Das Projekt "Teilprojekt : Entwicklung und Aufbau eines Demonstrator Bohrkopfes und Versuchsstand für das LaserJetDrilling in Festgesteinen - BHA for LJD - I" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bochum, International Geothermal Centre durchgeführt. Im Projekt LaserJetDrilling -LJD- wird eine neue Bohrtechnologie entwickelt, die eine deutlich günstigere und schnellere Erzeugung von Tiefenbohrungen in Festgesteinen, z.B. für Geothermie, ermöglicht. Die Technologie ist relativ verschleißfrei und verspricht aus ersten Versuchen min. eine 2 - 4 fach höhere Vortriebgeschwindigkeit gegenüber konventionellen Bohrverfahren. LJD kann damit helfen, Kosten und Zeit für die Markterschließung erneuerbarer Energien zu reduzieren. Beim LJD werden zwei Verfahren miteinander kombiniert. Einerseits das Bohren mit Hochdruckwasserstrahl, in der Industrie bereits lange als Jetting zum Schneiden, oberflächlichen Abtragen und letztlich auch zum Bohren bekannt, und der LASER Schneidtechnik, welche ebenfalls in der Industrie seit vielen Jahren bekannt ist und dort standardmäßig eingesetzt wird. Diese Laser Technik wird beim LJD erstmalig als energielieferndes, thermisches Verfahren kombiniert mit Wasserstrahltechnik aus dem GeoJetting Bohren, also eine Symbiose aus Wasser- und Laserstrahlbohren. Die inhaltlichen Schwerpunkte der HSBO / GZB liegen nach Festlegung der Systemgrößen für das LJD in der Bearbeitung, Herstellung und Tests der bohrtechnisch relevanten, mechanisch / technischen Teile für dieses neue Verfahren. Die Laser Technik kommt von den Partnern IPT und IPG. Die Entwicklung, Konstruktion und Adaption der Bohrtechnik passend zur Lasersystemtechnik, incl. Design, Herstellung und Betrieb der LJD Bohrköpfe und -technik, incl. der Infrastruktur für umfangreiche Versuche, liegt in der Verantwortung der Hochschule Bochum / GZB. Dort im Bohrtestfeld und in den Labors wird diese LJD Technik entsprechend zusammengebaut, angewandt und bewertet werden.
Das Projekt "Untersuchung ueber die Fortfuehrung und Orientierung der FE-Arbeiten zur in-situ-Umwandlung von Steinkohle nach 1987" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsgesellschaft Kohlegewinnung Zweite Generation durchgeführt. Die geplante Studie umfasst schwerpunktmaessig die nachfolgend aufgefuehrten Aufgabenpakete: 1. Zusammenfassung und Bewertung der Ergebnisse der Feldversuche von Thulin 2. Zusammenfassende Beurteilung aller sonstigen UCG-Experimente weltweit 3. Technisch-wirtschaftliche Rahmenbedingungen 4. Gesetzliche Randbedingungen und Auflagen sowie Umweltaspekte 5. Energiewirtschaftliches Potential 6. Energiepolitische Aspekte und Zeitrahmen 7. Extrapolation von Thulin auf groessere Teufen 8. Wert der Entwicklung fuer die allgemeine Kohleforschung und andere Technologien 9. Vorschlaege fuer ein zukuenftiges Forschungsprogramm und eine europaeische Zusammenarbeit. Beim heutigen Kenntnisstand ist der Prozess der Untertage-Vergasung grundsaetzlich als realisierbar, durchfuehrbar und beherrschbar anzusehen. Basierend auf den bisher erzielten Stand der Kenntnisse und den wirtschaftlichen Perspektiven der Untertage-Vergasung erscheint es aus Sicht des BMFT und der K2G sinnvoll, diese Forschungslinie zum jetzigen Zeitpunkt nicht zu verlassen. Aufgabe der K2G ist es, Wege zu finden, die Forschungsaktivitaeten zur Untertage-Vergasung im internationalen und besonders im europaeischen Rahmen weiterzufuehren.
Das Projekt "Entwicklung und Bau eines rotierenden, hydraulischen DTH Hammer Bohrsystems für (geothermische) Tiefenbohrungen mittels Coiled Tubing oder Bohrgestänge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bochum, Bochum University of Applied Sciences, Institut für Wasser und Umwelt, Labor für Geothermie und Umwelttechnik durchgeführt. 1.Vorhaben: Ohne den massiven Ausbau der petrothermalen Geothermie können die politischen Ausbauziele des Landes und der EU der Erneuerbaren Energien nicht realisiert werden. Deshalb sind kleinräumige, gut kontrollierbare EGS-Verfahren zu entwickeln. Dazu bedarf es neuer, innovativer Bohrverfahren, welche leistungsstark, sicher und zielgerichtet arbeiten können, um diese Erschließungstechniken der Reservoire zu optimieren. Die bisher verfügbaren Bohrwerkzeuge der Öl- Und Gasindustrie sind zu langsam und haben schlechte Standzeiten (Bohrungen im Festgestein). Die DTH Hammerbohrtechnik, welche seit einigen Jahrzehnten der verbreitete Standard ist für oberflächennahe Bohrungen (kleiner als ca. 300 m), bietet hier von der Bohrgeschwindigkeit und Effizienz ganz andere Möglichkeiten. Diese DTH Hammertechnik muss aber a.) tiefen- und geologieunabhängig sein, d.h. bis in große Tiefen effizient arbeiten, und b.) an Coiled Tubing Bohranlagen funktionieren. Da dies physikalisch nicht mit einem luftbetriebenen Hammer funktionieren kann, ist die Entwicklung der DTH Wasserhammerbohrtechnik der Schlüssel zu den tiefen, geothermischen Lagerstätten der Zukunft. 2.Arbeitsplan: - Bohrdaten von bestehenden DTH Wasserhämmern auswerten - Neukonstruktion / Umbau / Ankopplung Mudmotor - Optimierung DTH Mudhammer - Kopplung Rotationseinheit - Auslegung Rotierender DTH Mudhammer - Entwicklung Bohrkrone - Abschließende Tests - Kleinserie rotierender CT-GeoHammer
Das Projekt "Teilvorhaben: Bohrkopf, Transformator und Test" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Mechatronischen Maschinenbau, Professur für Baumaschinen durchgeführt. Die Senkung der Kosten für die Bohrungen bis ins kristalline Grundgebirge trägt maßgeblich zur Wirtschaftlichkeit von Geothermieprojekten bei. Das Elektroimpulsverfahren (EIV) bietet eine energieeffiziente und verschleißfreie Alternative zu den konventionellen Werkzeugen. Im Rahmen der bisherigen Forschung wurde ein Bohrkopf, bestehend aus Stoßspannungsquelle (bis 600 kV) und Bohrelektroden für eine 12 1/4'-Bohrung umgesetzt und erfolgreich getestet. Das Ziel ist es nun, die entsprechende Imloch-Spannungsversorgung zu entwickeln und das Gesamtsystem unter In-Situ Bedingungen zu erproben. Ausgangspunkt ist die, auf den Ergebnissen der bisherigen Arbeiten basierende, Entwicklung von Elektroden für wasserbasische Spülungen. Parallel dazu wird das Gesamtsystem hinsichtlich der Spülungseigenschaften und einer möglichst gründlichen Bohrlochsohlenreinigung optimiert. Im Ergebnis entsteht der Prototyp des Bohrkopfes, der für die In-Situ-Tests eingesetzt wird. Anhand der Leistungsparameter des Prototyps wird die Spannungsversorgung entwickelt und umgesetzt. Die Spannungsversorgung besteht aus einem Bohrlochsohlenmotor der einen elektrischen Generator antreibt. Dessen elektrische Ausgangsspannung wird über einen zu entwickelten Transformator und Gleichrichter auf das für die Stoßspannungsquelle benötigte Gleichspannungsniveau umgewandelt. Hinzu kommt die Steuerungs- und Kommunikationstechnik, welche für den Einsatz unerlässlich ist. Die Komponenten werden an die Bedingungen einer 12 1/4' Bohrung und Temperaturen von bis zu 200 °C angepasst. Zur Entwicklung gehört zudem eine Testphase bei der die stabile Funktion und die Leistungsfähigkeit der Einzelkomponenten, Baugruppen und des Gesamtsystems nachgewiesen werden. Danach wird das System in einer Bohrung erprobt und dessen Leistungsfähigkeit in Versuchen nachgewiesen. Aus den gewonnenen Erkenntnissen wird am Ende des Projektes die Wirtschaftlichkeit abgeschätzt. Der bisherige Stand zeigt mögliche Einsparungen von bis zu 30%.
Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung einer Multi-kW-Laserstrahlquelle für das Gesteinsbohren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IPG Laser GmbH durchgeführt. Ziel des Projekts LaserJetDrilling ist die Entwicklung eines neuartigen Bohrverfahrens, mit dem eine flächendeckende Strom- und Wärmegewinnung aus Tiefer Geothermie in Deutschland realisiert werden kann. Hierfür wird ein neuartiges Bohrverfahren entwickelt, welches zur Steigerung der Vortriebgeschwindigkeiten hochenergetische Laserstrahlung verwendet. Ziel der IPG Laser GmbH ist die Entwicklung und Fertigung einer Multi-kW-Laserstrahlquelle. Ziel dieser Entwicklung ist eine Quelle, mit der erstmals Laserstrahlung von 30 kW optischer Leistung in einen Wasserstrahl eingekoppelt werden kann. Zur Umsetzung dieses Ziels sind umfangreiche Entwicklungsarbeiten in den Bereichen Leistungsmodulation, Fasersteckerdesign und Sicherheitseinrichtungen notwendig. Im Teilvorhaben der IPG Laser GmbH wird eine Laserstrahlquelle entwickelt, deren Eigenschaften auf die Anforderungen des wassergeführten Laserstrahlbohrens angepasst sind. Ein zu entwickelnder hochdynamischer Detektor soll zum Schutz der Strahlquelle vor Zerstörung die rückflektierte Strahlung bei der Einkopplung des Laserstrahls in Wasser erfassen und bei Erreichen eines gewissen Schwellwertes die Strahlquelle abschalten bzw. die reflektierte Strahlung in einen Absorber ablenken. Weitere Entwicklungsarbeit ist im Bereich des Fasersteckers notwendig. Die Genauigkeit aktueller Faserstecker ist nicht ausreichend, um einen Laserstrahl innerhalb eines Bohrkopfs in einen Wasserstrahl kleinen Durchmessers einzukoppeln. Hierfür ist die Sonderentwicklung eines Fasersteckers mit hochgenau ausgerichteter Faser notwendig. Weiteres Entwicklungsziel ist die Entwicklung einer angepassten Laserleistungsmodulation zur Erzielung einer möglichst kurzen Bestrahlungsdauer. Hier gilt es in Vorversuchen zu prüfen, inwiefern die Modulationsfrequenz Einfluss auf die Einkopplung des Laserstrahls in den Wasserstrahl und auf das Abtragsergebnis am Gestein hat.
Das Projekt "Definition der Aufgaben und Ziele neuer Feldprojekte zur In-Situ-Umwandlung von Steinkohle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsgesellschaft Kohlegewinnung Zweite Generation durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt: Konzeptionierung eines Demonstratorbohrkopfes zum Bohren im Festgestein" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Herrenknecht Vertical GmbH durchgeführt. Ziel des Projekts LaserJetDrilling ist die Entwicklung eines neuartigen Bohrverfahrens, mit dem eine flächendeckende Strom- und Wärmegewinnung aus Tiefer Geothermie in Deutschland realisiert werden kann. Hierfür wird ein neuartiges Bohrverfahren entwickelt, welches zur Steigerung der Vortriebgeschwindigkeiten hochenergetische Laserstrahlung verwendet. Die Laserjetdrilling-Technologie bietet für Herrenknecht Vertical als Hersteller und Betreiber von Tiefbohrsystemen die Möglichkeit, Bohrungen schneller abzuteufen als beim konventionellen Bohren. Bei positivem Projektverlauf könnten die Bohrkosten, welche ca. 70% der Gesamtkosten in Tiefengeothermieprojekten ausmachen, um ein vielfaches reduziert werden. Herrenknecht Vertical definiert als Verwerter des LaserJetDrilling-Bohrkopfs die prozess- und systemseitigen Anforderungen, führt die Konstruktion des Bohrkopfes durch und ist Leiter des AP 9 für die technologische und wirtschaftliche Bewertung zuständig. Im Arbeitspaket 1 werden grundsätzlich die Rahmenbedingungen des LJD Bohrprozesses festgelegt. Die Konzepterstellung eines Bohrkopfes mit LaserJet Technologie entsteht in enger Zusammenarbeit mit den beteiligten Projektpartnern. Für das AP 7 wird Herrenknecht Vertical die Konstruktion des Bohrkopfes durchführen, welcher vor dem Zusammenbau durch das GZB vom IPT auf dessen Strömungsmechanik überprüft wird. Anschließend wird nach der Zusammenführung und Adaption der einzelnen Technologien in einen Bohrkopf geprüft und optimiert. Die Prüfung erfolgt unter atmosphärischen Bedingungen bei dem das Konzept auf die Funktionalität überprüft werden kann. Im AP 9 erfolgt die technologische Bewertung der LJD Technologie und einer potentiellen Markteinführung. Hier wird das Design unter Lagerstätten Bedingungen getestet um dessen Effizienz und Brauchbarkeit im Bohrloch analysieren zu können. Die Auswertung dieser Ergebnisse hilft das zukünftige Potenzial dieser Technologie abschätzen zu können.
Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung eines Optikmoduls für das wasserstrahlgeführte Laserbohren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie durchgeführt. Ziel des Projekts LaserJetDrilling ist die Entwicklung eines neuartigen Bohrverfahrens, mit dem eine flächendeckende Strom- und Wärmegewinnung aus Tiefer Geothermie in Deutschland realisiert werden kann. Hierfür wird ein neuartiges Bohrverfahren entwickelt, welches zur Steigerung der Vortriebgeschwindigkeiten hochenergetische Laserstrahlung verwendet. Das Fraunhofer IPT entwickelt im Rahmen des Projektes das Optikmodul mit wasserstrahlgeführter Laserstrahlung, das in einen konventionellen Bohrkopf integriert wird. Durch die Bestrahlung des Gesteins mit hochenergetischer Laserstrahlung wird ein deutlich höherer Bohrfortschritt erwartet als bei konventionellen Bohrverfahren. Der den Laserstrahl ummantelnde Wasserstrahl wird benötigt, um die Laseroptiken vor Verunreinigungen im Bohrloch zu schützen. Die größte technologische Herausforderung liegt in der Einkopplung des Laserstrahls in den Wasserstrahl. Für Mikroanwendungen (Düsendurchmesser kleiner als 100 Mikro m) ist dies bereits Stand der Technik. Für Makroanwendungen wie Gesteinsbohren ist dieser Ansatz bisher nicht umgesetzt worden. Im Rahmen des Projektes LaserJetDrilling wird ein Optikmodul in einen konventionellen Bohrkopf mit einem wassergeführten Laserstrahl integriert. Zur Umsetzung dieses Ansatzes ist die Entwicklung einer Laserstrahlquelle mit angepassten Strahleigenschaften (IPG) sowie einer speziellen Wasseraufbereitung und -förderung (KAMAT) notwendig. Diese Entwicklungen sind Kernkomponenten des optischen Systems, welches vom IPT entwickelt wird. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme des optischen Systems erfolgt die Integration des Optikmoduls in den Bohrkopf. Abschließend wird der Demonstratorbohrkopf mit integriertem Optikmodul an einem Prüfstand des GZB getestet und die Technologie evaluiert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Gehäuse und Verbindungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BAUER AG durchgeführt. Das Elektroimpulsverfahren (EIV) bietet auf Grund seiner nahezu verschleißfreien und energieeffizienten Arbeitsweise eine Alternative zur konventionellen Bohrtechnik. Der Abtrag des Gesteins wird durch elektrische Entladungen im Inneren des Gesteins erreicht. In den durch das BMU/BMWi geförderten Vorhaben 'Vortriebssystem zur Herstellung von tiefen Geothermiebohrungen im Festgestein mittels Elektroimpulsverfahren (EIV)' (FKZ. 0327664) und 'Entwicklung und Erprobung eines EIV-Bohrkopfes für Tiefengeothermie' (FKZ. 0325253) wurde die Technologie bis zu einem Prototypen im Labor weiterentwickelt. Ziel des geplanten Vorhabens ist es nun, die Spannungsversorgung für diesen Prototyp zu entwickeln und somit ein EIV - Bohrsystem entstehen zu lassen, das unter In-Situ-Bedingungen getestet wird. Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden folgende Komponenten bzw. Ergebnisse entstehen: - Abbauelektroden für den Einsatz in wasserbasischen Spülungen - Bohrkopfprototyp für die Bohrversuche - Spannungsversorgung für den Bohrkopf im Leistungsbereich von 20 kW - Steuerungstechnik für den EIV -Bohrkopf - Casestudy zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit.
Das Projekt "Teilprojekt: Konzeptionierung und Entwicklung der Druckerzeugung incl. Wasseraufbereitung für einen LaserJetDrilling Bohrprozeß" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KAMAT GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Projekts LaserJetDrilling ist die Entwicklung eines neuartigen Bohrverfahrens, mit dem eine flächendeckende Strom- und Wärmegewinnung aus Tiefer Geothermie in Deutschland realisiert werden kann. Hierfür wird ein neuartiges Bohrverfahren entwickelt, welches zur Steigerung der Vortriebgeschwindigkeiten hochenergetische Laserstrahlung verwendet, die zum Schutz der Optik vor Verschmutzung in einen Wasserstrahl eingekoppelt wird. An die Wasserstrahlführung werden hohen Anforderungen hinsichtlich Druckstabilität, Homogenität und Reinheit gestellt. Die KAMAT Pumpen GmbH & Co. KG entwickelt und fertigt das hierfür benötigte Equipment zur Druckerzeugung und Wasseraufbereitung. Im Teilvorhaben der KAMAT Pumpen GmbH & Co. KG wird eine Druckerzeugung und Wasseraufbereitung für den LaserJetDrilling-Ansatz entwickelt und gefertigt. Notwendige Ausgangsdaten für die Auslegung der Pumpenkomponenten sind die beim assoziierten Partner Synova für Mikroanwendungen vorhandenen Informationen (Druck, Durchfluss, Reinheitsgrad) und Erfahrungswerte im Bereich Druckerzeugung und Wasseraufbereitung. Die Informationen werden auf Grundlage eines Kooperationsvertrages dem LaserJetDrilling-Konsortium zur Verfügung gestellt. Die Konzeptionierung des Pumpen- und Wasseraufbereitungsequipments für den LaserJetDrilling-Ansatz stellt den ersten Schwerpunkt des Arbeitspaketes von KAMAT dar. Hierfür müssen die Kennwerte von Synova hochskaliert werden, so dass eine Wasserstrahlführung von multi-kW-Laserstrahlung ermöglicht wird. Im Anschluss wird die Fertigung und Beschaffung der hierfür notwendigen Komponenten vorbereitet und umgesetzt. Abschließend erfolgt die Inbetriebnahme der Druckerzeugung und Wasseraufbereitung am LaserJetDrilling-Prüfstand.
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