Blixtrande borrning på gång i Tyskland

Två universitet i Tyskland utvecklar sedan några år tillbaka en helt ny borrteknik, EIT, där starka, elektriska stötar används istället för traditionella borrkronor. Lyckas man kan det minska kostnaden väsentligt vid framför allt djupborrning för geotermi.

Vid borrning med elektropuls skickas 25 blixtar på vardera 600 000 volt i sekunden ner i
berget med hjälp av en borrkrona som byggs upp kring två elektroder med olika laddningar. Foto: Detlev Müller, TU Bergakademie Freiberg.

EIT står för Electric Impulse Technology och utvecklas av Tekniska Universitetet Bergakademie i Freiburg och Tekniska Universitetet i Dresden. Tekniken går i korthet ut på att generera mycket kraftiga elektriska impulser, i princip blixtar, för att krossa berg.

Hösten 2017 kunde forskarna lämna laboratoriet och för första gången testa tekniken i verkliga förhållanden med en borrigg man själva konstruerade.

Vid borrning med elektropuls skickas 25 blixtar på vardera 600 000 volt i sekunden ner i berget med hjälp av en borrkrona som byggs upp kring två elektroder med olika laddningar. Trycket och temperaturen som uppstår av blixtarna krossar berget och fraktionerna leds bort med hjälp av en icke-ledande borrvätska. Tekniken är särskilt lämpad i kristallint berg som granit och gnejs.

– Den fungerar även i sandsten och andra mjukare bergarter, men där är konventionell borrteknik mycket snabbare, säger Matthias Voigt, forskningsassistent på Tekniska Universitetet i Dresden.

Borrkronan som genererar blixtar på 600 000 volt. De vita ”tänderna” längst ut på borrkronan är elektroder med högspänning, de svarta ”tänderna” emellan är jordade elektroder. Mellan dessa krossas berget med hjälp av kraftiga elektriska impulser (blixtar). Foto: Detlev Müller, TU Bergakademie Freiberg.

Intressant vid geotermi

Den stora vinsten med elektropuls är att inga rörliga, mekaniska delar används. Inga borrkronor behöver bytas ut under borrningen vilket sparar mycket tid och pengar. Ju djupare borrning, desto mer tid och fler borrkronor sparas, varför tekniken kan bli intressant vid geotermiprojekt där man borrar flera kilometer ner i berget. På dessa djup kan ett byte av borrkrona ta upp mot ett dygn.

Men det finns utmaningar. Alla ingående delar i en elektropulsrigg måste klara temperaturer på upp till 200 grader Celsius och ett tryck på 1 000 bar.

– Vi vill också kunna använda vatten eller vattenbaserad slurry istället för oljebaserad, då det är mer miljövänligt. Men det ställer högre krav på tekniken, förklarar Matthias Voigt.

Nya fältborrningar 2019

Lyckas man få fram en borrigg som klarar verkliga förhållanden fullt ut tror forskarna att elektropulstekniken ska kunna borra med dubbel hastighet i kristallint berg jämfört med konventionell teknik.

– Vi är dock inte ute efter att ersätta konventionell borrningsteknik. Vi vill utveckla en ny teknik som kompletterar och utökar antalet verktyg man kan använda.

På illustrationen är högspänningselektroderna
gröna och de jordade
elektroderna röda. Den vita delen är isolator. Illustration: TU Dresden.

Det senaste året har forskarlaget genomfört laboratorietester för att bättre förstå hur tekniken fungerar, inte minst vad som sker under det höga trycket. Under 2019 kommer nya fältborrningar att genomföras.

– Vi hoppas nå goda resultat under året för att kunna ta nästa steg i utvecklingen, som är att anpassa tekniken till en kommersiell rigg. Men det ligger nog fem till tio år fram i tiden innan EIT går att använda kommersiellt, konstaterar Matthias Voigt.

Enligt forskarna har geotermisk energi potentialen att försörja Tyskland med landets totala behov av el och värme de kommande 10 000 åren. Målet med EIT är att göra borrningen billigare och därmed minska investeringsrisken. På så sätt hoppas forskarna bidra till att göra geotermisk energi till en bärande förnybar energikälla som samtidigt kan användas som reglerkraft i ett energisystem där elproduktionen varierar från dag till dag.

Text: Lars Wirtén

Den här videon visar tydligt blixtarna och hur berget krossas: