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Elektro-Impuls-Verfahren (Bohrtechnik)

Schema des EIV-Wirkmechanismus. Quelle: Anders

Das Elektro-Impuls-Verfahren (EIV) geht einen neuen Weg, um das Gestein aus der Formation zu lösen. Dies lässt höhere Bohrgeschwindigkeiten im Hartgestein erwarten. Der gesteinszerstörende Effekt beruht auf elektrischen Hochspannungsentladungen, die durch das Gestein geleitet werden. Zwei Elektroden stehen in losem Kontakt mit der Bohrlochsohle und sind von einer möglichst gering leitfähigen Bohrspülung umgeben.
Bei einer genügend kurzen Anstiegszeit von unter 120 ns (Bsp. Granit-Wasser; Werte sind gesteins- und bohrfluidabhängig) des elektrischen Feldes von 480 kV ist die Durchschlagfestigkeit der Bohrspülung höher als die des Gesteins, wodurch die Spannungsimpulse („Blitze“) zwischen den zwei Elektroden durch das Gestein geleitet werden.
Durch die schlagartige Temperatur- und Druckerhöhung im Durchschlagskanal wird die Zugfestigkeit des Gesteins überwunden. Da diese nur ca. 1/10 der Druckfestigkeit beträgt, wird beim Einsatz des EIVs unter normalen Bedingungen eine sehr geringe spezifische Energie von 100 - 200 J/cm³ für die Gesteinszerstörung benötigt, wohingegen für das drehende Bohren (Rotary-Bohren) eine spezifischen Energie von 600 - 950 J/cm³ erforderlich ist [BIELA et. al.]. 

Anwendung in der Geothermie

Insbesondere bei der Erschließung petrothermales Potenziale kommt dem Bohren in Hartgestein eine herausragende Rolle zu. Die KW-Industrie hat hier nur geringe Erfahrung und kostengünstige Tiefbohrtehnik für Hartgestein ist praktisch neu zu entwickeln. Hier kann EIV neben anderen Ansätzen eine bedeutende Rolle spielen.

Literatur

Anders, Erik, Franziska Lehmann: Elektro Impuls Technologie: Effizienter durchs Hartgestein. In: DGK (2017) 

BIELA, J.; et. al.:: Solid State Modulator for Plasma Channel Drilling. In: IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Nummer 16/ 4 (2009), S. 1099-2009