. .

Ein Projekt von: BR | NDR | SWR | WDR

Sanfter Bohrer für die Methanhydratförderung

03.11.2014, von , in Karte anzeigen

 

metanbohrer-19_512

Methanhydrat – Energielieferant der Zukunft?

Methan ist vielen von uns im gasförmigen Zustand bekannt – vor allem als das, was bei Kühen vorne und hinten rauskommt.  Methan gibt es aber auch in fester Form – als Methanhydrat – unter Dauerfrostböden und in Meeressedimenten. Riesige Mengen davon schlummern in den Tiefen der Erde: Aktuelle Schätzungen gehen von drei Billionen Tonnen Kohlenstoff aus, die weltweit in Methanhydraten gespeichert sind.  Sie enthalten demnach viermal mehr Energie als die konventionellen Erdgasreserven und zehnmal mehr als die verbleibenden Erdölreserven. Doch die Förderung ist riskant und der Abbau umstritten. Denn Methanhydrat sieht zwar aus wie Eis, aber wenn Druck und Temperaturen steigen, zerfällt die feste Struktur. Methan entweicht als Gas an die Oberfläche, wo es sich entzünden und explodieren kann.  Um dennoch an das energiereiche Eis aus den Tiefen der Erde zu kommen, haben Wissenschaftler von der TU Clausthal einen speziellen Bohrkopf entwickelt. Er bohrt besonders sanft, ohne das Eis zu schmelzen. Carmen Woisczyk war beim Testlauf in der Versuchshalle des Instituts für Erdöl- und Erdgastechnik dabei.

Langsam frisst sich der Bohrkopf ins Eis (Foto: NDR)

Langsam frisst sich der Bohrkopf ins Eis

Beim Testlauf in der Versuchshalle des Instituts für Erdöl- und Erdgastechnik gräbt sich mit viel Lärm die Spitze einer 2 Meter langen Stahlröhre in eine etwa 1 m² große Holzkiste. Statt mit Methanhydrat ist diese allerdings mit Sand und gefrorenem Wasser gefüllt. Die Temperatur beträgt eisige  -6 Grad. Das ist ebenso kalt wie Methanhydrat, das unter dem Meeresgrund in rund 300 Metern lagert. Im Eis rings um das Bohrloch in der Kiste stecken mehrere Temperaturfühler.

Sie sind über Kabel mit einem Computer verbunden. So können die Forscher auf dem Monitor beobachten, wie viel Wärme durch die Bohrung entsteht. Das Ziel der Forscher ist es, Temperaturveränderungen weitgehend zu verhindern. Das wollen sie mit einem neu entwickelten Bohrkopf und einem speziellen Verfahren erreichen.

Video: Bohrversuche zur Förderung von Methanhydrat
[media id=27 width=600 height=380]

Links der neu entwickelte Bohrkopf für die Methanhydratförderung, rechts daneben zum Vergleich ein herkömmlicher Bohrkopf (Foto: NDR)

Links der neu entwickelte Bohrkopf für die Methanhydratförderung, rechts daneben zum Vergleich ein herkömmlicher Bohrkopf

 

Der neue Bohrkopf ist viel kleiner und schmaler als herkömmliche Meißel für die Gas- oder Erdölförderung. Er sieht aus wie ein Teleskoprohr, das in drei Stufen zur Spitze hin immer schlanker wird. Dabei frisst sich jede Stufe mit jeweils drei Diamantzähnen darauf unabhängig von den anderen beiden Stufen in das Gestein. So können sich immer zwei Stufen abkühlen, während sich die dritte tiefer in den Untergrund gräbt und dabei Wärme erzeugt. Dabei gilt: Je weniger Andruck an den Meißel und je langsamer die Drehzahl des Bohrers, desto weniger Wärme entsteht.

Nach dem ersten Versuch ist das Eis geschmolzen (Foto: NDR)

Nach dem ersten Versuch ist das Eis geschmolzen

Die Forscher können beide Parameter gezielt einstellen. Im ersten von zwei Testläufen haben sie die Drehzahl und den Andruck an den Meißel zu hoch eingestellt, so dass das Eis schmilzt. An der Seite des Bohrlochs kommen Sand aber auch Wasser hoch. Der Versuch wird deshalb abgebrochen. Dann starten sie die zweite Bohrung. Diesmal mit weniger Andruck an den Meißel und niedrigerer Drehzahl. Das heißt, sie bohren sanfter und viel langsamer in das Eis. Die Temperatur bleibt nahezu konstant und das Eis schmilzt nicht mehr. So kommen an der Seite des Bohrlochs auch nur noch kleine mit Sand vermischte Eisklümpchen zum Vorschein.

Methanhydrat - Energielieferant der Zukunft? (Foto: NDR)

Methanhydrat – Energielieferant der Zukunft?

Dann prüfen die Forscher auch noch die Qualität des Bohrlochs. Der Bohrkopf wird herausgezogen, und sie tasten das Bohrloch mit den Fingern ab. Es fühlt sich glatt an. Beim ersten Versuch war dagegen eine deutliche Rille zu spüren. Das war der Bereich, wo die Temperatur zu stark angestiegen ist. Die glatte Bohrung dagegen bestätigt das positive Ergebnis des zweiten Testlaufs: Das Bohrloch ist zylindrisch, ohne Geometrieeffekte und wird demnach als stabil bewertet. Die Temperatur hat sich auch nur minimal verändert, ohne das Eis zu schmelzen. Das bedeutet: Auch die feste Struktur des Methanhydrates wäre bei einer realen Bohrung stabil geblieben – keine Explosionsgefahr! Nun wollen die Forscher ihr neu entwickeltes Verfahren auf die industrielle Ebene bringen. In 5 bis 10 Jahren könnte es ihrer Überzeugung nach weltweit eingesetzt werden.

Share

Schreibe einen Kommentar

*

Kartendarstellung

Karte
 

Der SWR ist Mitglied der ARD.

Impressum | SWR ©2019