Blitze im Bohrloch

Ein neues Bohrverfahren soll die Bohrkosten für die Tiefengeothermie deutlich reduzieren. Es konnte mittlerweile erfolgreich in einem echten Bohrloch getestet werden.
nach Quelle: E&M PowerNews, 19. September 2017

So genannte Elektro-Impuls-Verfahren haben die TU Bergakademie Freiberg und die TU Dresden zusammen mit Industriepartnern entwickelt. Es wurde vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert. Nach Laborversuchen demonstrierten die Wissenschaftler Anfang September in einem richtigen Bohrloch auf dem Campus der TU Bergakademie Freiberg das Funktionieren der neuen Technik unter realen Bohrloch-Bedingungen.
 
Bei dem Elektro-Impuls-Verfahren werden pro Sekunde etwa 25 Blitze mit einer Spannung von 500 000 V durch das Gestein geschickt. Dazu versenkt man an der Spitze des Bohrgestänges mehrere Elektroden, zwischen denen die elektrische Spannung anliegt. Durch die hohe Energie und die dadurch verursachte schlagartige Ausdehnung der Bohrflüssigkeit wird das Gestein zerkleinert.
 
Den elektrischen Impuls erzeugt man direkt im Bohrloch. Alle dazu nötigen Komponenten wie etwa der Impulsgenerator müssen in den Bohrstrang integrierbar sein und den harten Bedingungen im Bohrloch standhalten. Dort werden unter anderem Temperaturen bis zu 200 °C und Drücke bis 20 bar erreicht, Bedingung, die insbesondere die elektronischen Komponenten vor große Herausforderungen stellen.
 
Keine Rotation und kein Druck nötig
 
Das zertrümmerte Gestein wird durch die Bohrspülung an die Oberfläche gefördert. Die Elektroden, die nicht rotieren und nur lokal auf dem Gestein auflegen, bestehen bisher aus konventionellem Baustahl. Bisher haben die Wissenschaftler bei ihren Versuchen mit Granit daran kaum Materialverschleiß festgestellt.
 
Das Bussystem hat im Versuchsaufbau eine Leistung von 20 kW. Für große Bohranlagen rechnet man mit einigen 100 kW Leistung. Die Prognosen für den Bohrfortschritt liegen bei mindestens 1 m/h, die für die Standzeit des elektrischen Bohrkopfes bei etwa 350 Stunden.
 
Mit der Methode sollen sich insbesondere die Bohrkosten für die Tiefengeothermie deutlich reduzieren lassen. So kann der ständige teure Aus- und Wiedereinbau des mehrere Kilometer langen Bohrgestänges zum Auswechseln stumpfer Meißel beim Elektro-Impuls-Verfahren entfallen. Insgesamt will man damit die Kosten für tiefe Geothermalbohrungen im Hartgestein so weit senken, dass die Nutzung von Erdwärme zur umweltfreundlichen Erzeugung von Wärme und Strom wirtschaftlich wird.

Autor: Armin Müller