04-29
PL3737839T3 (pl) 2022-01-10
HUE057128T2 (hu) 2022-04-28
HRP20211760T1 (hr) 2022-02-18
GEP20196972B (en) 2019-05-27
US11585527B2 (en) 2023-02-21
EP3737839B1 (en) 2021-08-18
EA038563B1 (ru) 2021-09-15
BR112020016055A2 (pt) 2020-12-08
EA202091861A1 (ru) 2020-10-26
WO2019155240A1 (en) 2019-08-15
DK3737839T3 (da) 2021-11-15
MA51572A (fr) 2020-11-18
SA520412582B1 (ar) 2022-04-18
JP2021512255A (ja) 2021-05-13
CY1125415T1 (el) 2023-03-24
AU2019219423A1 (en) 2020-09-10
LT3737839T (lt) 2022-02-10
UA127718C2 (uk) 2023-12-13
MX2020008269A (es) 2020-09-21
SMT202100653T1 (it) 2022-01-10
CN112154256A (zh) 2020-12-29
ES2899700T3 (es) 2022-03-14
PT3737839T (pt) 2021-11-29
CA3090635A1 (en) 2019-08-15
CN112154256B (zh) 2023-03-03
ZA202005089B (en) 2021-08-25
JP7282805B2 (ja) 2023-05-29
EP3737839A1 (en) 2020-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RS62668B1 (sr) Geotermalni energetski uređaj
US5515679A (en) Geothermal heat mining and utilization
Igwe Geothermal energy: A review
US7984613B2 (en) Geothermal power generation system and method for adapting to mine shafts
US20200072199A1 (en) System for the non conventional production of electrical power from a geothermal source and relevant party
US8677752B2 (en) Power generation system
US12320339B2 (en) Systems and processes for generating electricity from a geothermal energy source via an integrated thermal power plant
US8418465B2 (en) Geothermal heat transfer and intensification system and method
KR101239777B1 (ko) 폐가스와 용융염의 열 교환을 이용한 지열 발전 시스템
Harshini et al. Harnessing the heat below: Efficacy of closed-loop systems in the cooper basin, Australia
KR101696822B1 (ko) 바이너리 랭킨사이클 시스템
BR112020016055B1 (pt) Dispositivo de energia geotérmica
Ikechukwu Geothermal energy: a review
Milman et al. DEVELOPMENT OF TECHNOLOGIES FACILITATING THE TRANSITION TO RENEWABLE ENERGY SOURCES: OPPORTUNITIES FOR APPLICATION OF REACTIVE HYDRO-STEAM TURBINES FOR LOW-POTENTIAL HEAT RESOURCES.
Bonafin et al. Turboden, a presentation of recent worldwide developments and the latest technical solutions for large-scale geothermal ORC power-plants
JP7245492B2 (ja) 地熱発電装置
Samnani et al. Screening Criteria Required for Conversion of Abandoned Oil and Gas Wells into Geothermal Wells
Yang Geothermal Power and Heating
JP2012518117A (ja) 流体および電気の自律的な産生システムおよび方法
KR101346124B1 (ko) 냉매엔진 및 그 제어방법
LT6891B (lt) Geoterminė elektrinė
KR20110085587A (ko) 진공엔진
UA114339U (xx) Спосіб перетворення геотермальної енергії в електричну
NZ619672B2 (en) Power generation system