Lenkbarer Felsbohrer bohrt bergauf und in Kurven
Der Bau von Wasserkraftwerken bedeutet im Allgemeinen eine hohe Umweltbelastung. Ein Aspekt ist die Notwendigkeit, Umwelt vernichtende Straßen von unten nach oben im Tal bauen zu müssen. Eine Alternative zu solchen Straßen besteht darin, unten im Tal mit dem Bohren zu beginnen und nach oben zu bohren. Nichtsdestotrotz sind solche Bohrungen mit der derzeit im Einsatz befindlichen Ausrüstung, die oft bricht und verklemmt, schwierig. Reparaturen sind teuer und zeitaufwändig. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ECO-DRILLING wurde Ausrüstung entwickelt, die für solche Bohranwendungen geeignet ist. Das Konzept sieht eine neue Technologie vor, mit der ein 0,5 bis 1,5 Meter breiter Tunnel über lange Strecken in kontrolliert gekrümmten Wegen, auch nach oben, gebohrt werden kann. Das Team erarbeitete das Konzept bis zum Prototyp und den Vermarktungsphasen. Der Bohrer ist für das Bohren von Druckrohrleitungen vorgesehen, die wichtige Bestandteile von Wasserkraftwerken darstellen. Eine Druckrohrleitung leitet Wasser vom Einlass in einem Fluss oder einem Reservoir zur Generatorturbine im Kraftwerk. Das Bohrsystem des Projekts ist für Kraftwerke mit hohen Fallhöhen geeignet. Solche Anlagen arbeiten mit hohem Druck – aufgrund des steilen Winkels zwischen der Wasserquelle und der Turbine – und begrenztem Wasserfluss.
Elektrischer Bohrer
„Die Lösung von ECO-DRILLING beinhaltet einen Bohrmotor, der direkt am Bohrer angebracht ist“, erklärt Projektkoordinator Askjell Tonstad, Geschäftsführer beim Projektpartner NORHARD. „Dazu kommt ein nicht rotierender Bohrstrang, der die Reibung zwischen dem Bohrstrang und dem Gestein verringert.“ Dies hilft dem System, eine hohe Energieeffizienz zu erzielen. Da das System einen nicht rotierenden Bohrer verwendet, können die Kabel für die Energieübertragung und den Datenaustausch mit hoher Kapazität am Bohrstrang angebracht werden. Dadurch kann der Bohrkopf von einer Bedienperson an der Oberfläche bedient und gesteuert werden. In den Bohrkopf integriert ist ein laser-optisches Gyroskop, das erweiterte Positionierungs- und Navigationsmöglichkeiten ermöglicht. Die Genauigkeit der Steuerung liegt bei einem Meter pro gebohrtem Kilometer. Die Bedienperson kann also entlang vordefinierter Bewegungsbahnen, einschließlich Kurven, bohren. Im Rahmen des Projekts wurde auch ein effizientes Softwaresystem für die Überwachung, Steuerung und den Betrieb des Systems entwickelt.
Neue Möglichkeiten
Zu den weiteren Vorteilen des Systems ECO-DRILLING zählen die modulare Form, dank der es in Einzelteilen entlang von Basisstraßen oder per Helikopter transportiert werden kann. Diese Funktion eliminiert teure Straßeninfrastruktur, spart Kosten und minimiert die Auswirkungen auf die Umwelt. Die Forschenden haben sowohl die Technologie als auch die Betriebsleistung des Systems erheblich verbessert. Tests mit Prototypen zeigten einen größeren Bohrdistanzbereich und bessere Mobilität im Vergleich mit früheren Versionen. In Norwegen wurde der Bau vieler kleiner Wasserkraftwerke geplant. Mit der ECO-DRILLING-Technologie werden sie nun technisch, wirtschaftlich und ökologisch machbar. „Wir planen, von der Situation zu profitieren, um Kapazität aufzubauen und unsere bisher schon gute Position in diesem Markt weiter auszubauen und diese Plattform in unserem weiteren Internationalisierungsprozess zu nutzen“, ergänzt Tonstad. Das Team verhandelte für die Lieferung einer kompletten Bohreinheit einen Sechsjahresvertrag mit einem der großen norwegischen Unternehmen für Bau und Betrieb von kleinen Wasserkraftwerken. Mit dem Bau der neuen Einheit wird unmittelbar nach dem Projekt im Jahr 2020 begonnen. Zusätzlich planen die Forschenden, die Technologie in anderen Märkten für Tunnelbau und Untergrundinfrastruktur einzuführen, zum Beispiel Fernwärme, Untergrundkabel, Wasserversorgung und Abwasser. Der Bau umweltfreundlicher Wasserkraftwerke wird die erhöhte Produktion von sauberer Wasserkraft fördern. Die EU wird dadurch in die Lage versetzt, ihre Ziele im Bereich der erneuerbaren Energien zu erreichen.
Schlüsselbegriffe
ECO-DRILLING, Bohren, elektrisch, nach oben, Wasserkraft, Druckrohrleitung, lenkbar, geringe Auswirkungen, Kurven, hydroelektrisch
