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Blitze statt Meißel

Mit einem neuen Bohrverfahren wollen sächsische Wissenschaftler der Tiefengeothermie zum Durchbruch verhelfen.

19.09.2017
Von Claudia Drescher

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att Meißel
Bohrtechnikprofessor Matthias Reich zeigt hier herkömmliche Bohrmeißel: einen Diamantkopfmeißel (l.) und einen Rollenmeißel. Mit einem neuen Verfahren will er die schnell verschleißenden Teile ablösen.

© dpa/Jan Woitas

Für das menschliche Auge kaum zu erfassen schießen 25 Blitze pro Sekunde auf die runde Betonscheibe in dem kleinen Wasserbecken. Das harte Gestein in dem Demonstrator zerbröselt bei einer elektrischen Spannung von 500 000 Volt im Nu. Nun soll das neue Bohrverfahren, das Freiberger und Dresdner Wissenschaftler entwickelt haben, auch in der Praxis zeigen, was im Labor bereits gelungen ist.

Mit dem sogenannten Elektro-Impuls-Verfahren wollen Matthias Reich und sein 15-köpfiges Team der Tiefengeothermie zum Durchbruch verhelfen. Anders als Öl oder Gas sitze die begehrte Erdwärme in Hartgestein wie beispielsweise Granit oder Gneis, erklärt der Professor für Bohrtechnik an der TU Bergakademie Freiberg.

Um Erdwärme aus der Tiefe zu gewinnen, werde bislang mit Meißeln gebohrt. Doch viel mehr als einen Meter pro Stunde schafften konventionelle Methoden nicht. Für ein fünf Kilometer langes Bohrloch würden so schnell zehn Millionen Euro fällig. „Das ist nicht nur langsam und aufwendig, auch der Verschleiß ist hoch“, erläutert der Forscher.

So müssten bei Bohrungen in Hartgestein alle ein bis zwei Tage die stumpfen Bohrmeißel gewechselt werden. Der Blitz-Bohrer hingegen arbeitet laut Reich berührungslos und damit verschleißfrei. Weil bisherige Verfahren extrem teuer seien, fehle der Industrie das große Interesse.

Genau das wollen die Wissenschaftler mit ihrem seit zehn Jahren laufenden Forschungsprojekt ändern. „Nach ersten Einschätzungen könnten wir Einsparungen von 20 bis 25 Prozent erreichen“, sagt Reich. Zudem soll der Blitz-Bohrer doppelt so schnell bohren wie ein Meißel. Die Blitze sprengen das Gestein gewissermaßen aus der Bohrlochsohle. Der ständige teure Aus- und Wiedereinbau des mehrere Kilometer langen Bohrgestänges zum Auswechseln stumpfer Meißel entfällt.

Nachdem sich das Verfahren bereits im Labor bewährt habe, steht nun bis Mitte Oktober der Feldversuch auf dem Campus der TU Freiberg an. „Das ist quasi ein erster Machbarkeitstest – wenn wir bis in eine Tiefe von 20 bis 30 Metern kommen, sind wir hochzufrieden.“ Dafür hat das Team eigens einen Bohrturm konstruiert und gebaut. Dieser erzeugt den Strom für die Blitze eigenständig über das zirkulierende Wasser, das wiederum benötigt wird, um das abgetragene Gestein aus dem Bohrloch zu befördern.

Von einer kommerziell einsetzbaren Lösung sei man aber noch weit entfernt, betont der Professor. Dennoch sei das Verfahren ein wichtiger Schritt in Richtung Energiewende. Denn der heiße Dampf aus der Tiefe könne im Gegensatz zu anderen alternativen Energieformen wie Solar- oder Windkraft rund um die Uhr und wetterunabhängig genutzt werden. Nach Reichs Einschätzung sind weitere fünf bis zehn Jahre erforderlich, bis das System praxistauglich ist. Neben der TU Freiberg sind an dem Projekt Wissenschaftler der TU Dresden – von der Professur für Baumaschinen am Institut für Fluidtechnik und vom Institut für Hochspannungstechnik – sowie sieben Industriepartner beteiligt. Gefördert wird die Forschungsarbeit unter anderem durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Demzufolge gab es zuletzt in Deutschland rund 30 Tiefengeothermie-Kraftwerke, die Mehrzahl davon aufgrund geologischer Besonderheiten im bayerischen Voralpenraum. (dpa)