Forschungsprojekt zu Geothermiebohrungen gestartet

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert ein dreijähriges Vorhaben am Institut für Technische Mechanik (ITM) und am Drilling Simulator Celle (DSC) der TU Clausthal mit 300.000 Euro.

Erneuerbare Energie nimmt seit Jahren eine wichtige Rolle auf dem Strommarkt ein. Dennoch ist deren Anteil im Wärmesektor weiterhin recht gering. So ermittelt das Umweltbundesamt aktuell einen Anteil erneuerbarer Energien von rund 15 Prozent am deutschen Endenergieverbrauch für Wärme und Kälte. Es wird erwartet, dass die bisher dominierenden fossilen Energieträger zu einem großen Teil von dem vorhandenen geothermischen Potenzial abgelöst werden. Doch was genau ist unter einer Geothermiebohrung zu verstehen? Sie beschreibt einen Prozess, bei dem deutlich mehr als 1000 Meter tief gebohrt wird. Aus der Tiefe kann in der Folge Wärme für Kommunen und lokale Energieversorger gewonnen werden.

Durch den Einsatz numerischer Methoden aus der Strömungsmechanik sollen in dem Forschungsprojekt am DSC und ITM der TU Clausthal weitere Beiträge zur Kostenreduktion von Geothermiebohrungen entwickelt werden, die weiterhin der entscheidende Faktor für die Wirtschaftlichkeit geothermaler Projekte sind. Im Zentrum steht der Transport des Bohrkleins, welcher mittels geeigneter Methoden für die beim Tiefbohren typischen Bedingungen modelliert werden muss. Diese Bedingungen können zum Beispiel hohe Drücke und Temperaturen, der Einsatz von Bohrspülungen mit komplexen Fließeigenschaften und Strecken von mehreren Kilometern Länge bei variablen Umgebungsbedingungen sein.

Das von Professor Gunther Brenner, Vorstandsvorsitzender des DSC, geleitete Projekt greift langjährige Vorarbeiten des Instituts für Technische Mechanik zur Grundlagenanalyse des Partikeltransports in Flüssigkeiten unter Einsatz modernster Berechnungstechniken auf. Diese Methoden werden bezogen auf den Bohrkleintransport erweitert und anhand experimenteller Daten validiert. Damit wird es möglich sein, bisher nicht erfasste Effekte von Sekundarströmungen oder dem Fließverhalten der Bohrspülung auf den Partikeltransport zu quantifizieren. Das vorliegende Projekt wird zur Klärung und besseren Quantifizierung der hydrodynamischen Prozesse für den Tiefbohrprozess beitragen. Die im Projekt erzielten Ergebnisse sind jedoch grundlegender Natur: Sie lassen sich grundsätzlich auch auf andere Technologiefelder mit vergleichbaren Fragestellungen übertragen, etwa der Papierverarbeitung, Abwasserbehandlung oder Lebensmitteltechnik.

 

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Durch die Grundlagenanalyse des Partikeltransports in Flüssigkeiten können bisher nicht erfasste Effekte von Sekundarströmungen auf diesen bestimmt werden. Foto: TU Clausthal