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

Optimierung einer Bohr- und Erschliessungstechnologie zur Gewinnung von Erdwärme

Geothermie ist eine essentielle und bisher noch sehr unterschätzte Ressource mit großem Potenzial, den Heiz-, Kühl- und Strombedarf der Zukunft wesentlich mit zu decken. Diese geothermischen Potentziale blieben aufgrund der kostspieligen und eher ungeeigneten Bohrverfahren jedoch weitgehend ungenutzt. Ziel des EU-finanzierten Projekts GeoDrill ist daher die Entwicklung optimierter Tiefbohrwerkzeuge und -prozesse, um die Bohrkosten wesentlich zu senken und damit die Nutzung  von Erdwärme zu erhöhen. Die GeoDrill Bohrtechnologie, basierend auf langlebigen Perkussionsantrieben, nutzt innovative DTH Bohrhämmer, die mit  3D-gedruckter Sensorik und Datenübertragung entlang des Bohrstrangs ausgestattet sind zur optimalen Kontrolle, Überwachung und Verbesserung der Steuerung aller Bohrprozesse in der Tiefe. Neueste Oberflächenbeschichtungen, u. a. auch mit Graphenen, erhöhen dabei die Verrschleißbeständigkeit und Lebensdauer aller enthaltenen Komponenten. Dadurch wird eine Reduzierung der Bohrkosten um bis zu 50% erwartet,  was wiederum Investitionen anregt und die Geothermie zu einer breiteren Nutzung verhilft. Weiterhin bildet die Geodrill Bohrtechnologie durch die darin integrierte Sensor- und vor allem auch Datenübertragungstechnik die Grundlage zum Aufbau und erfolgreichen Nutzung des Bohrberatungssystems »OPTIDRILL«, welches parallel im gleichnamigen EU Projekt entwickelt wird. 

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

Ziel

Die Geothermie ist immer noch die am wenigsten genutzte, erneuerbare Energiequelle, was u. a. an hohen Investitionskosten und langen Entwicklungszyklen liegt. Ein großer Teil (53%) der Kosten entfällt auf die Bohrungen und deren Zeitbedarf. GeoDrill zielt darauf ab, die Bohrkosten durch höhere ROP, bessere Bohrprozeßeffizienz und geringeren Ausfällen der Bohrwerkzeuge zu senken. Dieses geschieht einerseits durch die Entwicklung, Bau und Einsatz eines innovativen DTH Mud Hammers, welcher entsprechend hohe Bohrgeschwindigkeiten ermöglicht.  Dazu werden neben einem fluidischen Schaltelement auch neueste Oberflächenmaterialien und -technologien verwendet, um alle Bauteile verschleißbeständig und haltbarer zu machen. Dazu kommt Bauteilgerechte Fertigung mittels neuester 3D additiver Fertigung. Weiterhin werden kostengünstige und robuste 3D-gedruckte Sensoren und (Daten-) Kabel am Bohrwerkzeug und entlang der Oberfläche des gesamten Bohrstrangs während des Bohrens Echtzeitdaten mit hoher Bandbreite liefern können.  Damit lassen sich exakt die Geologie z. B. Härte der Gesteinsformation, Fließgeschwindigkeit der Spülung, Dichte, Temperatur usw. in Echtzeit anzeigen und aufzeichnen. 

Parallel laufen Strömungssimulationen in Kombination mit den ermittelten Sensormesswerten und einem wissensbasierten System,  um bei der Optimierung und momentaner Anpassung der augenblicklichen Bohrparameter und der Leistung des Bohrkleintransports sowie der Sicherheit zu helfen. Fraunhofers GeoDrill  DTH Bohrhammer mit seiner verbesserter Effizienz und Lebensdauer, Optimierung der Bohrparameter und CTP über neueste Sensoren und live Datentransport, geringere Ausfallzeiten aufgrund verschlissener Werkzeuge durch deren verbesserte Lebensdauer zusammen führen dazu, die Bohrgeschwindigkeit, Lebensdauer der Werkzeuge und Bohrprozeß via Sensorik zu verbessern, was alles zusammen zu einer reduzierten Bohrzeit bzw. Bohrkosten bis zu 60% führt.

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