Fraunhofer IEG entwickelt Reinigung für Tiefbohrungen

Die tiefe Geothermie könnte ein Viertel des Wärmebedarfes in Deutschland decken. Schon heute nutzen Betreiber tiefe Thermalwasserbrunnen im Großraum München, in Paris oder in den Niederlanden. Regelmäßig lagern die mineralreichen Wässer jedoch Ausfällungen an Bohrloch- und Rohrwandungen ab. 

Ablagerungen senken die Effizienz

Ausfällungen aus heißem Thermalwasser entsprechen bekannten Phänomenen wie Tropfsteinen in Höhlen, Sintern an Wasserquellen, Kalkflecken am Fenster oder dem sprichwörtlichen „verkalkten Heizstab“ von Spül- und Waschmaschine. Gelöste Bestandteile des Wassers werden zum Feststoff, wenn sich Temperatur oder Druck ungünstig ändern. In technischen Anlagen wie geothermischen Heizwerken beeinträchtigen sie die Funktion und Effizienz und verursachen Wartungs- und Ersatzteilkosten. Die Entfernung mit klassischen Methoden führt zu Ausfallzeiten und Stillständen des Betriebes.

Fraunhofer IEG entwickelt eine Reinigungstechnik, die solche Ausfällungen unter minimalem Anlagenstillstand auch bei hohen Temperaturen aus den Bohrungen austrägt. 

"Durch leicht anwendbare Technologie wollen wir die Effizienz der geothermischen Energiegewinnung steigern", erklärt Volker Wittig, Projektleiter am Fraunhofer IEG. "Die zuverlässige Integration der Energieform Geothermie in den europäischen Energiemarkt hilft es, Wertschöpfung zukunftsfest und regional zu gestalten."

Projekt will sicheres Verfahren entwickeln

Das Verbundforschungsprojekt Rosiger entwickelt dieses neue Verfahren zur kontinuierlichen Entfernung mineralischer Ablagerungen (Scaling) für und in tiefen Geothermiebohrungen. Scaling zählt zu den zentralen betrieblichen Herausforderungen der tiefen Geothermie.

Das ist Coiled-Tubing

Im Projekt steht die sogenannte Coiled-Tubing-Technologie im Zentrum. Klassisch nutzt man ein starres, fortlaufend zu verschraubendes Bohrgestänge, um Werkzeuge im Bohrloch zu platzieren und zu betreiben. Im Coiled-Tubing wird kontinuierlich ein flexibles, aufgewickeltes Stahlrohr oder ein Flexschlauch eingesetzt. Das geschieht mittlerweile auch in großkalibrigen Bohrungen. Der Aufwand für den kontinuierlichen Betrieb der Technologie und die eigentliche Aufwältigung der Geothermiebohrungen sinkt deutlich. Im Idealfall lässt sich der Ab- und Austrag von Ablagerungen zukünftig in den laufenden Betrieb der Geothermieanlage integrieren.

Tests prüfen Abtrag und Austrag

Im Projekt identifiziert das Team die effizientesten und am besten kombinierbaren Abtrags- und Austragsmethoden von mineralischen Ablagerungen. Anschließend testet es ihre Kompatibilität mit der »Coiled-Tubing«-Technik. Labortests am Fraunhofer IEG dienen der Bewertung und Optimierung einzelner Komponenten.Im Rahmen zweier aufeinander aufbauenden Feldtests evaluiert das Projekt den Erfolg des Gesamtverfahrens in geothermischen Tiefbohrungen. Zudem wird das Verfahren beispielhaft im geologischen Untergrund des Malms, einer Kalkgesteinsschicht in Bayern, erprobt. Es kann jedoch auch in allen anderen Geologien angewendet werden.

Das entwickelte Verfahren könnte die Marktstandards für Tiefbohrungen verändern. Es eröffnet Möglichkeiten für deutliche Kosteneinsparungen und langfristig hohe Produktionsraten.