技术领域
[0001] 本实用新型系一种利用超导管吸收地热的超临界二氧化碳气涡轮发电系统，特别指一种利用导热性优良的超导管吸收地热，使二氧化碳达到超
临界状态而据以推动气涡轮产生
电能的发电结构。
背景技术
[0002]
地热能是源自
地壳内部的天然热能，这种
能量来自地球内部的熔岩，以热
力形式存在，是引致火山爆发及
地震的能量。透过地下
水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的
地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面或形成
蒸汽喷发。因此，便有利用地热或该喷发蒸汽作为发电能量的发电方式。从目前已知的地热发电形式来看，大致可分为一次蒸汽法和二次蒸汽法两种。一次蒸汽法系直接利用地下的饱和天然蒸汽，或者利用从汽、水混合物中分离出来的蒸汽
直接驱动汽涡轮发
电机来产生电能。二次蒸汽法则是导引天然蒸汽 一次蒸汽让它通过
热交换器，利用天然蒸汽所含的热量
汽化洁凈水，再利用该洁凈蒸汽 二次蒸汽来驱动汽
涡轮发电机。虽然相较于
太阳能及
风力的不
稳定性，地热能为较可靠的
能源，但若欠缺良好的热交换技术，则很难有效将地热能利用；另，地热蒸汽中含较高的矿物质，容易累积阻塞管路，造成发电效率降低，此则为地热发电的另一缺失；此外，硫、
硼等有毒气体会随蒸汽喷出，除了会损害机具，也会造成环境污染。有鉴于此，有必要提供一种可将地热能量有效利用，并对环境不致造成影响的发电方式。
发明内容
[0003] 本实用新型主要目的在于提供一种利用超导管吸收地热的超临界二氧化碳气涡轮发电结构，其可单纯吸收地热作为二氧化碳转变成
超临界状态的能源，同时具有环境保护的效果。
[0004] 为达到上述目的，本实用新型所提出的技术手段在于提供一种利用超导管吸收地热的超临界二氧化碳气涡轮发电系统，其包含一多任务
电动机、一二氧化碳循环回路、及一地热加
热泵，该地热加热泵包含至少一超导管构件，该些超导管的一端延伸至地热源，另一端则与二氧化碳循环回路共同架构于一第一热交换器；该二氧化碳循环回路包括一二氧化碳的提供源，该二氧化碳的提供源先经过一加压泵及通过该第一热交换器形成超临界状态，该加压泵透过一压力
控制器令二氧化碳的压力维持于
临界压力；该第一热交换器的出口段设有一流量控制
阀，透过一
温度控制器调变二氧化碳的流速，以控制二氧化碳的温度维持于
临界温度；该多任务电动机的
转轴分别连结有一离心
压缩机，及一气
涡轮机，透过一能源切换单元依实际运转条件切换多任务电动机的运作模式；更包含一能源控制单元，用以控制多任务电动机于驱动
马达模式或发电机模式的
电压分配及收集。
[0005] 当多任务电动机先以驱动马达模式主动运转，离心压缩机带动二氧化碳循环回路中的超临界态二氧化碳形成适合推动气涡轮机的压力，在当气涡轮机的输出扭力及转速足够推动多任务电动机时，该能源切换单元便会将该多任务马达切换为发电机模式，进而达到利用气涡轮机发电的目的。
[0006] 本实用新型利用超临界二氧化碳做为推动气涡轮机的驱动媒体，该二氧化碳在整个回路中不断循环使用，而二氧化碳循环回路中转变成超临界状态所需的热量透过超导管撷取地热热量而得，因此，相较于已知技术中利用天然蒸汽发电的结构，本实用新型的结构简单且不可能有管路内壁卡垢而影响导热效率的缺失，此外，运作过程更不会产生其它有害物质，整体而言，本实用新型具有环境保护的效果，且整个系统结构精简又确能提高发电效率，对地热发电设备的建设成本势必大幅降低，确实有助于提高地热能源的应用。
附图说明
[0007] 图 1为本实用新型较佳
实施例的结构示意图。
[0008] 标号说明：
[0009] 10.多任务电动机； 11.离心压缩机；
[0010] 12.气涡轮机； 13.能源切换单元；
[0011] 14.能源控制单元； 20.二氧化碳循环回路；
[0012] P01.加压泵； PIC1.压力控制器；
[0013] CV1.流量
控制阀； CV2.三向
流量控制阀；
[0014] CV3.流量控制器； TIC1.
温度控制器；
[0015] TIC2.温度控制器； PIC2.压力控制器；
[0016] P02.
气体压缩机； 21.第二热交换器；
[0017] 30.地热加热泵； 31.超导管；
[0018] 32.第一热交换器； 40.地热源。
具体实施方式
[0019] 为使本实用新型的结构特征、功效及其它优点能进一步被了解，兹以较佳实施例并配合图式详细说明如后。
[0020] 首先，请参考图1所示，系本实用新型利用超导管吸收地热的超临界二氧化碳气涡轮发电系统较佳实施例，包含一多任务电动机10，该多任务电动机10设有一离心压缩机11及一气涡轮机 12；一二氧化碳循环回路 20，使二氧化碳处于超临界状态而循环作用于离心压缩机 11及气涡轮机 12；及一地热加热泵 30，具有超导管 31构件，超导管 31延设于地热源中可将源源不绝的地热热量撷取利用；其中：
[0021] 该地热加热泵 30包含至少一超导管 31构件，及同时架构于该些超导管 31与二氧化碳循环回路上的一第一热交换器 32；该超导管 31系一种密封有优良导热介质的
真空管体，导热介质可以将热量很快由管一端的受热段传递至另一端的
散热段，据此，将至少一超导管 31延伸埋设入地面以下的地热源 40中，便可透过该些超导管31将地热源的热量传导至第一热交换器 32处，进而将该些热量传递至二氧化碳循环回路 20内作为加热二氧化碳的加热源。
[0022] 该二氧化碳循环回路 20最终目的系要将二氧化碳加温、加压成超临界状态，目前已知二氧化碳的临界温度约为摄氏31.7℃，临界压力则需要72.8atm
大气压；该二氧化碳循环回路 20始于液态二氧化碳的提供源CO2，该液态二氧化碳会先经过一加压泵 P01及通过该第一热交换器 32，该加压泵 P01透过一压力控制器 PIC1令液态二氧化碳的压力在管路间维持于临界压力，第一热交换器 32的出口段设有一流量控制阀 CV1，透过一温度控制器 TIC1调变液态二氧化碳在管路间的流速，以控制液态二氧化碳受第一热交换器 32作用的时间，来达到使液态二氧化碳的温度维持于临界温度的状态，因此液态二氧化碳在离心压缩机11入口前端已呈临界状态；临界状态的二氧化碳
流体会先通过离心压缩机11然后再提供给气涡轮机12作为驱动媒体，于该离心压缩机11及气涡轮机12的管路间，另设有一三向流量控制阀CV2，具有一端流体入口及两端出口，因此，另有一出口回路接往液态二氧化碳的供应入口段，透过一压力控制器PIC2控制该段管路间的压力，令压力不足时，加大流量比例，而压力过高时，使较多比例的流体，回流于第一热交换器32前端；于该离心压缩机11及气涡轮机12的管路间更设有一第二热交换器21，故管路间温度不足将配合温度控制器 TIC2由该第二热交换器21补足；呈超临界状态的二氧化碳在进入气涡轮机12后将会急速膨胀为气体，进而推动气涡轮机12运转，而该些气体届时将会由气涡轮机12出口通过一气体压缩机 P02压缩回流至液态二氧化碳的供应入口段，完成二氧化碳的循环回路。
[0023] 该多任务电动机10具有驱动马达的功能，同时也可作为发电机使用，于该多任务电动机10转轴其中一端连结有一离心压缩机11，另一端则设有一气涡轮机 12，因此，离心压缩机11与气涡轮机 12同步运转，透过一能源切换单元13依实际运转条件切换多任务电动机10适合的功用；当多任务电动机10以驱动马达模式主动运转时，离心压缩机11可带动二氧化碳循环回路20中的超临界态二氧化碳形成适合推动气涡轮机 12的压力，在当气涡轮机12的输出扭力及转速足够推动多任务电动机10时，该能源切换单元13便会将该多任务电动机10切换为发电机模式，进而达到利用气涡轮机12发电的目的，因此，更包含一能源控制单元 14用以控制多任务电动机10于驱动马达模式或发电机模式的电压分配及收集。
[0024] 本实用新型据上述结构加以实施后可发现，结构中利用超临界二氧化碳做为推动气涡轮机的驱动媒体，该二氧化碳在整个回路中是不断循环使用，而二氧化碳循环回路中转变成超临界状态所需的热量透过超导管撷取地热热量而得，因此，相较于已知技术中利用天然蒸汽发电的结构，本实用新型的结构相形简单且不可能有管路内壁卡垢而影响导热效率的缺失，此外，运作过程更不会产生其它有害物质，整体而言，本实用新型相当具有环境保护的效果，且整个系统结构精简又确能提高发电效率，对地热发电设备的建设成本势必大幅降低，确实有助于提高地热能源的应用。
[0025] 经由上述说明，本实用新型利用超导管吸收地热的超临界二氧化碳气涡轮发电系统，确实已达到预设的目的，完全符合产业的需求，爰依法提出
专利申请。
