Jeotermal sondajda sert kaya için yüksek güçlü lazer ile başarılı denemeler

Lazer uçlu matkap kuyudan çıkarken (Kaynak ve Telif Hakkı Fraunhofer IPT)

Cannur Bozkurt 30 Oca 2019

Almanya Aachen’de bulunan  Fraunhofer Üretim Teknolojisi  ve araştırma Enstitüsü  IPT, sondaj için yüksek güçlü lazer üzerine yapılan araştırmaları hakkında bildirimde bulundu.

Yerkabuğunun derinliklerine inildiğinde ortalama sıcaklık 100 metrede üç santigrat derece artar. Bununla birlikte derin jeotermal kuyularda matkaplar, sert kaya dahil çeşitli litolojiler ile karşılaşmakta,  bunların bir kısmı yalnızca düşük ilerleme oranları ile delinebilmekte ve matkap ucu daha hızlı yıpranabilmektedir. Bu durum, yatırımcıların  jeotermal projeler gerçekleştirmesini engelleyen yüksek maliyetlere yol açmaktadır. Bu nedenle Fraunhofer IPT, “LaserJetDrilling” araştırma projesindeki ortaklarıyla birlikte, sert kayalarda lazer destekli mekanik sondaj için bir yöntem geliştirdi ve saha denemelerinde başarıyla test etti.

Bu araştırma çabalarının, bir süre önce, Foro Energy adlı ABD merkezli bir şirket tarafından yapılanlara benzer olduğu varsayılmaktadır. Şirket, ABD’de ARPA-E programı kapsamında bazı araştırma fonlarını almıştı.

Fraunhofer’a göre, geliştirilen yeni üründe, araştırmacılar mekanik matkapları, enerjisini bir su jeti vasıtasıyla kayaya yönlendiren yüksek güçlü bir lazerle desteklediler. Böylece malzemeyi delme işleminden hemen önce zayıflatmak ve delici aletle mekanik olarak çıkarmayı kolaylaştırmak mümkün oldu. Su jeti, lazer ışınını sadece kayaya yönlendirmekle kalmamakta, aynı zamanda kirlenmeyi ve hassas lazer optiğinin zarar görmesini de önlemektedir.

Matkabın ilerleme hızını arttırmak ve kesici ucunu korumak için, sondaj yüzeyine  ilave enerji vermek gerekir. Artan derinlik ile birlikte, farklı ve genellikle öngörülemeyen malzemelerin işlenmesi gerektiğinden, lazer teknolojisi performansın esnek bir şekilde ayarlanması nedeniyle bir araç olarak özellikle  farklı litoloji geçişlerinde sondaj yapmaya uygundur.

Hibrit matkabın başarılı testleri

Aachen’dan araştırmacılar, Fraunhofer IPT’nin makine ve alet salonunda bir lazer ve 30 kilowatt’a kadar hafif bir çıktı elde edebilen bir kesme aletiyle bir test standı kurdular. Laboratuvar deneylerinde, proje ortakları süreci test etti ve gerçek uygulamaya aktarılması için hazırlıklar yaptı: 150 megapaskaldan daha sert taşlar, kumtaşı, granit ve kuvarsit, lazer tarafından % 80’e kadar zayıflatarak, daha rahat bir sondaj gerçekleşmesine olanak sağladı.

Bir sonraki adımda, mühendisler sondaj kulesi üzerindeki lazeri özel olarak geliştirilmiş bir delgi dizisinde kullandılar ve Uluslararası Jeotermal Merkez Bochum ile birlikte yeni aleti bir arazi denemesinde gerçekçi koşullar altında başarıyla test ettiler.

Araştırma projesinin geleceğinde, ortaklar sondaj işleminden geri dönüş almak için sondaj kuyusundaki değişikliklere daha iyi yanıt vermek amacıyla lazer gücünü daha iyi dağıtmak ve hibrid matkaba dijital sensörler eklemek istiyorlar.

Yenilenebilir enerji üretimi için uygun maliyetli jeotermal kuyuları, güçlü sondaj sistemi ile derin jeotermal kuyuların sondaj maliyetini azaltabilir ve tükenmez bir enerji kaynağı olarak jeotermal enerjiden yararlanılabilir. Bu enerji formu, enerji karışımındaki baz yükün bir kısmını ele geçirebilir ve fosil yakıtlara ve nispeten çevre dostu ve düşük riskli nükleer enerji ile karşılaştırıldığında güneş, rüzgar ve su gibi diğer yenilenebilir kaynakları tamamlayabilir.

Proje konsorsiyumu 

Fraunhofer Üretim Teknolojisi Enstitüsü IPT, AachenGZB Uluslararası Jeotermal Merkezi Bochum e.V.Herrenknecht Vertical GmbH, SchwanauIPG Lazer GmbH, BurbachKAMAT Pumpen GmbH & Co. KG, WittenSynova S.A. (Ortak ), Duillier, İsviçreLaserJetDrilling araştırma projesi Federal Ekonomik İşler ve Enerji BMWi Bakanlığı tarafından finanse edildi ve Projektträger Jülich (hibe numarası: 0325784A) tarafından denetlendi.

Fraunhofer IPT tarafından yapılan basın açıklamasını buradan görebilirsiniz.

Kaynak: ThinkGeoEnergy