GeoDRILL – Development of novel and cost-effective drilling technology for Geothermal Systems

Optimierung einer Bohr- und Erschliessungstechnologie zur Gewinnung von Erdwärme

Das Projekt GeoDrill zielt darauf ab, die Bohrkosten für geothermische Anlagen durch die DTH (Down-the-hole) Hammertechnologie zu senken, die Bohrüberwachung durch kostengünstige und robuste 3D-gedruckte Sensoren zu verbessern und die Lebensdauer der Komponenten durch fortschrittliche Materialien und Beschichtungen zu erhöhen. Projektkoordinator ist TWI Limited mit Sitz im Vereinigten Königreich, das Fraunhofer IEG überwacht die technische Koordination und ist an zwei Arbeitspaketen beteiligt. Federführend wird am Standort Bochum ein neuartiger Schlagmechanismus für den Bohrhammer entwickelt, integriert und in verschiedenen Szenarien getestet. Abschließend soll eine Testbohrung mit dem Gesamtsystem auf dem Fraunhofer IEG Bohrplatz abgeteuft werden. Insgesamt umfasst das Projektkonsortium 12 Projektpartner aus verschiedenen europäischen Ländern und die Projektdauer beträgt 52 Monate (seit dem 1. April 2019) mit einem Gesamtbudget von 4,9 Mio. Euro.

Bohrsimulator mit Autoklave
© Sascha Kreklau
Bohrsimulator mit Autoklave
mobile Bohranlage am Fraunhofer IEG zur Entwicklung von Bohrwerkzeugen
© Sascha Kreklau
mobile Bohranlage am Fraunhofer IEG zur Entwicklung von Bohrwerkzeugen

Forschungs- und Entwicklungsarbeit am Fraunhofer IEG

DTH-Hämmer arbeiten mit einem Kolben, der eine wechselnde Kraft auf die Bohrkrone ausübt, um das Gestein an der Bohrlochsohle zu erodieren und so die Bohrgeschwindigkeit zu erhöhen. Aufgrund dieser oszillierenden Interaktion zwischen Bohrkrone und Gestein wird diese Technologie als Hammerbohren bezeichnet. Die am Fraunhofer IEG in Bochum durchgeführten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten gliedern sich in drei Teile: die Entwicklung eines neuen Schlagmechanismus, die Umsetzung dessen in einem DTH-Prototyp und schließlich die Labor- und Feldtests des neu entwickelten Spülungshammers und weiter von Projektpartnern entwickelter Komponenten.

Die Bewegung des Hammerkolbens pendelt mit einer bestimmten Frequenz zwischen einem oberen Totpunkt (TD) und einem unteren Totpunkt (BD). Der am Fraunhofer IEG untersuchte DTH-Hammertyp verwendet ein statisches Ventilsystem zur Steuerung der Kolbenbewegung, das als hydraulische Weiche (engl. Fluidic Switch) bezeichnet wird. Für die konstruktive Optimierung des Perkussionsmechanismus wurde bei der Prototyp Entwicklung vorwiegend auf zwei verschiedene 3D-Druck Verfahren zurückgegriffen und so die Vorteile beider Technologien kombiniert.

Bei der Optimierung wurde in Zusammenarbeit mit Projektpartnern auch auf numerische und LES Simulationen zurückgegriffen. Erste Ergebnisse der Untersuchungen deuten auf einen zuverlässigen und resistenten Schlagmechanismus hin, der auch außerhalb der Bohrtechnik Anwendung finden könnte.

Wissenschaftliche Gebiete

Programme

Themen

LC-SC3-RES-11-2018 - Developing solutions to reduce the cost and increase performance of renewable technologies

Finanzierungsplan

RIA - Research and Innovation action;  EU H2020

Das Logo des Projektes GeoDrill
© GeoDrill
Das Logo des Projektes GeoDrill
Das Logo von dem Förderprogramm EU Horizon 2020
© Horizon 2020
Das Logo von dem Förderprogramm EU Horizon 2020