Um Erdwärme für Geothermie-Kraftwerke zu nutzen, wird tief in die Erdkruste gebohrt. Dabei steigt die Temperatur pro 100 Meter um etwa drei Grad an. Allerdings treffen die Bohrer bei tiefen Geothermiebohrungen auf unterschiedliche Materialien, darunter Hartgesteine. Diese lassen sich nur mit geringen Vortriebsraten bohren und verschleißen die Bohrkrone schnell. Das führt zu hohen Kosten, die Investoren oft davon abhalten, Geothermieprojekte tatsächlich umzusetzen. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen hat gemeinsam mit Partnern im Forschungsprojekt LaserJetDrilling ein Verfahren zum laserunterstützten mechanischen Bohren in Hartgestein entwickelt.
Bei dem neu entwickelten Verfahren haben die Forscher den mechanischen Bohrer um einen Hochleistungslaser ergänzt, dessen Energie anhand eines Wasserstrahls auf das Gestein geführt wird. So gelingt es, das Material unmittelbar vor dem Bohrprozess zu schwächen und den mechanischen Abtrag mit dem Bohrwerkzeug zu erleichtern. Der Wasserstrahl führt dabei nicht nur den Laserstrahl bis auf das Gestein, sondern verhindert gleichzeitig auch Verunreinigungen und Beschädigungen der empfindlichen Laseroptiken. Um die Vortriebsraten der Bohrkrone zu steigern und dessen Schneide zu schonen, ist es erforderlich, zusätzliche Energie in das Bohrloch einzubringen. Da bei zunehmender Bohrtiefe unterschiedliche und oft unvorhersehbare Materialen bearbeitet werden müssen, eignet sich der Laser als Werkzeug aufgrund der flexiblen Anpassung der Leistung besonders gut.
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