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KR20030040545A - 지구와 에너지 교환기 사이에서 지구 에너지를 교환하기위한, 특히 전류를 생산하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

지구와 에너지 교환기 사이에서 지구 에너지를 교환하기위한, 특히 전류를 생산하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20030040545A
KR20030040545A KR10-2003-7005385A KR20037005385A KR20030040545A KR 20030040545 A KR20030040545 A KR 20030040545A KR 20037005385 A KR20037005385 A KR 20037005385A KR 20030040545 A KR20030040545 A KR 20030040545A
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KR10-2003-7005385A
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힐데브란트한스
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히타 악티엔게젤샤프트
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Abstract

에너지 교환기(2)는 유동선(10)과 귀환 유동선(14)을 경유하여 지구 에너지 교환기(18)와 연결된다. 유동선(10)과 귀환 유동선(14)에는 가변 차단 밸브(12, 16)가 제공된다. 적어도 하나의 단열 유동관(20)이 굴착공(22) 내의 분리관(24)에 둘러싸이고, 그에 의하여 순환수를 위한 귀환 유동영역(28)이 거기에 연결되고 반경의 외측방향에 연결된다. 귀환 유동영역(28)은 귀환 유동선(14)에 연결된 적어도 하나의 귀환 유동관(30)과, 부가적으로 연결된 다공성 충전물(38)을 포함하고, 적어도 굴착공(22)의 바닥 위에서 분리관(24) 내의 하나 또는 여러개의 통과 개구(44)를 경유하여 유동관(20)의 하부 흡입구(46) 또는 유동관들(20, 20a)의 하부 흡입구들(46, 46a)과 연결된다. 연결 가능한 압력 매체 장치(56), 그리고 유동관(20)으로부터 순환수를 배출하고 지구로부터 증기를 생산하고 운반하기 위한 배출 밸브(56)는 차단 밸브(12)와 에너지 교환기(18) 사이의 유동선에 배치된다.

Description

지구와 에너지 교환기 사이에서 지구 에너지를 교환하기 위한, 특히 전류를 생산하기 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR EXCHANGING EARTH ENERGY BETWEEN EARTHLY BODIES AND AN ENERGY EXCHANGER, ESPECIALLY TO PRODUCE AN ELECTRIC CURRENT}
지각의 깊이가 깊어질수록 지각의 온도가 높아지기 때문에, 예를 들어, 2000m 깊이의 충분히 깊은 굴착공으로 뜨거운 증기를 발생시키는 것이 가능하고, 그로 인하여, 예를 들어, 지열 발전소 또는 원격 발열 시스템이 작동될 수 있다. 이러한 유형의 방법은 상당한 경제적 이득이 있다. 뜨거운 건성 암반 방법(예를 들어, 브록하우스 백과사전, vol. 8, 19th edition, F.A. Brockhaus GmbH, Mannheim, 1989, p.337-338)으로 알려진 방식에서는, 뜨거운 건성 암반으로부터의 잠열이 충분한 깊이의 서로 일정 거리로 함몰된 굴착공 내에서 사용되고, 물이 하나의 굴착공을 통하여 인위적으로 넓힌 틈으로 하향 압출되어 과열수 또는 증기로서 다른 굴착공을 통하여 지표면으로 다시 양수된다. 건성 증기 원리에 따른 지열 발전소는 작동되는 가장 간단한 형태이고, 그 내부에서 과열 증기가 발전기의 구동을 위한터빈 날개로 직접 전달될 수 있다. 뜨거운 건성 암반 방법의 상당한 불이익은 2개의 분리 굴착공의 필요, 인공적인 깊게 고정된 암반내의 틈의 확장과 충분히 뜨거운 암반 구역의 필요에 있다. 처음 언급된 방식보다 더 작은 깊이로부터 지구 에너지를 추출하기 위한 시스템이 역시 여러 유형으로 알려져 있다. 그러한 시스템은 100m 내지 2000m 위의 깊이에서의 지구 에너지를 활용하고, 거기에서, 예를 들면, 순환수가 굴착공의 바닥만큼 먼 다공성 충전물을 통하여 에너지 교환기의 귀환 유동선으로부터 흐르고, 동시에 가열되며 전방 유동선을 경유하여 펌프에 의하여 다시 에너지 교환기로 인도된다. 그러나, 뜨거운 증기의 추출은 이러한 유형의 시스템에서는 가능하지 않다.
본 발명은 청구항 1항의 전제부에 따른 방법 및 청구항 14항의 전제부에 따른 방법을 수행하기 위한 시스템과 연관된다.
본 발명의 실시예는 이하 참조 도면으로 보다 상세하게 기술된다.
도 1은 시스템의 개략적인 도해를 도시한 수직 단면도;
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ의 단면을 더 큰 비율로 시스템 상의 관 시스템의 개략적인 도해를 도시한 수평 단면도;
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ의 단면을 더 큰 비율로 시스템 상의 관 시스템의 개략적인 도해를 도시한 수평 단면도;
도 4는 수정된 시스템의 개략적인 도해를 도시한 수직 단면도;
도 5는 도 4에서의 수정된 라인 시스템의 개략적인 도해를 도시한 수직 단면도;
도 6은 순환수를 위한 수집 탱크의 개략적인 도해를 도시한 수직 단면도;
도 7은 압력 매체 장치의 개략적인 도해를 도시한 수직 단면도;
도 8은 순환 펌프를 구비한 시스템의 개략적인 도해를 도시한 수직 단면도; 및
도 9는 반경방향으로 변형 굴착공으로 진출하는 지구 열 교환기의 상세 수직 단면도이다.
<도면의 주요부재에 대한 간단한 설명>
2 : 에너지 교환기,4 : 다단계 증기 터빈,
6 : 전류 발전기,8 : 에너지 소비기,
8a : 전방 유동,8b : 귀환 유동,
10 : 전방 유동선,12 : 가변 차단 밸브,
14 : 귀환 유동선,16 : 가변 차단 밸브,
18 : 지구 에너지 교환기,20, 20a, 20b : 전방 유동관,
22 : 굴착공,24 : 분리관,
26 : 굴착공벽,28 : 귀환 유동영역,
30 : 귀환 유동관,32 : 밀봉 영역,
34 : 지표면,36 ; 굴착공 바닥,
38, 38a : 다공성 충전물,
40 : 귀환 유동관내의 통과 오리피스,41 : 공급선,
42 : 절연재,43 : 차단 밸브,
44, 44a : 분리관내의 통과 오리피스,
46, 46a : 전방 유동관의 하부 흡입 오리피스,
48 : 차단 밸브,
50, 50a, 50b, 50c : 연결 가능한 압력 매체 장치(압력펌프),
52, 52a, 52b : 압력 펌프,
54, 54a, 54b : 가변 연결 밸브,55 : 배출선,
56, 56a, 56b : 배출밸브,58 : 측면 변형 굴착공,
58a : 측면 변형 굴착공,58b : 측면 변형 굴착공,
59 : 관,59a : 구멍,
60 : 환형 영역,62 : 수집 탱크,
64 : 순환수,66 : 슬러지,
68 : 이멀젼 히터,70 : 안내부재,
72 : 강선,74 : 압력 잠금,
76 : 밀폐 커버,78 : 변형 롤러,
80 : 윈치,82 : 전력선,
84 : 변형 롤러,86 : 윈치,
88 : 구동 모터,90 : 변속기,
92 : 순환 펌프,94 : 순환 펌프,
96 : 제 2 회로,96a : 전방 유동,
96b : 귀환 유동,98 : 루프.
본 발명의 목적은 깊게 고정된 암반으로부터 뜨거운 증기를 추출하기 위한 방식 및 시스템을 제공하는데 있고, 상기한 방식의 불이익을 제거하는데 있다.
본 발명의 목적은
a) 청구항 1항에서 청구된 방법; 과
b) 청구항 14항에서 청구된 시스템에 의하여 달성된다.
귀환 유동관과 분리관이, 그 내부에 형성된 전방 유동관과 함께, 하나의 굴착공 내에 내제되어 있기 때문에, 수행되는 드릴링 작업이 뜨거운 건성 암반 방식에 비하여 대략 절반으로 감소한다. 전방 유동영역과 귀환 유동영역은 분리관 내의 하나 또는 그 이상의 통과 오리피스를 경유하여 굴착공의 하부 영역 내에서 서로 연결되고, 최종적으로 귀환 유동의 하부 영역은 다공성 충전물을 포함하고, 폐쇄시스템이 가능하며, 거기에서 가상적으로 주변의 물이 통과하지 아니하고 순환 내에서 전달되는 특정한 물의 양으로 유지되고, 결과적으로 순환 시스템의 오염이 상당히 줄어들게 된다. 따라서, 물이 시스템으로 공급되지 않아도 되고, 다른 한편 기동 후 주변으로 물을 뺏기지 않아, 결과적으로 환경 오염이 상당히 줄어든다. 물이 또한 주변으로부터 공급될 필요가 없기 때문에, 지구 에너지 교환기의 오염 또는 막힘이 방지된다. 더욱이, 시스템의 기동 후, 순환수의 탈광물화는 반복되는 증발의 결과로서 발생하고, 결과적으로 관선의 부식 파손의 위험이 상당히 줄어든다. 특정 작동 시간 후에, 순환수는 정화가 단지 더 긴 시간 간격 필요에 따라 정화될 수 있다. 이는 비용 감소와 작동 신뢰성에 상당히 기여할 수 있다.
기동 상태에서, 신선한 물을 제공하고 모아서 수집 탱크 내에서 시스템에 포함되고 압출되는 순환수의 탈광물화하는 것이 적절하다. 개선된 열 교환이 귀환 유동영역 내에서 다공성 충전물에 의하여 달성되는 더 나은 장점이 있고, 그리하여 깊게 고정된 암반내의 인공적 틈을 만들 필요가 없다. 본 발명에 따른 시스템은 지질학적 구성에 따른 어떤 특별 요구 조건을 만족할 필요가 없다는 장점이 있어서, 결과적으로, 다시 말해, 그러한 시스템의 위치에 대한 특별 제한이 없다.
그 방법의 개선은 청구항 2항 내지 청구항 13항에 기술되고 그 시스템의 개선은 청구항 13항 내지 청구항 35항에 기술된다.
일반적으로, 시스템이 작동하기 전에, 지구 에너지 교환기는 순환수를 포함하는데, 예를 들어 쏟아지는 물 또는 지구로부터 관통하는 물이 있다. 전방 유동관 또는 전방 유동관들의 하부 영역 내의 물기둥 압력이 증기의 압력보다 높은 경우에는 전방 유동관 또는 전방 유동관들에 퍼진 물기둥 압력은 지구 에너지 교환기로부터 증기가 제거되는 것을 방지한다.
청구항 2항에 따라서, 적어도 하나의 순환 펌프가 그 방식을 기동하기 위하여 사용되는데, 이는 낮은 압력 차이에도 귀환 유동 및 전방 유동 내에서 물기둥이 유동하기에 충분하기 때문이며, 결과적으로 전방 유동의 순환수는 점점 가열되고 최종적으로 증기 발생의 변화를 갖는다.
그 방식 또는 그 시스템을 기동하기 위하여, 청구항 3항 내지 청구항 9항에 따라서, 전방 유동관 또는 전방 유동관들 내의 물기둥은 연결 가능한 압력 매체 장치에 의하여 추출된다. 굴착공의 하부 영역에서 개시하는 증기 발생은 순환 과정을 구동하고, 순환수가 에너지 교환기로부터 귀환 유동선과 귀환 유동관 또는 귀환 유동관들을 경유하여 굴착공의 하부 영역으로 흘러가고, 그 결과 발생한 증기는 전방 유동관 또는 전방 유동관들과 전방 유동선을 경유하여 에너지 교환기로 통과하고, 에너지가 배출되며, 순환수로 되돌아간다.
기동과정 동안 진입된 압력 매체는, 청구항 4항에 따라서, 전방 유동관의 상부영역 내에 진입되거나 또는, 청구항 5항에 따라서, 귀환 유동관의 상부 영역 내에 진입된다. 압력 매체가 진입되고, 예열된다면, 청구항 6항에 따라서, 시스템의 기동을 가속하기 위하여 바람직하다. 사용된 압력 매체는, 청구항 7항에 따라서, 압축 공기일 수 있다. 증기를 압력 매체로 사용하는 것은, 청구항 8항에 따라서, 또한 바람직하고, 이는 전방 유동관으로 낮춰진 이멀젼 히터에 의하여 달성된다. 물을 압력 매체로서 사용하는 것은, 청구항 9항에 따라서, 특히 바람직하다.
원칙적으로, 시스템의 기동 과정 동안, 지구 에너지 교환기로부터 압출된 순환수는 적당한 통과 오리피스에 의하여 지구에 제공될 수 있다. 이와 관련된 지질학적이고 생태학적인 불이익은 청구항 10항에 따른 개선의 방식에 의하여 제거될 수 있다. 특히, 배출된 순환수는 모여서, 정화되고 탈광물화될 수 있고, 원한다면, 다시 사용될 수 있다.
청구항 11항에 따라서, 작동이 역류 순환수의 온도가 100℃보다 낮고 바람직하게는 20℃에서 30℃로 하여 수행되게 한다면, 적정한 방법 조건이 얻어진다. 청구항 12항에 따라서, 에너지 교환기의 증기의 전방 유동온도가 최소한 100℃이어야 하고, 바람직하게는 350℃ 내지 370℃이어야 한다. 더욱 유리한 조건이 청구항 13항에서 기술된다.
청구항 15항에 따라서, 시스템은 귀환 유동선 내에서 및/또는 전방 유동선 내에서 순환 펌프를 포함하고, 특히, 상기 순환 펌프는 시스템의 기동을 위하여 사용되나 또한 작동 상태 보조를 위하여 사용된다.
청구항 16항에 따른 개선에서, 압력 매체물의 수단에 의하여 시스템을 기동하는 것이 또한 바람직하다. 청구항 17항에 따라서, 압력 매체물의 발생을 위한 시스템은 압력 펌프로서 설계될 수 있다. 청구항 18항에 따른 개선은 특히, 이멀젼 히터가 되도록 사용되는 압력 매체 장치가, 전방 유동관 내에서 낮춰짐에 의하여, 순환수를 증발시키고 그에 따라 압력 매체를 발생시켜 바람직하다.
청구항 19항에 따라서, 상기 방법이나 시스템의 기동 작동 동안 전방 유동관으로부터 추출된 순환수는 지표면 위로 적절한 수단에 의하여 배출된다. 청구항 20항과 청구항 21항은 적절한 배출 수단을 기술한다. 상기한 바와 같이, 청구항 22항에 따라서 특히 선호되는 해결책은 수집 탱크 내에 추출될 순환수를 모으는 것이고, 그것을 오염 물질로부터 자유롭게 하여, 따라서 환경 또는 시스템을 보호할 수 있는 해결책으로 인도된다. 수집되고 정화된 순환수는 청구항 23항에 따라서 다시 시스템에 제공될 수 있다.
청구항 24항에 따른 개선은 특히 시스템의 기동에 바람직하다. 귀환 유동과 전방 유동선 내의 차단 밸브 및 제 1 전방 유동관과 나머지 전방 유동관들 사이의 차단 밸브가 닫힌 후에, 압력 매체 장치가 제 1 전방 유동관에 연결됨으로써 순환수가 상기 전방 유동관 내에서 초기에 하향하여 압출되고, 그에 따른 물기둥이 나머지 전방 유동관을 통하여 배출 밸브를 경유하여 관 시스템으로부터 압출된다. 제 1 전방 유동관이 이 방식으로 배수된 후, 작용 가스 압력이 또한 나머지 전방 유동관의 배수를 야기한다. 결과적으로, 압력 매체 장치가 연결이 끊어지고, 증기력에 의하여 구동되는 순환 과정이 운전 중에 배출 밸브를 닫고 귀환 유동선 및 전방 유동선 내의 차단 밸브를 열며 제 1 전방 유동관과 나머지 전방 유동관 사이의 차단 밸브를 여는 수단에 의하여 작동하게 된다.
청구항 25항에 따른 개선은 전방 유동관 내의 열 손실을 감소시키고 결과적으로 시스템의 효율성을 향상시킬 수 있다.
원칙적으로 단지 하나의 귀환 유동관이 귀환 유동영역에 배열되는 것으로 여겨질 수 있다. 그러나, 청구항 26항에 따른 설계의 수단에 의하여 상당히 나은 결과가 취득될 수 있는데, 이는 굴착공의 모든 영역이 일정하게 덮이고 에너지 추출을 위하여 활용될 수 있기 때문이다. 전방 유동 및/또는 귀환 유동 내의 복수의 관들을 배열하는 장점은 개개 관의 연결과 분리에 의존하여 시스템이 복수의 속도에서 작동될 수 있다는 것이다.
효율성에서의 더 나은 향상은 청구항 27항에 따른 개선에 의하여 취득되는데, 그것에서는 순환수와 지구 사이의 열 교환이 굴착공의 상부 내에서 방지되고, 상기 굴착공 상부에서 지구의 온도가 순환수의 온도보다 낮은데 반하여, 반면에 굴착공의 하부에서는 증가된 열 교환이 달성되어, 상기 굴착공 하부에서 지구의 온도가 순환수의 온도보다 높다. 결과적으로, 상부 지층으로부터 굴착공으로 오염된 물의 침투가 방지된다.
청구항 28항에 따른 시스템의 개선은, 감소된 유동 저항이 분리관의 하부 영역 내에서 통과 오리피스의 존재로 취득될 수 있고 전방 유동관이 상기 영역 내에서 형성되지 않기 때문에, 특히 바람직하다.
필요한 굴착공의 깊이는 지구의 지각에서의 온도 종단면에 의존한다. 명확한 지열 편차가 없는 지역에서는, 예를 들어, 청구항 29항에 따른 2500m 내지 12000m까지의 굴착공 깊이가 유리하다. 그러나 더 깊은 깊이도 가능하다.
순환수와 지구 사이의 열 교환에 있어서 더 나은 향상은 청구항 30항에 따른 개선에 있어서 측면 변형 굴착공의 형성에 의해 달성된다. 이러한 변형 굴착공은 보이지 않는 굴착공일 수도 있으나 연속적인 굴착공이 더 유리하고, 이는 굴착공을 재차 한정한다. 결과적으로, 열전달 표면과 지구 에너지 교환기의 결과적인 작동이 실질적으로 증가될 수 있다. 만일 이러한 변형 굴착공들이 청구항 31항에 따른 굴착공 방향으로 진출한다면, 그들은 생산하기에 더욱 단순해진다. 청구항 32항에 따른 굴착공으로의 반경방향 배열에서, 상기 변형 굴착공은 더 높은 온도의 구역에 배치되고, 그러므로 그것이 더 작은 전도면으로 더 높은 증기 에너지를 갖는 것을 가능하게 한다.
발생된 증기가 공급되는 에너지 교환기는, 청구항 33항에 따라 직접적인 에너지 소비기가 될 수도 있고 또는 청구항 34항에 따라 더 많은 회로를 가열하는 열 교환기가 될 수도 있다. 상기 후자는 특히 폐쇄 순환 과정을 가능하게 하고, 압력의 하강과 순환수의 어떠한 광물질의 침전이 발생하지 아니하여, 결과적으로 시스템의 막힘이 예방된다. 그에 따라서 전류가 발생되는 개선은 특히 유리하다. 만약 가열하는 열이 추가적으로 생산된다면, 역류 순환수의 온도가 더 낮아지고 시스템의 효율이 증가하는 결과로 이러한 시스템은 더욱 향상된다. 적절하게, 청구항 35항에 따르면, 전류 발생기를 구동하는 역할을 하는 터빈은 ORC(Organic Rankine Cycles) 프로세스에 의해 작동된다.
도 1은, 예를 들어 에너지 교환기(2)를 제공하기 위한, 지구 에너지를 활용하는 시스템을 도시한다. 상기 에너지 교환기(2)는 바람직하게는 전류 발생기를 구동하는 다단계 증기 터빈(4)과, 상기 터빈(4)의 전달선에 연결되고 예를 들어 난방 열 네트워크를 구성할 수도 있는 에너지 소비기(8)로 구성된다. 상기 에너지 교환기(2)는 가변 차단 밸브(12)가 구비된 전방 유동선(10)을 경유하여, 그리고 가변 차단 밸브(16)가 구비된 귀환 유동선(14)을 경유하여 굴착공(22) 내에 적어도 두개의 단열 전방 유동관(20, 20a)을 포함하는 지구 에너지 교환기(18)에 연결된다. 전방 유동관(20, 20a)은 분리관(24)에 의하여 둘러싸이고, 상기 분리관(24)의 반경방향 외측에 굴착공벽(26)만큼 떨어진 귀환 유동영역(28)과 접하고, 그 내부에 귀환 유동관(30)이 배치된다. 상기 귀환 유동관(30)이 배치된 굴착공 영역은 지표면(34) 밑으로 바람직하게는 2000m 내지 2500m까지의 거리 T1에까지인 상부 영역(32) 내에 밀봉되어 있고, 굴착공 바닥(36)까지의 하부 영역은 예를 들면 자갈같은 다공성 충전물(38)로 채워진다. 상기 귀환 유동관(30)의 벽은 다공성 충전물(38)의 영역에서, 물 및/또는 증기가 상기 귀환 유동관(30)으로부터 상기 다공성 충전물(38) 안으로 나오고 더 가열되고 상기 귀환 유동관(30)으로 재차 흘러 들어갈 수 있기 때문에, 향상된 열 교환을 위하여 통과 오리피스(40)를 갖는다. 차단 밸브(43)가 구비된 공급선(41)은 예를 들어 순환수의 침출 또는 증발의 경우에 요구되는 것으로써 순환 과정에 물을 공급하기 위하여 상기 귀환 유동선(14)에 연결된다.
상기 시스템의 효율을 증가시키기 위해, 전방 유동관들(20, 20a)과 분리관(24) 사이의 영역은 절연재(42)로 채워진다. 전방 유동관들(20, 20a)은 굴착공 바닥(36) 위로 바람직하게는 400m의 거리 T3에서 끝나고, 상기 분리관(24)은 그 아래의 영역 내에 통과 오리피스(44)가 구비된다. 상기 전방 유동관들(20, 20a)은 그들의 하부 흡입 오리피스(46, 46a) 영역 내에서 서로 연결된다.
지표면(34)에서, 제 1 전방 유동관(20)은 전방 유동선(10)에 연결된다. 제 2 전방 유동관(20a)은 가변 차단 밸브(48)를 경유하여 전방 유동선(10)에 연결된다. 연결 가능한 압력 매체 장치(50)는 여기서 압력 펌프 설비로써 설계되고, 적어도 하나의 압력 펌프(52)와 가변 연결 밸브(54)로 구성된다. 이 압력 펌프 설비는 제 1 전방 유동관(20)과 차단 밸브(12) 사이의 영역에서 전방 유동선(10)에 연결된다. 상기 압력 펌프(52)는 바람직하게는 뜨거운 물을 위한 수압 펌프로, 적당하다면 압축된 공기를 위한 압축기로 설계되어 있다. 배출 밸브(56)가 구비된 배출선(55)은 상기 제 2 전방 유동관(20a)과 상기 차단 밸브(48) 사이의 전방 유동선(10) 영역에 위치된다.
도 1에 의한 시스템은 작동되기 전에, 일반적으로 상기 지구 에너지 교환기(18)는 순환수를 포함하고 있다. 굴착공의 하부 영역에서 귀환 유동관(30)과상기 전방 유동관들(20, 20a) 사이의 연결의 결과로서, 전방 유동관들(20, 20a) 내의 수위는 귀환 유동관(30)에서의 수위와 본질적으로 동일한 높이이다. 전방 유동관들(20, 20a) 및 귀환 유동관(30) 내에 존재하는 물기둥은 뜨거운 증기의 유출을 방지한다. 도 1에 의한 시스템을 기동하기 위하여, 연결 가능한 압력 펌프 설비(50)는 상기 연결 밸브(54)의 개방의 결과로서 상기 제 1 전방 유동관(20)에 연결되고, 반면에 전방 유동관들(20, 20a) 사이의 차단 밸브(48)와, 전방 유동선(10) 및 귀환 유동선(14)의 차단 밸브(12) 및 차단 밸브(16)가 닫힌다. 거기에서 오래된 순환수는 열린 배출 밸브(56)를 경유하여 제 2 전방 유동관(20a)을 통하여 전방 유동관(20)으로부터 배출된다. 뜨거운 물에 의해 상기 오래된 순환수를 교체 후 또는 압축 공기에 의해 전방 유동관들(20, 20a)의 배수가 이루어진 후에, 증기 발생은 지구 에너지 교환기(18) 내에서 시작된다. 압력 펌프 설비(50)는 연결 밸브(54)의 폐쇄 결과로서 전방 유동으로부터 분리되고, 차단 밸브(48)는 열리고 배출 밸브(56)는 닫힌다. 귀환 유동선(14) 내에서 차단 밸브(16)의 개방에 의해, 다량의 순환수가 지구 에너지 교환기(18)에 공급되어지는 것만큼, 차단 밸브(12)의 개방 후에 증기가 전방 유동선(10)을 통하여 지구 에너지 교환기(18)로부터 배출된다. 증기력에 의해 구동되는 순환 과정이 결과적으로 작동된다. 전방 유동선(10)에서의 증기의 온도, 압력 및/또는 양은 가변 차단 밸브(12)에 의해 유리하게 조절된다. 만일 다량의 증기가 배출된다면, 증기의 온도는 떨어지고, 역으로, 소량의 증기가 배출될 때 증기의 온도는 올라간다.
열 교환을 향상시키기 위하여, 굴착공(22)에는 예를 들어 지표면으로부터 적어도 500m까지의 거리 T1아래의 영역에서 측면 변형 굴착공(58)이 구비될 수 있는데, 도시된 바와 같이, 상기 측면 변형 굴착공(58)은 막힌 구멍으로 설계되거나 또는 대쉬 및 점으로 표시된 것처럼 바람직하게는 통과 공(58a)으로서 설계된다. 만약 벽 내부의 구멍(59a)과 적당하다면, 그들은 또한 관(59)을 포함하고, 다공성 충전물(38a)이 구비된다. 이러한 변형 굴착공(58a)은 지표면으로부터 500m 내지 4000m까지에서 시작될 수 있고, 굴착공(22)의 내부로 2500m 내지 12000m까지에서 다시 생길 수 있으며 열전달하는 표면을 증가시키는 역할을 할 수 있다. 단지 하나의 그러한 변형 굴착공이 배치될 수도 있지만, 굴착공 주변에 분배하기 위하여 배열된 복수의 변형 굴착공들이 배치될 수도 있다.
도 2는 예를 들어, 지표면(34) 아래의 1000m 내지 12000m까지의 깊이에서 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 수평 단면에서의 시스템의 개략적인 도해를 도시한다. 상기 굴착공은 예를 들어 150mm 내지 500mm의 직경(D)을 갖는다. 전방 유동관들(20, 20a) 사이의 분리관(24) 내부 영역은 절연재(42)로 채워져 있다. 분리관(24)과 굴착공벽(26) 사이의 굴착공(22)의 환형 영역(60)에는 예를 들어 원주 상으로 분배되는 4개의 귀환 유동관(30)이 배치된다. 상기 귀환 유동관들(30) 사이의 환형 영역(60)의 구멍은 다공성 충전물(38)로 채워진다. 귀환 유동관(30)의 벽은 통과 오리피스(40)가 구비된다.
도 3은 예를 들어 굴착공 바닥(36)위의 400m까지의 깊이 영역 T3에서 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 수평 단면에서의 도 1에 따른 시스템의 개략적인 도해를 도시한다.분리관(24)에는 통과 오리피스(44)가 구비되고 전방 유동관들과 절연재로부터 자유롭고 증기를 수집하는 공간으로서의 역할을 한다.
증기의 발생인 상기 시스템의 기동은 100℃이상의 온도에서 시작된다. 에너지 교환기(2)의 작동 온도는 100℃보다 높고, 전방 유동선(10)에서 바람직하게는 350℃ 내지 370℃이다. 에너지 교환기(2)의 다단계 증기 터빈(4)에서, 증기는 100℃ 이하로 냉각되고 예를 들어 열 교환기 같은 에너지 소비기(8)에 공급되는 순환수를 형성하기 위해 응축된다. 이러한 열 교환기에서, 소비 회로의 전방 유동(8a)은 약 90℃에서 가열되고, 열의 배출 후에, 열 교환기로 돌아가 대략 20℃에서 귀환 유동(8b)으로서 유동한다. 이러한 결과는 순환수가 약 25℃ 내지 30℃의 온도에서 열 교환기(8)와 순차적으로 에너지 교환기(2)를 떠나고 귀환 유동선(14)을 경유하여 귀환 유동관(30)에 공급되는 것이다.
도 4는, 단 하나의 전방 유동관(20)이 형성되어 있는데 불구한, 도 1에 따른 시스템을 도시한다. 귀환 유동영역(28)은 분리관(24)에 있는 하나 또는 그 이상의 통과 오리피스(44a)를 경유하여 굴착공(22)의 하부 영역에 있는 전방 유동관(20)의 하부 흡입 오리피스(46)에 연결된다. 선택적으로, 굴착공(22)의 완전한 하부 영역은 도 1과 도 3에 도시된 것처럼 설계될 수 있다. 귀환 유동관(30)은 지구 에너지 교환기(18)와 차단 밸브(16) 사이의 영역에서, 바람직하게는 배출선(55)에 결합된 배출밸브(36a)가 구비되는 귀환 유동선(14)에 결합된다. 더욱이, 신선한 물과 재순환수를 공급하기 위한 차단 밸브(43)를 구비한 공급선(41)은 귀환 유동선(14)에 연결된다. 적어도 하나의 압력 펌프(52a)와 연결 밸브(54a)로 구성된 압력 펌프 설비로서 다시 설계되는 연결 가능한 압력 매체 장치(50a)는 지구 에너지 교환기(18)와 차단 밸브(12) 사이의 영역에 있는 전방 유동선(10)에 연결된다.
도 4에서 도시된 시스템을 기동하기 위하여, 밀폐된 전방 유동선(10)의 차단 밸브(12)를 가지고 있고, 밀폐된 귀환 유동선(14)의 차단 밸브(16)를 가진 압력 펌프 설비(50a)는 연결 밸브(54a)의 개방에 의해 연결된다. 전방 유동관(20) 내의 순환수는 하향 압출되고 지표면(34) 위의 배출 밸브(56a)를 경유하여 귀환 유동관(30)을 통해 배출된다. 전방 유동관(20)의 배수와 뜨거운 물 채우기가 일어난 이후에, 증기 발생은 지구 에너지 교환기(18)에서 시작된다. 압력 펌프 설비(50a)는 연결 밸브(54a)의 폐쇄에 의해 전방 유동선(10)으로부터 분리되고 배출 밸브(56a)는 닫혀진다. 귀환 유동선(14)에 있는 차단 밸브(16)와 전방 유동선(10)에 있는 차단 밸브(12)의 개방에 의하여, 순환 과정은 증기력에 의해 동작이 시작된다.
도 5는, 연결 가능한 압력 매체 장치(50b)가 도 1과 도 3에서의 실시예처럼 전방 유동선(10)에 연결되지 않고 지구 에너지 교환기(18)와 차단 밸브(16) 사이의 영역에 있는 귀환 유동선(14)에 연결되는데 불구한, 도 4의 지면 상부 라인 시스템을 도시한다. 배출 밸브(56b)를 구비한 배출선(55)은 지구 에너지 교환기(18)와 차단 밸브(12) 사이의 영역에 있는 전방 유동선(10)에 연결된다. 이러한 경우에, 밀폐된 전방 유동선(10)과 귀환 유동선(14)에 있는 차단 밸브들(12, 16)을 구비한, 시스템을 기동하기 위하여, 적어도 하나의 귀환 유동관(30)과 전방 유동관(20)은 압력 펌프 설비(50b)에 의해 배수되거나 뜨거운 물로 채워져서, 연결 밸브(54b)가열리고, 열린 배출 밸브(56b)와 배출선(55)을 경유하여 압출 순환수가 배출된다. 상기 작동이 끝나자 마자, 배출 밸브(56b)와 연결 밸브(54b)는 폐쇄되어야 한다. 전방 유동선(10)의 차단 밸브(12)의 개방에 의해, 발생되는 증기는 에너지 교환기(2)에 전도될 수 있다. 증기 발생을 위해 필요한 순환수는, 만일 일시적으로 삽입된 압력 펌프(미도시)로 적절하다면, 귀환 유동선(14)과 귀환 유동관(30)을 경유하여 차단 밸브(16)의 개방에 의해, 및/또는 굴착공의 하부 영역의 지구로부터, 및/또는 차단 밸브(43)를 경유하는 귀환 유동선(14)에 연결되는 공급선(41)을 경유하여 통용된다.
이러한 시스템에서, 상기 시스템의 기동 동안에 배출 밸브(56, 56a, 56b)와 배출선(55)을 경유하여 지구 에너지 교환기(18)로부터 압출되는 순환수는, 바람직하게는 주변으로 배출되지 않고, 그러나, 도 6의 실시예에 따라서 수집 탱크(62)에 수집된다. 거기에, 상기 순환수(64)는, 예를 들어 슬러지(66)로부터 분리되고, 정화될 수 있고 탈광화될 수 있고, 필요하다면 공급선(41)과 차단 밸브(43)를 경유하여 순환 과정으로 재공급될 수 있다. 수집 탱크(62)는 또한 일반적으로 순환수의 정화, 탈광물화 등과 같은 처리를 위한 역할을 할 수 있는데, 측정의 결과가 후자가 순환 과정동안 상당히 심하게 오염된 경우를 지시하여야 한다. 외부로 배출되고, 대체로 불순한 순환수에 의한 환경 공해는 그에 의하여 회피된다. 정화 그리고 필요하다면 외부로 배출되는 순환수의 처리 때문에, 최적으로 처리된 물은 순환 과정에 공급될 수 있고, 한편으로 상기 결과로서, 시스템 자체는 특히 부식 같은 손상으로부터 보호되고, 다른 한편으로 지구 에너지 교환기(18)를 둘러싸는 지구는불순물에 의해 야기되는 손상으로부터 보호된다.
도 7은 압축 공기나 압축수 같은 압력 매체와 도 1 내지 도 4의 실시예의 압력 펌프 설비를 대신하여, 전방 유동관(23)에서 순환수(64)를 증발하고 전방 유동관(20b)으로부터 순환수(64)를 방출하기 위해 증기를 압력 매체로서 사용하는 압력 매체 장치(50c)의 또 다른 실시예를 도시한다. 상기 압력 매체 장치는 전방 유동관(20b)의 순환수(64)에 담겨있고, 측면 안내 부재(70)에 의해 전방 유동관에 인도되고 중앙에 배치되는 이멀젼 히터(68)를 포함한다. 상기 이멀젼 히터(68)는 전방 유동관(20b)의 밀폐커버(76)에 있는 압력 잠금(74)을 통해 외부로 인도되고, 그리고 변형 롤러(78)를 경유하여, 윈치(80)까지 연결되는 강선(72)에 매달려 진다. 유사하게, 이멀젼 히터(68)의 전력선(82)은 압력 잠금(74)을 통하여 외부로 인도되고, 변형 롤러(84)를 경유하여 윈치(86)로 인도된다. 상기 두개의 윈치(80, 86)는 공통의 구동 모터(88)와 공통의 변속기(90)에 의해 반대 방향 내에 구동된다. 상기 이멀젼 히터(68)는, 증기 발생이 지구 에너지 교환기에서 시작되고 순환과정이 작동될 때까지, 순환수의 점진적 증발과 점진적 치환에 따라, 상기 윈치(80, 86)에 의해 순환수의 수위를 따라갈 수 있다. 상기 이멀젼 히터(68)는 그 다음에는 윈치(80, 86)에 의해 초기의 지점으로 되돌려질 수 있다.
도 8은 도 5의 시스템중 도 5의 연결 가능한 압력 매체 장치(50b) 대신에, 비록 귀환 유동선(14)내에 그리고 만약 필요하다면 전방 유동선(10)내에 순환펌프(92, 94)가 각각 배열된 상기 지표선 시스템을 도시한다. 배출 밸브(56b)를 갖는 배출선(55)이 다시 전방 유동선(10)에 연결되고, 특히 순환펌프(94)의 하류로 연결된다. 더욱이, 차단 밸브(43)를 갖는 공급선(41)이 다시 귀환 유동선(14)에 연결된다. 에너지 교환기(2a)는 터빈(예를 들어, 전류 발전기를 위한 것), 가열장치 등과 같이 하나 또는 그 이상의 에너지 소비기에 연결되는 귀환 유동선(96b)과 전방 유동선(96a)을 갖는 제 2 회로(96)에 대한 시스템과 연결된 폐쇄 시스템이다. 본 실시예에서, 전방 유동선(10)과 귀환 유동선(14)내의 차단 밸브(12, 16)는 필요없다. 시스템을 기동시키기 위하여, 순환 펌프(92, 94)가 켜지고, 다음과 같은 방식으로 가열될 때까지 순환수가 시스템을 순환한다. 즉, 순환수의 일부 양이 배출선(55)을 경유하여 배출되는 동안 그리고 이와 관련된 압력 감소가 일어나는 동안 순환펌프(92, 94)가 꺼지도록 증기가 회로 내에서 발생하고, 순환은 자동으로 변한다.
도 9는 도 1의 실시예와 유사한 굴착공(22)의 최하부 영역을 도시하고, 측면 변형 굴착공(58b)은 굴착공(22) 방향으로 진행하지 않으며, 실질적으로 거기에 반경방향으로 진행한다. 변형 굴착공(58b)은 굴착공(22)으로부터 굴착공 바닥(36)위로 반경방향으로 빠져 나오고, 루프(98)를 형성하며, 굴착공 바닥(36) 근처의 굴착공(22)으로 재진입한다. 변형 굴착공(58b)은 구멍(59a)을 갖는 관(59)과 다시 이어지고, 다공성 충전물(38a)이 구비된다.
이러한 구성수단에 의해 고온의 땅속 깊이에서 대용량의 열교환기 표면이 얻어진다.

Claims (35)

  1. 순환 공정 내에서 증기를 위한 전방 유동선(10) 및 순환수를 위한 귀환 유동선(14)을 통해, 지구의 증기-발전 깊이까지 연장된 지구 에너지 교환기(18)에 연결된 에너지 교환기(2, 2a)에 있어서,
    지구에서 전방 유동 및 귀환 유동을 위한 용도는 보통 굴착공(22)으로 이루어지고 적어도 하나의 단열 전방 유동관(20, 20a, 20b)이 분리관(24)에 의해 둘러싸이고, 상기 분리관(24)의 반경방향 외측에 순환수를 위한 귀환 유동영역(28)이 인접하고, 상기 귀환 유동영역(28)은 귀환 유동선(14)에 연결된 적어도 하나의 귀환 유동관(30)을 포함하고 적어도 그 하부영역에서 다공성 충전물(38)을 포함하며 그리고 적어도 굴착공(22)의 바닥에서 분리관(24)내의 하나 또는 그 이상의 통과 오리피스(44, 44a)를 경유하여 전방 유동관(20, 20a, 20b)의 하부 흡입 오리피스(46, 46a)에 연결된 것을 특징으로 하는 지구와, 특히 전류 발전기를 위한, 에너지 교환기(2, 2a) 사이의 에너지 교환방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 순환공정 및 그 결과로 인한 증기 생성은 적어도 하나의 순환 펌프(92, 94)에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 순환공정을 시작하기 위하여, 전방 유동관(20, 20a, 20b)내에 위치한 물기둥이 증기가 얻어질 때까지 압력 매체에 의하여 압출되고, 에너지 교환기(2, 2a)에서 소정의 공칭값으로 나타나는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 압력 매체는 상기 전방 유동관(20, 20b)의 상부영역내로 진입하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 압력 매체는 귀환 유동관(30)의 상부영역내로 진입하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 예열된 압력 매체가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 사용된 상기 압력 매체는 압축공기인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 3 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 사용된 상기 압력 매체는 이멀젼 히터(68)에 의하여 전방 유동관(20b)내에서 물기둥의 연속적 증발에 의해 생성되는 증기인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 사용된 상기 압력 매체는 압축수인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 3 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 순환공정이 기동하는 동안 순환공정에서 전방 유동관(20, 20a, 20b)으로부터 나오는 순환수(64)는 수집 탱크(62)내에 수집되어 처리되고, 그리고 필요한 순환공정을 보충하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 100℃ 이하, 바람직하게는 20℃ 내지 30℃의 온도를 갖는 순환수가 귀환 유동관(30)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 적어도 100℃, 바람직하게는 350℃ 내지 370℃의 온도를 갖는 증기가 에너지 교환기(2, 2a)로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서, 귀환 유동영역(28)내에서 증기 상부에 위치한 물기둥이 온도와 압력을 상승시키기 위해 하향 압송됨으로서 발생한 증기압력이 보충되고, 이로 인해 전방 유동영역(20, 20a, 20b, 24)중 7,500m 내지 12,000m 깊이에서 50 bar 내지 60 bar의 압력을 갖는 증기가 형성되고, 이는 단열된 전방 유동영역(20, 20a, 20b, 24)을 통해 에너지 교환기(2, 2a)로 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 에너지 교환기(2, 2a)는 순환수를 위한 전방 유동선(10)과 귀환 유동선(14)을 통해 지구 에너지 교환기(18)에 연결되고 이는 굴착공(22)내에 적어도 하나의 단열 전방 유동관(20, 20a, 20b)을 갖고, 상기 전방 유동관(20, 20a, 20b)은 굴착공(22)내에서 분리관(24)에 의해 둘러싸여 있고 상기 분리관(24)의 반경방향 외측에 순환수를 위한 귀환 유동영역(28)이 인접하고, 상기 귀환 유동영역(28)은 귀환 유동선(14)에 연결된 적어도 하나의 귀환 유동관(30)을 포함하고 적어도 그 하부영역에서 다공성 충전물(38)을 포함하며 그리고 적어도 굴착공(22)의 바닥에서 분리관(24)내의 하나 또는 그 이상의 통과 오리피스(44, 44a)를 경유하여 전방 유동관(20, 20a, 20b)의 하부 흡입 오리피스(46, 46a)에 연결된 것을 특징으로 하는 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 의한 방법을 구현하기 위한 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 순환 펌프(92, 94)는 귀환 유동선(14) 및/또는 전방 유동선(10)내에 설치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 전방 유동선(10) 및 귀환 유동선(14)에는 각각에 가변 차단 밸브(12, 16)가 구비되고, 그리고, 전방 유동관(20, 20a, 20b) 밖으로 순환수를 방출하기 위한 압력 매체를 생성하고, 이로 인해 증기 생성과 증기 이송을 촉발하는 연결 가능한 장치(50a, 50b, 50c)는 차단 밸브(12)와 지구 에너지 교환기(18) 사이의 전방 유동선(10)에 또는 차단 밸브(16)와 지구 에너지 교환기(18)사이의 귀환 유동선(14)에 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 압력 매체 장치는 압력 펌프(50a, 50b)로 설계된 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 압력 매체 장치는 전방 유동관 내로 낮아질 수 있는 이멀젼 히터(50c)로 설계된 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제 14 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전방 유동관(20, 20a, 20b) 밖으로 순환수를 배출하기 위한 수단이 지표면(34)위에 놓여지는 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 배출수단은 지구 에너지 교환기(18)와 차단 밸브(16) 사이의 귀환 유동선(14)내에 설치된 배출 밸브(56a)를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 배출수단은 지구 에너지 교환기(18)와 차단 밸브(12) 사이의 전방 유동선(10)내에 설치된 배출 밸브(56b)를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 배출수단은 상기 귀환 유동선(14)에 연결된 공급선(41)을 포함하는 수집 탱크(62)를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제 14 항 내지 제 22 항중 어느 한 항에 있어서, 물을 위한 공급선(41)이 차단 밸브(43)를 통해 귀환 유동선(14)상에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제 14 항 내지 제 23 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리관(24)은 내부에 배치된 적어도 하나 이상의 전방 유동관(20a)을 갖고,
    상기 전방 유동관(20a)은 지구측에서 제 1 전방 유동관(20)과 연결되고 차단밸브(48)를 통해 지표면(34)에서 제 1 전방 유동관(20)과 연결되고, 압력 매체 장치(50)에 의해 제 1 전방 유동관(20)을 경유하여 제 2 전방 유동관(20a)을 통해 배출될 수 있는 순환수를 배출하기 위한 배출 밸브(56)를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제 14 항 내지 제 24 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전방 유동관(20, 20a, 20b)과 상기 분리관(24) 사이의 영역은 절연재(42)로 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  26. 제 14 항 내지 제 25 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리관(24) 둘레에 분포된 적어도 2개, 바람직하게는 복수의 귀환 유동관(30)들은 상기 분리관(24)과 굴착공벽(26) 사이의 환형 영역(60)내에 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  27. 제 14 항 내지 제 26 항중 어느 한 항에 있어서, 귀환 유동관(30)을 수용하는 상기 굴착공 영역은 상부영역(32)에서 밀봉되도록 설계되고, 바람직하게는 지표면(34)에서 1,000m 부터 2,500m 까지이며, 그리고 굴착공 바닥(36)까지의 하부영역에서 다공성 충전물(38)이 구비되고, 귀환 유동관(30)의 벽에는 상기 다공성 충전물(38)의 영역 내에서 통과 오리피스(40)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  28. 제 14 항 내지 제 27 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전방 유동관(20, 20a, 20b)은 굴착공 바닥(36)의 상부 400m에서 끝나고, 상기 분리관(24)은 이러한 영역내에서 통과 오리피스(44)를 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  29. 제 14 항 내지 제 28 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 굴착공(22)은 2,500m 내지 12,000m 의 깊이(T)를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  30. 제 14 항 내지 제 29 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 굴착공(22)은 상기 분리관(24)의 통과 오리피스(44, 44a)내에서 굴착공(22)의 내부로 다시 나오는 적어도 하나의 측면 변형 굴착공(58, 58a, 58b)을 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 변형 굴착공(58a)은 실질적으로 상기 굴착공(22)의 방향으로 진출하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 변형 굴착공(58b)은 실질적으로 상기 굴착공(22)의 반경방향으로 진출하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  33. 제 14 항 내지 제 32 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 교환기(2)는 전류 발전기(6)에 연결된 다단계 터빈(4)을 갖고, 상기 터빈(4)은 추가적으로 에너지 소비기(8)와 연이어진 것을 특징으로 하는 시스템.
  34. 제 14 항 내지 제 32 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 교환기(2a)는 지구의 순환공정을 전류 발전기와 함께 다단계 터빈을 포함하는 제 2 순환공정(96)에 연결하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  35. 제 33항 또는 제 34항에 있어서, 상기 터빈(4)은 ORC 공정에 따라 동작되도록 설계된 것을 특징으로 하는 시스템.
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