專利名稱：：交換地能特別是產(chǎn)生電流的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的方法和一種用于施行該方法的根據(jù)權(quán)利要求14的前序部分的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：由于地殼中的溫度隨著深度增加而升高，所以借助具有例如2000m的深度的足夠深的鉆孔，可以產(chǎn)生熱蒸汽，籍此，可以運行例如地?zé)犭姀S或遠距加熱系統(tǒng)。這種方法具有明顯的經(jīng)濟利益。在眾所周知的炙熱干出巖(hotdryrock)法(例如見BrockhausEncyclopedia，vol.8，19thedition，F(xiàn).A.BrochhausGmbH，Mannheim，1989，p.337-338)中，來自炙熱干出巖的深層熱得以利用，其中，彼此相距一距離地挖出兩個足夠深的鉆孔，通過一個鉆孔將水壓入人工展寬的裂隙中，并通過另一個鉆孔以過熱水或蒸汽再次泵送到地面。根據(jù)干蒸汽原理的地?zé)犭姀S運行起來最簡單，其中，過熱蒸汽可直接輸送至渦輪葉片，以驅(qū)動發(fā)電機。炙熱干出巖方法的主要缺點在于需要兩個分開的鉆孔、深層巖石中的人工展寬的裂隙、以及需要足夠炙熱的巖石區(qū)。用于從比先前述及的方法中的深度更小的深度將地能(earthenergy)引出的系統(tǒng)同樣以多種形式為人所知。這些系統(tǒng)利用100至2000m及以上的深度的地能，其中，例如循環(huán)水通過直達鉆孔底部的多孔填料從能量交換器的回流管中流出，同時被加熱，并借助泵，經(jīng)由供流管被再次引導(dǎo)到能量交換器中。然而，借助此類型的系統(tǒng)，不能引出熱蒸汽。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用于自深層巖石中引出熱蒸汽的方法和系統(tǒng)，其中，先前述及的方法的不足得以避免。該目的借助以下方法和系統(tǒng)實現(xiàn)，即a)如權(quán)利要求1所述的方法；以及b)如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)。由于回流管和隔離管、以及形成在其中的供流管一起容放在單獨的一個鉆孔內(nèi)，所以當(dāng)與炙熱干出巖方法相比時，將要進行的鉆孔工作量約減少一半。由于供流區(qū)和回流區(qū)通過隔離管中的一個或多個通道孔在鉆孔的底部區(qū)域中彼此相連，且最終回流底部區(qū)包括多孔填料，所以封閉系統(tǒng)成為可能，其中實際上沒有周圍的水滲入，且其基本上以循環(huán)中輸送的特定水量運行，結(jié)果，循環(huán)系統(tǒng)的污染明顯降低。于是，在啟動后，實際上不必向系統(tǒng)提供水，且另一方面，實際上沒有水流失到環(huán)境中，結(jié)果，環(huán)境污染大大減少。由于水也不必從環(huán)境中供給，所以避免了污染或地能交換器的淤塞。此外，在啟動系統(tǒng)后，循環(huán)水的軟化作為反復(fù)蒸發(fā)的結(jié)果而發(fā)生，結(jié)果是管道中腐蝕損壞的危險明顯降低。在一特定運行時間后，循環(huán)水可得以凈化，使得僅在更長的時間間隔下需要進一步的凈化。這還對成本降低和運行可靠性相當(dāng)有利。在啟動階段，提供新鮮水，且在收集罐內(nèi)收集并軟化循環(huán)水可能是有利的，該循環(huán)水包含在系統(tǒng)中并壓出。又一個優(yōu)點是，借助于回流區(qū)中的多孔填料獲得改善的熱交換，使得不必在深層巖石中形成人造裂隙。再一個優(yōu)點是，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)不必滿足對地質(zhì)條件的任何特殊要求，其結(jié)果是，對這種系統(tǒng)的位置沒有特殊限制。對該方法的有利改進在權(quán)利要求2至13中得以描述，且對該系統(tǒng)的有利改進在權(quán)利要求13至35中得以描述。通常，在系統(tǒng)投入工作前，地能交換器包含了循環(huán)水，例如滲井水，或者自地下巖體(earthlybody)滲出的水。只要該供流管或多個供流管的下部區(qū)域中的水柱壓力高于蒸汽壓，則該供流管或多個供流管中占主導(dǎo)地位的水柱壓力防止了蒸汽自地能交換器中逸出。根據(jù)權(quán)利要求2，由于即使低的壓力差已足以在運轉(zhuǎn)中調(diào)整返回流和供給流中的水柱，所以至少一個循環(huán)泵可用于啟動該方法，結(jié)果是，供給流中的循環(huán)水逐漸加熱，并最終蒸發(fā)。為了啟動該方法或該系統(tǒng)，根據(jù)權(quán)利要求3至9，供流管或多個供流管中的水柱借助可連接的壓力介質(zhì)裝置(connectablepressuremedium)而壓出。由此而在鉆孔下部區(qū)域中開始的蒸發(fā)驅(qū)動循環(huán)過程，其中循環(huán)水經(jīng)由回流管路和回流管或多個回流管而自能量交換器流入鉆孔下部區(qū)域，于是出現(xiàn)的蒸汽經(jīng)由供流管或多個供流管和供流管路而至能量交換器，并在能量被釋放后在此處回到循環(huán)水中。在啟動過程中引入的壓力介質(zhì)根據(jù)權(quán)利要求4可引入到供流管的上部區(qū)域中，或者根據(jù)權(quán)利要求5可引入到回流管的上部區(qū)域中。如果壓力介質(zhì)為了加速系統(tǒng)的啟動根據(jù)權(quán)利要求6而引入、預(yù)熱，則這是有利的。根據(jù)權(quán)利要求7，該壓力介質(zhì)可以是壓縮空氣。根據(jù)權(quán)利要求8，依然有利的是將蒸汽用作壓力介質(zhì)，該蒸汽優(yōu)選地通過放入供流管的浸入式加熱器來獲得。根據(jù)權(quán)利要求9，尤其有利的是，將水用作壓力介質(zhì)。原則上，在系統(tǒng)的啟動過程中，被壓出地能交換器的循環(huán)水可借助適當(dāng)?shù)耐ǖ揽坠┙o至地下巖體。與此相關(guān)的地質(zhì)和生態(tài)不足可借助根據(jù)權(quán)利要求10的改進來避免。尤其，排放出的循環(huán)水可得以收集、凈化和軟化，并且如果需要，可再次利用。如果根據(jù)權(quán)利要求11，在回流循環(huán)水的溫度低于100℃，優(yōu)選地為20℃至30℃的情況下來進行該操作，則獲得良好的方法條件。根據(jù)權(quán)利要求12，抵達能量交換器的蒸汽的供流溫度至少應(yīng)當(dāng)為100℃，優(yōu)選地為350℃至370℃。權(quán)利要求13中描述了進一步的有利條件。根據(jù)權(quán)利要求15，該系統(tǒng)可在回流管路和/或供流管路中包括一循環(huán)泵，其尤其用于啟動該系統(tǒng)，還用于運轉(zhuǎn)輔助。在根據(jù)權(quán)利要求16的改進中，借助壓力介質(zhì)啟動該系統(tǒng)也是有利的。根據(jù)權(quán)利要求17，用于產(chǎn)生壓力介質(zhì)的系統(tǒng)可構(gòu)造成一壓力泵。根據(jù)權(quán)利要求18的改進是尤其有利的，所用的壓力介質(zhì)裝置是一種浸入式加熱器，其通過被放入到供流管中來蒸發(fā)循環(huán)水，于是產(chǎn)生壓力介質(zhì)。根據(jù)權(quán)利要求19，在該方法或系統(tǒng)的啟動過程中自供流管排出循環(huán)水借助地面上方的合適裝置排放。權(quán)利要求20和21描述了合適的排放裝置。如以上已經(jīng)述及的那樣，根據(jù)權(quán)利要求22，一種尤其優(yōu)選的方案是在收集罐中收集排出的循環(huán)水，以使其不含污染物，于是導(dǎo)致保護環(huán)境或系統(tǒng)的方案。根據(jù)權(quán)利要求23，收集且凈化的循環(huán)水可再次供給至該系統(tǒng)。根據(jù)權(quán)利要求24的改進對啟動系統(tǒng)尤其有利。在關(guān)閉回流管路和供流管路中的截止閥、以及第一供流管與其余供流管之間的截止閥后，通過連接到第一供流管的壓力介質(zhì)裝置，循環(huán)水最初向下壓到所述供流管內(nèi)，相應(yīng)體積的水通過其余供流管經(jīng)由排放閥壓到管道系統(tǒng)外。在第一供流管以此方法排空(drain)后，所施加的氣壓還導(dǎo)致其余供流管的排空。接著，斷開壓力介質(zhì)裝置，且由蒸汽能量驅(qū)動的循環(huán)過程在運行中借助排放閥的關(guān)閉、以及回流管路與供流管路中的截止閥和第一供流管與其余供流管之間的截止閥的開啟來調(diào)節(jié)。根據(jù)權(quán)利要求25的改進減少了供流管中的熱損失，并且因而可以增加系統(tǒng)的效能。原則上，可以想象到的是，在回流區(qū)中僅布置一個回流管。然而，借助根據(jù)權(quán)利要求26的結(jié)構(gòu)可獲得好得多的結(jié)果，其原因在于，那樣的話，鉆孔的所有區(qū)域可均勻地得以覆蓋，并用于能量引出。在供給流和/或返回流中布置多個管道的優(yōu)點在于，根據(jù)各管道的連接和斷開，該系統(tǒng)可以以多個速度運行。借助根據(jù)權(quán)利要求27的改進，可以實現(xiàn)效能的進一步提高，因為循環(huán)水與地下巖體之間的熱交換在鉆孔的上部得以防止，在該上部處，大地溫度低于循環(huán)水的溫度，然而在鉆孔的下部獲得增加的熱交換，在該下部處，大地溫度高于循環(huán)水的溫度。此外，作為結(jié)果，防止了污染水自上部地層到鉆孔內(nèi)的滲入。根據(jù)權(quán)利要求28的對系統(tǒng)的改進是尤其有利的，因為降低的流阻因隔離管下部區(qū)域中通道孔的存在而獲得，且因為在所述區(qū)域中未形成供流管。所需的鉆孔深度取決于地殼中的溫度分布。在無明顯地?zé)岙惓５膮^(qū)域，根據(jù)權(quán)利要求29的例如2500至12000m的鉆孔深度是有利的。然而，即使更大的深度也是可以的。借助根據(jù)權(quán)利要求30的改進中橫向偏轉(zhuǎn)孔(lateraldeflectionbore)的形成，獲得了循環(huán)水與地下巖體之間熱交換的進一步提高。這樣的偏轉(zhuǎn)孔可以是盲孔，但是，再次在鉆孔中終止的連續(xù)孔是更有利的。結(jié)果，傳熱表面可大為增加，因此地能交換器的性能也可大為提高。如果根據(jù)權(quán)利要求31，這樣的偏轉(zhuǎn)孔基本上在鉆孔的方向上延伸，則它們生產(chǎn)起來更簡單。在根據(jù)權(quán)利要求32的相對于鉆孔的徑向布置中，偏轉(zhuǎn)孔位于高溫區(qū)域中，于是使得可以以更小的傳熱表面獲得更高的蒸汽能量。根據(jù)權(quán)利要求33，輸入所產(chǎn)生的蒸汽的能量交換器可以是直接能量利用裝置(directenergyconsumer)，或者根據(jù)權(quán)利要求34，該交換器也可以是加熱其它線路的熱交換器。尤其是，后者使得可以具有一封閉的循環(huán)過程，其中，沒有壓力下降，因此不發(fā)生循環(huán)水中任何礦物的沉積，結(jié)果是，系統(tǒng)的淤塞可以預(yù)防。籍以產(chǎn)生電流的改進是尤其有利的。如果額外地產(chǎn)生加熱熱，這樣的系統(tǒng)可進一步改進，結(jié)果是，回流循環(huán)水的溫度進一步降低，且系統(tǒng)效能增加。有利地，根據(jù)權(quán)利要求35，用于驅(qū)動發(fā)電機的渦輪通過ORC過程來運轉(zhuǎn)，即固有蘭金循環(huán)(OrganicRankineCycles)。以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例進行更詳細地說明，其中圖1示出了一種系統(tǒng)的垂直斷面示意圖；圖2示出系統(tǒng)的管道系統(tǒng)在圖1的水平斷面II-II上的放大示意圖；圖3示出系統(tǒng)的管道系統(tǒng)在圖1的水平斷面III-III上的放大示意圖；圖4示出一種改進系統(tǒng)的垂直斷面示意圖；圖5示出圖4的系統(tǒng)的改進管線系統(tǒng)的垂直斷面示意圖；圖6示出循環(huán)水收集罐的垂直斷面示意圖；圖7示出壓力介質(zhì)裝置的垂直斷面示意圖；圖8示出具有循環(huán)泵的系統(tǒng)的垂直斷面示意圖；以及圖9示出具有徑向延伸偏轉(zhuǎn)孔的地?zé)峤粨Q器的垂直斷面細節(jié)。其中，附圖標(biāo)記說明如下2能量交換器4多級蒸汽輪機6發(fā)電機8耗能機8a供給流8b返回流10供流管路12可調(diào)截止閥14回流管路16可調(diào)截止閥18地能交換器20，20a，20b供流管22鉆孔24隔離管26鉆孔壁28回流區(qū)30回流管32封閉區(qū)34地面36鉆孔底38，38a多孔填料40回流管中的通道孔41供給管路42絕熱材料43截止閥44，44a隔離管中的通道孔46，46a供流管的下入口孔48截止閥50，50a，50b，50c可接通壓力介質(zhì)裝置(壓力泵)52，52a，52b壓力泵54，54a，54b可調(diào)連通閥55排放管路56，56a，56b排放閥58橫向偏轉(zhuǎn)孔58a橫向偏轉(zhuǎn)孔58b橫線偏轉(zhuǎn)孔59管道59a孔60環(huán)形區(qū)62收集罐64循環(huán)水66淤泥68浸入式加熱器70導(dǎo)引元件72鋼索74壓力塞76封閉蓋78轉(zhuǎn)向輥80卷揚機82電源線84轉(zhuǎn)向輥86卷揚機88驅(qū)動電機90變速器92循環(huán)泵94循環(huán)泵96第二管線96a供給流96b返回流98回路具體實施方式圖1示出了一種利用地能的系統(tǒng)，例如用于向能量交換器2進行供給的系統(tǒng)。能量交換器2優(yōu)選地由驅(qū)動發(fā)電機6的多級渦輪4、以及與渦輪4的排放管路(deliveryline)相連并可構(gòu)成例如加熱熱力網(wǎng)(heatingheatnetwork)的耗能裝置8構(gòu)成。能量交換器2經(jīng)由具有可調(diào)截止閥12的供流管路10、以及經(jīng)由具有可調(diào)截止閥16的回流管路14而與地能交換器18相連，該地能交換器18在鉆孔22中至少包括兩個絕熱供流管20和20a。供流管20和20a由隔離管24環(huán)繞，該隔離管徑向向外直到鉆孔壁26地與其中布置有回流管30的回流區(qū)28鄰接。容放回流管30的鉆孔區(qū)在直到地面34之下優(yōu)選地為2000至2500m的距離T1的上部區(qū)域32中得以封閉，且在直到鉆孔底36的下部區(qū)域中設(shè)置有多孔填料38，例如砂礫?；亓鞴?0的壁在多孔填料38的區(qū)域內(nèi)具有用于提高熱交換的通道孔40，其原因在于水和/或蒸汽自回流管30涌出到多孔填料內(nèi)，進而被加熱，并且可流回到回流管30中。具有截止閥43的供給管路41連接到回流管路14上，以根據(jù)需要向循環(huán)過程中加入水，例如在循環(huán)水滲出或蒸發(fā)的情形下。為了提高系統(tǒng)的效能，供流管20或20a與隔離管24之間的區(qū)域填充以絕熱材料42。供流管20和20a在鉆孔底36以上優(yōu)選地為400m的距離T3處終止，且隔離管24在之下的區(qū)域中設(shè)置有通道孔44。供流管20和20a在其下入口孔46和46a的區(qū)域中處彼此相連。在地面34，第一供流管20連接第一供流管路10。第二供流管20a通過可調(diào)截止閥48與供流管路10相連?？山油▔毫橘|(zhì)裝置50在此被構(gòu)造來作為壓力泵裝置，并且至少由一個壓力泵52和一個可調(diào)連通閥54構(gòu)成。此壓力泵裝置連接到第一供流管20與截止閥12之間的區(qū)域中的供流管路10上。壓力泵52被構(gòu)造成優(yōu)選地用于熱水的水壓泵，并且如果合適，其被構(gòu)造成用于壓縮空氣的壓縮機。具有排放閥56的排放管路55位于供流管路10的在第二供流管20a與截止閥48之間的區(qū)域中。在根據(jù)圖1的系統(tǒng)進行運轉(zhuǎn)前，地能交換器18通常包括循環(huán)水。作為回流管30與供流管20和20a之間在鉆孔22下部區(qū)域中的連接的結(jié)果，供流管20和20a中的水位基本上與回流管30中的水位同高。供流管20和20a中的水柱壓和回流管30中的水柱壓抑制了熱蒸汽的析出。為了啟動根據(jù)圖1的系統(tǒng)，可接通壓力泵裝置50作為連通閥54的開啟的結(jié)果而與第一供流管20連接，同時，供流管20與20a間的截止閥48、以及供流管路10與回流管路14間的截止閥12和16關(guān)閉。原有的循環(huán)水從而通過第二供流管20a經(jīng)由開啟的排放閥56而自供流管20排出。在熱水對原有循環(huán)水的取代發(fā)生后，或者在借助壓縮空氣排空供流管20和20a之后，蒸汽的產(chǎn)生在地能交換器18中開始。壓力泵裝置50作為連通閥54關(guān)閉的結(jié)果而從供給水流隔開，截止閥48開啟，且排放閥56關(guān)閉。通過開啟回流管路14中的截止閥16，循環(huán)水供給到地能交換器18中，等量地，蒸汽在截止閥12開啟后通過供流管路10自地能交換器18中排出。由蒸汽能量驅(qū)動的循環(huán)過程從而在運轉(zhuǎn)中得以保持。有利地，供流管路10中蒸汽的溫度、壓力和/或數(shù)量借助可調(diào)截止閥12得以調(diào)節(jié)。如果大量蒸汽得以引出，則蒸汽溫度下降，相反在少量蒸汽得以引出時，蒸汽溫度上升。為了提高熱交換，鉆孔22可以在離地面低于距離T1的區(qū)域中設(shè)置橫向偏轉(zhuǎn)孔58，該距離可以達到例如至少500m，該橫向偏轉(zhuǎn)孔如圖所示地被構(gòu)造成盲孔，或者優(yōu)選地如點劃線所示地構(gòu)造成通道孔58a。它們同樣具有管道59，如果合適，該管道還具有孔59a，且設(shè)置有多孔填料38a。這種偏轉(zhuǎn)孔58a可在距離地面500至4000m處開始，且在2500至12000m處再次回到鉆孔22內(nèi)，并用于增加傳熱表面?？梢詢H有一個這樣的偏轉(zhuǎn)孔，但是有利地可以有多個偏轉(zhuǎn)孔布置來分布在鉆孔周圍。圖2示出了根據(jù)圖1的系統(tǒng)在圖1的位于地面34之下例如1000至12000m深度處的水平斷面II-II上的示意圖。鉆孔具有例如150至500mm的直徑D。隔離管24內(nèi)位于供流管20與20a之間的區(qū)域填充絕熱材料42。在鉆孔22的位于隔離管24與鉆孔壁26之間的環(huán)形區(qū)域60內(nèi)，布置有例如在圓周上分布的四個回流管30。在圓環(huán)區(qū)域60的位于回流管30之間的腔體填充多孔填料38?；亓鞴?0的壁設(shè)置有通道孔40。圖3顯示了根據(jù)圖1的系統(tǒng)在鉆孔底36上方達到例如400m的深度區(qū)域T3內(nèi)的圖1水平斷面III-III中的示意圖。隔離管24設(shè)置有通道孔44，且沒有供流管和絕熱材料，并且用作蒸汽的收集空間。該系統(tǒng)的啟動，也就是說蒸汽的產(chǎn)生在100℃以上的溫度下開始。能量交換器2的運轉(zhuǎn)溫度在供流管路10內(nèi)高于100℃，且優(yōu)選地為350℃至370℃。在能量交換器2的多級蒸汽渦輪4內(nèi)，蒸汽被冷卻至低于100℃，并冷凝成供給至例如熱交換器的耗能裝置8的循環(huán)水。在熱交換器中，耗能裝置管線的供給流8a被加熱到約90℃，并且在釋放熱后，作為約20℃的返回流8b流回?zé)峤粨Q器。其結(jié)果是，循環(huán)水以約25℃至約30℃的溫度離開熱交換器8，從而離開能量交換器2，并通過回流管路14供給至回流管30。圖4示出了一種根據(jù)圖1的系統(tǒng)，然而僅形成了一個供流管20?；亓鲄^(qū)28經(jīng)由隔離管24中的一個或多個通道孔44a與鉆孔22下部區(qū)域中供流管20的下入口孔46相連?？蛇x地，鉆孔22的整個下部區(qū)域被構(gòu)造成如圖1和3中所示的那樣?；亓鞴?0與回流管路14相連，回流管路14在地能交換器18與截止閥16之間的區(qū)域中優(yōu)選地對排放管路55設(shè)置有排放閥36a。此外，具有截止閥43的用于供給新鮮水或再循環(huán)水的供給管路41連接至回流管路14?？山油▔毫橘|(zhì)裝置50a在地能交換器18與截止閥12之間的區(qū)域中與供流管路10相連，該壓力介質(zhì)裝置55仍構(gòu)造成至少由一個壓力泵52a和一連通閥54a構(gòu)成的壓力泵裝置。為了啟動圖4所示的系統(tǒng)，在供流管路10的截止閥12被關(guān)閉，且在回流管路14的截止閥16關(guān)閉的情況下，壓力泵裝置50a通過開啟連通閥54a來連接。供流管20內(nèi)的循環(huán)水被下壓，并通過回流管30經(jīng)由地面34上的排放閥56a而排放。在發(fā)生了供流管20的排空和用熱水進行填充后，蒸汽形成在地能交換器18中開始。壓力泵裝置50a通過將連通閥54a關(guān)閉而自供流管路10分隔，且排放閥56a關(guān)閉。通過開啟回流管路14中的截止閥16和供流管路10中的截止閥12，循環(huán)過程借助蒸汽能量而在運轉(zhuǎn)中保持。圖5示出了圖4的系統(tǒng)的地上管路系統(tǒng)，然而，可接通壓力介質(zhì)裝置50b未如圖1和3的實施例中的那樣與供流管路10相連，而是與地能交換器18與截止閥16之間的區(qū)域中的回流管路14相連。具有排放閥56b的排放管路55同在地能交換器18與截止閥12之間的區(qū)域內(nèi)的供流管路10相連。此時，為了啟動系統(tǒng)，在供流管路10和回流管路14中的截止閥12、16被關(guān)閉的情況下，借助壓力泵裝置50b以及開啟的連通閥54b，至少一個回流管30和供流管20被排空或填充以熱水，壓出的循環(huán)水經(jīng)由開啟的排放閥56b和排放管路55而排出。一旦此操作結(jié)束，排放閥56b和連通閥54b必須關(guān)閉。通過開啟供流管路10的截止閥12，已經(jīng)形成的蒸汽可導(dǎo)入能量交換器2。通過開啟截止閥16，經(jīng)由回流管路14和回流管30-如果合適還利用臨時接入的壓力泵(未示出)-和/或自鉆孔下部區(qū)域內(nèi)的地下巖體，并且/或者經(jīng)由通過截止閥43連接回流管路14的供給管路41，而使蒸汽形成所需的循環(huán)水可用。在這些系統(tǒng)中，在系統(tǒng)啟動過程中經(jīng)由排放閥56、56a、56b和排放管路55自地能交換器18中壓出的循環(huán)水優(yōu)選地不被排放到周圍環(huán)境中，而是根據(jù)圖6的示例性實施例，被收集到收集罐62內(nèi)。此處，循環(huán)水64可以被凈化，例如輸送(freed)到淤泥(sludge)66中，并可被軟化，如果需要，可經(jīng)由供給管路41和截止閥43重新供給到循環(huán)過程中。通常，收集罐62也可用于循環(huán)水的諸如凈化、軟化等等的處理，測量結(jié)果將表明，循環(huán)水已受過度污染而無法用于循環(huán)過程。從而避免了壓出的、至多不純的循環(huán)水導(dǎo)致的環(huán)境污染。由于該凈化、以及在需要時對壓出的循環(huán)水進行的處理，可將優(yōu)化調(diào)整的水供給至循環(huán)過程，作為其結(jié)果，一方面，系統(tǒng)自身得到保護而不受損壞，尤其是不受腐蝕，另一方面，地能交換器18周圍的地下巖體得以保護而免受污物導(dǎo)致的損壞。圖7示出了壓力介質(zhì)裝置50c的再一示例性實施例，此裝置更換了圖1至4的示例性實施例的壓力泵裝置的諸如壓縮空氣或加壓水的壓力介質(zhì)，將供流管23中的循環(huán)水64蒸發(fā)，并將蒸汽作為壓力介質(zhì)以將循環(huán)水64排出供流管20b。該壓力介質(zhì)裝置包括一浸入式加熱器68，該加熱器浸入供流管20b的循環(huán)水64內(nèi)，并借助橫向?qū)б?0而被引導(dǎo)且在供流管中居中。該浸入式加熱器68懸掛在鋼索72上，該鋼索穿過供流管20b的封閉蓋76中的壓力塞(pressurelock)74向外，并經(jīng)由轉(zhuǎn)向輥78通達卷揚機80。以類似的方式，浸入式加熱器68的電源線82穿過壓力塞74向外，并經(jīng)轉(zhuǎn)向輥84通達卷揚機86。兩個卷揚機80、86通過一共用驅(qū)動電機88和一共用變速器90而在相反的方向上被驅(qū)動。根據(jù)逐步的蒸發(fā)和循環(huán)水的逐步位移，浸入式加熱器68借助卷揚機80、86可跟隨循環(huán)水的水位，直到蒸汽產(chǎn)生在地能交換器中開始，且循環(huán)過程在運轉(zhuǎn)中得以保持。于是，浸入式加熱器68可借助卷揚機80、86收回到起始位置。圖8示出了圖5的系統(tǒng)的地上管路系統(tǒng)，然而，取代圖5中的可接通壓力介質(zhì)裝置50b，在回流管路14中，且如果需要，還在供流管路10中，分別布置了循環(huán)泵92和94。具有排放閥56b的排放管路55再次連接到供流管路10上，尤其是在循環(huán)泵94的下游。此外，還在回流管路14上連接一個具有截止閥43的供給管路41。能量交換器2a是一封閉系統(tǒng)，其將該系統(tǒng)連接到具有連至一個或多個耗能器的供給流96a和返回流96b的第二管線96，該耗能器例如是渦輪機(例如用于發(fā)電機的渦輪機)、加熱設(shè)備等等。在此情形下，供流管路10和回流管路14中可以分配有截止閥12、16。為了啟動該系統(tǒng)，循環(huán)泵92、94開啟，且循環(huán)水得以在系統(tǒng)中循環(huán)，直到其被加熱，使得在經(jīng)由排放管路55排放部分數(shù)量循環(huán)水的過程中，以及在與此相聯(lián)的壓力下降的過程中，管線中出現(xiàn)蒸汽，且循環(huán)成為自動的，從而循環(huán)泵92、94可以關(guān)閉。圖9示出了相似于圖1的例子的鉆孔22的最下部區(qū)域，橫向偏轉(zhuǎn)孔58b沒有在鉆孔22的方向上延伸，而是基本在其徑向上。偏轉(zhuǎn)孔58b自鉆孔底36上方的鉆孔22徑向伸出，形成回路98，并在鉆孔底36附近重新進入鉆孔22。偏轉(zhuǎn)孔58b還是襯以具有孔59a的管道59，并設(shè)置有多孔填料38。借助此布置，在具有高溫的地下深度處獲得大的熱交換表面。權(quán)利要求1.一種在地下巖體與能量交換器(2，2a)，尤其是用于發(fā)電的能量交換器之間交換能量的方法，該能量交換器(2，2a)在循環(huán)過程中經(jīng)由用于蒸汽的供流管路(10)和用于循環(huán)水的回流管路(14)與延伸到地下巖體的蒸汽形成深度的地能交換器(18)相連，該方法的特征在于，對于地下巖體中的供給流和返回流，其應(yīng)用由一共用的鉆孔(22)構(gòu)成，其中，至少一個絕熱供流管(20，20a，20b)由隔離管(24)環(huán)繞，該隔離管徑向向外地與用于循環(huán)水的回流區(qū)(28)鄰接，該回流區(qū)包括至少一個連接到回流管路(14)的回流管(30)，并至少在下部區(qū)域中包括多孔填料(38)，且該回流區(qū)經(jīng)由隔離管(24)中的一個或多個通道孔(44，44a)，至少在鉆孔(22)底上與供流管(20，20a，20b)的下入口孔(46，46a)相連。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，借助至少一個循環(huán)泵(92，94)，在運轉(zhuǎn)中循環(huán)過程以及相應(yīng)地蒸汽的發(fā)生得以保持。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為了啟動循環(huán)過程，位于供流管(20，20a，20b)中的水柱借助壓力介質(zhì)而壓出，直到蒸汽得以產(chǎn)生，且在能量交換器(2，2a)中出現(xiàn)預(yù)定的正常值。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，壓力介質(zhì)引入到供流管(20，20b)的上部區(qū)域。5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，壓力介質(zhì)引入到回流管(30)的上部區(qū)域。6.如權(quán)利要求1至5中的一項所述的方法，其特征在于，使用預(yù)熱的壓力介質(zhì)。7.如權(quán)利要求3至6中的一項所述的方法，其特征在于，所用的壓力介質(zhì)為壓縮空氣。8.如權(quán)利要求3至6中的一項所述的方法，其特征在于，所用的壓力介質(zhì)為蒸汽，該蒸汽優(yōu)選地通過借助浸入式加熱器(68)對供流管(20b)中的水柱進行連續(xù)蒸發(fā)而形成。9.如權(quán)利要求1至5中的一項所述的方法，其特征在于，所用的壓力介質(zhì)為加壓水。10.如權(quán)利要求3至6中的一項所述的方法，其特征在于，循環(huán)過程的啟動過程中自供流管(20，20a，20b)從循環(huán)過程涌出的循環(huán)水(64)收集在收集罐(62)內(nèi)，且優(yōu)選地得以處理，并根據(jù)需要地用于加滿循環(huán)過程。11.如權(quán)利要求1至10中的一項所述的方法，其特征在于，向回流管(30)供給溫度低于100℃，優(yōu)選地為20℃至30℃的循環(huán)水。12.如權(quán)利要求1至11中的一項所述的方法，其特征在于，向能量交換器(2，2a)供給溫度至少為100℃，優(yōu)選地為350℃至370℃的蒸汽。13.如權(quán)利要求1至12中的一項所述的方法，其特征在于，形成的蒸汽壓力得到補償，其原因在于，回流區(qū)(28)中位于蒸汽上方的水柱被向下壓，以提高溫度和壓力，使得在供流區(qū)(20，20a，20b，24)中，例如在7500至12000m的深度處，形成壓力例如為50至60巴的蒸汽，該蒸汽經(jīng)由優(yōu)選地絕熱的供流區(qū)(20，20a，20b，24)流到能量交換器(2，2a)。14.一種用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至13中的一項所述的方法的系統(tǒng)，其特征在于，該能量交換器(2，2a)經(jīng)由供流管路(10)和用于循環(huán)水的回流管路(14)與地能交換器(18)相連，地能交換器(18)在一鉆孔(22)中具有至少一個絕熱供流管(20，20a，20b)，該供流管(20，20a，20b)在鉆孔(22)內(nèi)由隔離管(24)環(huán)繞，該隔離管徑向向外地與用于循環(huán)水的回流區(qū)(28)鄰接，該回流區(qū)包括至少一個連接到回流管路(14)的回流管(30)，并至少在下部區(qū)域中包括多孔填料(38)，且該回流區(qū)經(jīng)由隔離管(24)中的一個或多個通道孔(44，44a)，至少在鉆孔(22)底上與供流管(20，20a，20b)的下入口孔(46，46a)相連。15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，在回流管路(14)和/或供流管路(10)內(nèi)布置循環(huán)泵(92，94)。16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，供流管路(10)和回流管路(14)均設(shè)置有可調(diào)截止閥(12，16)，且用于產(chǎn)生將循環(huán)水排到供流管(20，20a，20b)外、并因而引發(fā)蒸汽的形成和蒸汽的輸運的壓力介質(zhì)的可接通裝置(50a，50b，50c)或者連接到截止閥(12)與地能交換器(18)之間的供流管路(10)，或者連接到截止閥(16)與地能交換器(18)之間的回流管路(14)。17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，該壓力介質(zhì)裝置構(gòu)造成壓力泵(50a，50b)。18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，該壓力介質(zhì)裝置構(gòu)造成能下降到供流管內(nèi)的浸入式加熱器(50c)。19.如權(quán)利要求14至18中的一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于將循環(huán)水排放到供流管(20，20a，20b)之外的裝置設(shè)置在地面(34)之上。20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，該排放裝置具有布置在地能交換器(18)與截止閥(16)之間的回流管路(14)中的排放閥(56a)。21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，該排放裝置具有布置在地能交換器(18)與截止閥(12)之間的供流管路(10)中的排放閥(56b)。22.如權(quán)利要求19至21中的一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，該排放裝置具有收集罐(62)，該收集罐優(yōu)選地包括連接回流管路(14)的供給管路(41)。23.如權(quán)利要求14至22中的一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于水的供給管路(41)經(jīng)由截止閥(43)布置在回流管路(14)上。24.如權(quán)利要求14至23中的一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，隔離管(24)在其中布置有至少再一個供流管(20a)，該供流管(20a)在地下側(cè)與第一供流管(20)相連，且在地面(34)上經(jīng)由截止閥(48)與第一供流管(20)相連，并具有用于排放循環(huán)水的排放閥(56)，該循環(huán)水能借助壓力介質(zhì)裝置(50)經(jīng)由第一供流管(20)通過第二供流管(20a)排出。25.如權(quán)利要求14至24中的一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，供流管(20，20a，20b)與隔離管(24)之間的區(qū)域借助絕熱材料(42)填充。26.如權(quán)利要求14至25中的一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，分布在隔離管(24)周圍的至少兩個，優(yōu)選地為多個回流管(30)被布置在隔離管(24)與鉆孔壁(26)之間的環(huán)形區(qū)域(60)內(nèi)。27.如權(quán)利要求14至26中的一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，容放回流管(30)的鉆孔區(qū)被構(gòu)造為在上部區(qū)域(32)中得以封閉，該區(qū)域優(yōu)選地距離地面(34)1000至2500m，且該鉆孔區(qū)在直到鉆孔底(36)的下部區(qū)域中設(shè)置有多孔填料(38)，回流管(30)的壁在多孔填料(38)的區(qū)域中設(shè)置有多個通道孔(40)。28.如權(quán)利要求14至27中的一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，供流管(20，20a，20b)優(yōu)選地在鉆孔底(36)上方400m處終止，且隔離管(24)在此區(qū)域內(nèi)設(shè)置有多個通道孔(44)。29.如權(quán)利要求14至28中的一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，鉆孔(22)具有2500至12000m的深度T。30.如權(quán)利要求14至29中的一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，鉆孔(22)具有至少一個橫向偏轉(zhuǎn)孔(58，58a，58b)，該橫向偏轉(zhuǎn)孔優(yōu)選地在隔離管(24)的通道孔(44，44a)的區(qū)域中再次連到鉆孔(22)內(nèi)。31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，偏轉(zhuǎn)孔(58a)基本上在鉆孔(22)的方向上伸展。32.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，偏轉(zhuǎn)孔(58b)基本上相對鉆孔(22)徑向延伸。33.如權(quán)利要求14至32中的一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，能量交換器(2)優(yōu)選地具有連接發(fā)電機(6)的多級渦輪(4)，該渦輪(4)優(yōu)選地在其后跟隨有再一個耗能器(8)。34.如權(quán)利要求14至32中的一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，能量交換器(2a)將地下循環(huán)過程連接到一第二循環(huán)過程(96)，該第二循環(huán)過程優(yōu)選地包括設(shè)置有發(fā)電機的多級渦輪。35.如權(quán)利要求33或34所述的系統(tǒng)，其特征在于，渦輪(4)構(gòu)造為相應(yīng)于ORC過程運轉(zhuǎn)。全文摘要本發(fā)明公開了一種能量交換器(2)，其經(jīng)由供流管路(10)和回流管路(14)連接地能交換器(18)。供流管路(10)和回流管路(14)均設(shè)有可調(diào)截止閥(12，16)。鉆孔(22)內(nèi)，至少一個絕熱供流管(20)由隔離管(24)環(huán)繞，籍此，用于循環(huán)水的回流區(qū)(28)以徑向向外的方式連接其上?；亓鲄^(qū)(28)包括至少一個連接回流管路(14)的回流管(30)和多孔填料(38)，且，還至少在鉆孔(22)的底上經(jīng)由隔離管(24)上的一個或多個通道孔(44)連接供流管(20)的下入口(46)或供流管(20，20a)的下入口(46，46a)?？山油▔毫橘|(zhì)裝置(56)，優(yōu)選地為排放閥(56)，設(shè)置在截止閥(12)與能量交換器(18)之間的供流管路(10)上，該裝置用于自供流管(20)排出循環(huán)水，并引發(fā)來自地下巖體的蒸汽產(chǎn)生和輸運。文檔編號F28D1/00GK1469983SQ01817573公開日2004年1月21日申請日期2001年10月17日優(yōu)先權(quán)日2000年10月20日發(fā)明者漢斯·希爾德布蘭德,漢斯希爾德布蘭德申請人:希塔股份公司