Verbundprojekt: Entwicklung einer wasserstrahlgeführten Laserbohrtechnologie zur effizienten Erschließung geothermischer Ressourcen (LaserJetDrilling); Teilprojekt: Entwicklung einer Multi-kW-Laserstrahlquelle für das Gesteinsbohren
Zeitraum
2014-12-01 – 2017-11-30
Bewilligte Summe
861.225,23 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
0325784C
Leistungsplansystematik
Prospektion und Exploration geothermische Energie [EB1611]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE4)
Förderprogramm
Energie
Ziel des Projekts LaserJetDrilling ist die Entwicklung eines neuartigen Bohrverfahrens, mit dem eine flächendeckende Strom- und Wärmegewinnung aus Tiefer Geothermie in Deutschland realisiert werden kann. Hierfür wird ein neuartiges Bohrverfahren entwickelt, welches zur Steigerung der Vortriebgeschwindigkeiten hochenergetische Laserstrahlung verwendet. Ziel der IPG Laser GmbH ist die Entwicklung und Fertigung einer Multi-kW-Laserstrahlquelle. Ziel dieser Entwicklung ist eine Quelle, mit der erstmals Laserstrahlung von 30 kW optischer Leistung in einen Wasserstrahl eingekoppelt werden kann. Zur Umsetzung dieses Ziels sind umfangreiche Entwicklungsarbeiten in den Bereichen Leistungsmodulation, Fasersteckerdesign und Sicherheitseinrichtungen notwendig. Im Teilvorhaben der IPG Laser GmbH wird eine Laserstrahlquelle entwickelt, deren Eigenschaften auf die Anforderungen des wassergeführten Laserstrahlbohrens angepasst sind. Ein zu entwickelnder hochdynamischer Detektor soll zum Schutz der Strahlquelle vor Zerstörung die rückflektierte Strahlung bei der Einkopplung des Laserstrahls in Wasser erfassen und bei Erreichen eines gewissen Schwellwertes die Strahlquelle abschalten bzw. die reflektierte Strahlung in einen Absorber ablenken. Weitere Entwicklungsarbeit ist im Bereich des Fasersteckers notwendig. Die Genauigkeit aktueller Faserstecker ist nicht ausreichend, um einen Laserstrahl innerhalb eines Bohrkopfs in einen Wasserstrahl kleinen Durchmessers einzukoppeln. Hierfür ist die Sonderentwicklung eines Fasersteckers mit hochgenau ausgerichteter Faser notwendig. Weiteres Entwicklungsziel ist die Entwicklung einer angepassten Laserleistungsmodulation zur Erzielung einer möglichst kurzen Bestrahlungsdauer. Hier gilt es in Vorversuchen zu prüfen, inwiefern die Modulationsfrequenz Einfluss auf die Einkopplung des Laserstrahls in den Wasserstrahl und auf das Abtragsergebnis am Gestein hat.
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