hotToolKIT – Bohrlochwerkzeuge für die Tiefengeothermie
Geothermie ist eine grundlastfähige und regenerative Energiequelle, die überall verfügbar ist und ein nahezu unbegrenztes Potential besitzt. Das vorzufindende Temperaturniveau nimmt dabei mit der Bohrlochtiefe stetig zu und liegt in Mitteleuropa bei circa 3 °C pro 100 m Tiefe. Bohrungen bis 400 m werden der oberflächennahen Geothermie und ab 400 m der Tiefengeothermie zugeordnet. Das größere Wärmepotential ist folglich in der Tiefengeothermie vorzufinden. Das höhere Temperaturniveau in der Tiefengeothermie ermöglicht z. B. nicht nur die direkte Einspeisung der gewonnenen Wärmeenergie in ein Fernwärmenetz, sondern auch die wirtschaftliche Erzeugung von erneuerbarem Strom. Trotz der genannten Vorteile dieser Energiequelle ist ihr Anteil an der Energiebereitstellung bislang vernachlässigbar. Ein Grund dafür ist ein unzureichendes Management von technischen Risiken, was negative Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit geothermischer Energieerzeugung und eine mangelnde öffentliche Akzeptanz für die Technologie zur Folge hat. Dabei könnte die Geothermie einen wichtigen Baustein für das nachhaltige, erneuerbare Energiesystem der Zukunft darstellen. Durch direkte Wärmenutzung könnte ein großer Teil des Wärmebedarfs gedeckt werden und die gleichmäßige Stromerzeugung das Elektrizitätsnetz merklich entlasten und somit zur Netzstabilität beitragen.
Mit der Entwicklung der Systemplattform hotToolKIT am Institut für Automation und angewandte Informatik (IAI) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) wird an den genannten Problemen angesetzt, um das bis heute ungenutzte Energiepotential der Tiefengeothermie im Sinne der Energiewende 2050 auszuschöpfen. Mit spezialisierten Bohrlochwerkzeugen soll der Untergrund erforscht und die Qualitätskontrolle und -sicherung in der Tiefengeothermie erhöht und damit auch die gesellschaftliche Akzeptanz dieser Technologie gestärkt werden.
Das im Rahmen des Forschungsvorhabens entwickelte Know-how sowie die Bohrlochwerkzeuge selbst werden der Geothermiebranche zur Verfügung gestellt. Die Weiterentwicklung dieser Werkzeuge wird durch die Offenlegung definierter Schnittstellen, open-code und Systemgrenzen sichergestellt.
Die Systemplattform hotToolKIT umfasst die technologische Grundlage für die bedarfsgerechte Entwicklung von Bohrlochwerkzeugen, auch Bohrlochsonden genannt. Diese beinhaltet u. a. die Technologieentwicklung, den Sondenbau, die Design- und Auslegungsparameter, die Standardsensorik und -aktorik sowie die Dokumentation des Produktentwicklungsprozesses.
hotToolKIT
Die Videoinspektionssonde inliCAM ermöglicht mit drei Kamerasystemen eine radiale und axiale Aufnahme der Geothermiebohrung. Die Kommunikation und die Leistungsübertragung über das Wireline gewähren eine Steuerung der Aktoren sowie eine gleichzeitige Liveübertragung aller Kameraaufnahmen.
inliCAM aus hotToolKIT
Der Probennehmer inliSAMP ist eine Entnahmesonde für das Downhole-Sampling in der Tiefengeothermie. Mit einem neuartigen Probenentnahmeprozess kann eine In-situ-Thermalwasserprobe am gewünschten Ort zur gewünschten Zeit entnommen werden. Die Probe wird in der Sonde unter In-situ-Bedingungen bis ins Labor sicher verwahrt.
inliSAMP aus hotToolKIT