Mit innovativem Bohrverfahren geothermische Energie erschließen
Geothermische Energie, die in den Gesteinen und im Wasser tief im Inneren der Erdkruste gespeichert ist, stellt eine potenzielle Goldgrube an erneuerbarer Energie dar. Während sich die Erde seit ihrer Entstehung vor über 4,5 Milliarden Jahren abkühlt, heizen die intensiven Temperaturen im Zentrum unseres Planeten weiter die innere Kruste auf. „Wir können auf diese Wärme zugreifen und sie anzapfen, Wasser in Dampf umwandeln und damit Turbinen Strom erzeugen lassen“, sagt der Leiter des Projekts ORCHYD, Naveen Velmurugan von Mines Paris PSL in Frankreich. Als weitere potenzielle Endanwendungen gelten die Bereitstellung von direkter Wärme zur Warmwasserbereitung sowie für industrielle Prozesse. Zu den wichtigsten Vorteilen zählen die Unabhängigkeit vom Wetter, während Witterungseinflüsse die Wind- und Sonnennutzung beeinflussen, und der kleine Fußabdruck für den Flächenverbrauch.
Geothermiequellen innerhalb der Erdkruste erreichen
Eine große Herausforderung besteht natürlich darin, diese tief in der Erdkruste verborgenen heißen geothermischen Quellen zu erreichen. „Mit jedem gebohrten Kilometer steigt die Temperatur um 20 bis 30 Grad Celsius“, merkt Velmurugan an. „Diese Unternehmung ist teuer und technisch anspruchsvoll.“ Das Team des in Frankreich von ARMINES koordinierten Projekts ORCHYD versuchte, dieses Problem mit der Entwicklung eines neuen Prototyp-Bohrverfahrens zu lösen, das speziell für den harten Granit unterhalb von 3 km konzipiert wurde. Das ist tiefer, als die Öl- und Gasindustrie normalerweise bohren muss. „Unsere Idee bestand darin, die beiden ausgereiften Technologien Hochdruckwasserstrahlen und Schlagbohren zu kombinieren, um dieses Ziel zu erreichen“, erklärt Velmurugan. In 4 km Tiefe ist der Druck von oben auf das Gestein sehr hoch, was das Bohren stark erschwert. Beim Projektprototyp erzeugt der Wasserstrahl eine umlaufende Rille um das harte Gestein, wodurch dazu beigetragen wird, diesen Druck abzubauen. Dadurch lässt sich das Gestein beim Schlagbohren leichter brechen, und es wird weniger Energie verbraucht.
Geothermische Energiegewinnung erschließen
Die Prototypentwicklung umfasste theoretische Studien und Labortests. Dank dem Zugang zur PSL-Versuchsanlage in Pau, Frankreich, konnte das Team Umgebungen in bis zu 4 km Tiefe innerhalb der Erdkruste nachbilden. „Wir konnten diese Anlage nutzen, um unser Verfahren anhand verschiedener Gesteinsarten und in unterschiedlichen Tiefen zu validieren“, erklärt Projektmitkoordinator Laurent Gerbaud. „Außerdem konnten wir beide Verfahren sowohl getrennt als auch zusammen erproben. Am Ende des Projekts war unser Prototyp fertig.“ Gerbaud zufolge waren die Ergebnisse sogar besser als erwartet. „Wir konnten den Bohrfortschritt um das Vierfache und die Bohreffizienz (unter Berücksichtigung des Energieverbrauchs) um das 24-fache steigern“, berichtet er. „Der wichtigste Erfolg ist, dass wir demonstrieren konnten, dass dieses Verfahren beim Bohren von hartem Granit hilfreich sein könnte, und dass es die Gewinnung von geothermischer Energie zulässt.“
Geothermie in den Energiemix Europas einbringen
Die nächsten Schritte umfassen eine weitere Verfeinerung der Technologie und praktische Erprobungen. „Wir haben viel darüber gelernt, was dieser Prozess beinhaltet und wie er funktioniert“, fügt Velmurugan hinzu. „Jetzt lautet unser Ziel, dass es noch viel weiter gehen soll.“ Langfristig hofft das ORCHYD-Projektteam, dem Sektor vorführen zu können, wie dieses Verfahren die Bohrzeit verkürzen und die Kosten senken kann. Dies hätte erhebliche Auswirkungen auf die Stromgestehungskosten geothermischer Energie, wodurch sie besser mit anderen erneuerbaren Energien wie Wind und Sonne in Einklang zu bringen wäre. „Auf diese Weise könnte dazu beigetragen werden, die Geothermie in den Energiemix Europas zu integrieren“, ergänzt Velmurugan. „Es muss investiert werden, aber das langfristige Potenzial ist gewaltig.“
Schlüsselbegriffe
ORCHYD, Geothermie, Energie, erneuerbar, Solar, Strom, Erde, Wetter
