Abstract
Die Energiewende stellt eine große technische und gesellschaftliche Herausforderung dar. Fossile Energieträger wie Öl und Gas werden auch in den kommenden Jahrzehnten eine wichtige Säule der globalen Energieversorgung darstellen. Diese müssen jedoch langfristig durch emissionsfreie Arten der Energiegewinnung ersetzt werden. Eine besonders für die Grundlast interessante Möglichkeit ist dabei die Nutzung von Erdwärme. Mithilfe von Tiefbohrungen können so ganze Quartiere geheizt und Fernwärmenetze gespeist werden.
Die für die Exploration von Öl- und Gaslagerstätten nötigen Tiefbohrungen werden bislang fast ausschließlich in Sedimentgestein abgeteuft. Die existierenden Bohrwerkzeuge sind darauf optimiert und arbeiten wirtschaftlich. Für eine flächendeckende Versorgung mit tiefer Geothermie ist jedoch das Bohren im kristallinen Hartgestein von großer Bedeutung. Mit den konventionellen Tiefbohrwerkzeugen werden hier nur geringe Bohrgeschwindigkeiten erreicht. Somit verursachen die Bohrungen hohe Kosten und machen solche Geothermieprojekte bislang i.d.R. unwirtschaftlich. Neuartige Bohrwerkzeuge und –methoden sind hierfür gefragt.
Wenn es um die Zerstörung harter Gesteine geht, ist drehschlagendes Bohren in der Flachbohrtechnik lange etabliert und funktioniert hervorragend. In Steinbrüchen und Bergwerken, aber auch für flache Geothermieprojekte werden sogenannte Bohrhämmer bereits verwendet. Der Antrieb erfolgt dabei mit Druckluft oder Klarwasser. Die für das sichere Abteufen einer Tiefbohrung so wichtige Bohrspülung ist allerdings feststoffhaltig, was existierende Schlagwerke in kurzer Zeit zerstört. Deshalb wird an die TU Freiberg seit Jahren an alternativen Methoden geforscht, wie Untertagebohrhämmer in der Tiefbohrtechnik angetrieben werden können. Als vielversprechend haben sich indirekte Antriebe erwiesen, bei denen die Bohrspülung nur mit einem Bohrmotor nicht aber dem Schlagwerk in Kontakt kommt. Mit diesem Ansatz kann die Verschleißproblematik direkter Antriebe vermieden werden. Die aktuelle Forschungsphase befasst sich mit dem Prototyp eines ölhydraulisch angetriebenen Schlagwerkes. Im Rahmen des WebSeminars wird zunächst die Funktionsweise erläutert. Außerdem werden aktuelle Herausforderungen und Ergebnisse der Erprobung aufgezeigt.
