Bohrtechnik für mehr Wärme aus bestehenden Bohrungen

Das Fraunhofer IEG demonstriert die Einsatzbereitschaft seiner Bohrtechnik MTD® in einem 3 km Tiefen Bohrloch. Mit der Entwicklung sollen bestehende Geothermiebohrungen besser nutzbar und wirtschaftliche Risiken bei der Erschließung neuer Bohrungen gesenkt werden. 

"Viele Geothermie-Projekte bleiben heute hinter den erwarteten Wärmeleistungen zurück, weil die Fördermengen an Tiefenwasser zu klein sind", sagt Niklas Geißler, Gruppenleiter Mikro-Bohrtechnologie am Fraunhofer IEG. "Mit der MTD®-Technologie schaffen wir neue Möglichkeiten, bestehende Bohrungen gezielt zu erweitern."  

Mehr Wärme aus vorhandenen Bohrungen

Mit der MTD®-Technologie lassen sich bei bestehenden Tiefbohrungen zusätzlich kleine Seitenäste erbohren. Diese erschließen weitere Bereiche im Untergrund und verbessern den Kontakt zum wasserführenden Gestein. Dadurch steigt die Chance, mehr warmes Wasser aus einem bestehenden Brunnen zu gewinnen.

Für Projektentwickler und Betreiber geothermischer Anlagen ist dieser Ansatz besonders interessant. Sie können bestehende Investitionen besser nutzen und gleichzeitig technische Risiken verringern. Das beschleunigt die Entwicklung neuer Projekte und verbessert die Wirtschaftlichkeit der tiefen Geothermie. Mit dem Ausbau klimaneutraler Wärmeversorgung wächst der Bedarf an geothermischen Lösungen. Gleichzeitig müssen Projekte wirtschaftlicher und zuverlässiger werden, damit sie einen größeren Beitrag zur Wärmeversorgung von Städten und Industrie leisten können.

Demonstration unter realen Bedingungen

Im Rahmen des nun gestarteten Projekts baut und erprobt das Fraunhofer IEG einen auf Geothermie maßgeschneiderten Prototypen für den Einsatz unter realen Bedingungen. Die Technologie wird in der 3 km tiefen Bohrung des tschechischen Forschungszentrums RINGEN ausgiebig getestet. Die Projektpartner wollen dort untersuchen, wie sich bestehende Bohrungen effizient erweitern lassen und inwiefern dies zur Leistungssteigerung geothermischer Systeme beiträgt. 

Das Bohrverfahren Micro Turbine Drilling (MTD®)

Kern der Technologie Micro Turbine Drilling (MTD®) ist eine weniger als 5 cm lange und keine 4 cm breite Mikro-Bohrturbine, entwickelt von Fraunhofer IEG. Ihre Rotation wird durch Wasserdruck aus einem flexiblen Schlauch angetrieben. Ein Ablenkschuh führt die Turbine in der gewünschten Tiefe seitlich aus dem bestehenden Bohrloch. Der diamantbestückte Bohrkopf zerkleinert das Gestein bei hoher Drehzahl, das Bohrklein wird mit Wasser ausgespült. Der Vortrieb liegt je nach Gestein bei rund einem Meter pro Stunde. Kameras, akustische Sensoren und Rückflussanalysen überwachen den Prozess und ermöglichen präzises Arbeiten auch in engen Bohrlöchern.

Die MTD®-Technologie erzeugt gezielt kleine Seitenbohrungen (»Micro-Sidetracks«) aus bestehenden Bohrlöchern. Dadurch vergrößert sich die Kontaktfläche zwischen Bohrloch und Gestein deutlich und die Wasserdurchlässigkeit - also die Förderung und Injektion von Flüssigkeiten - wird verbessert. Im Vergleich zu konventioneller Perforation reichen diese Bohrungen fünf- bis zehnmal tiefer in die Formation und vermeiden schädigende Effekte im Gestein. Auch kommt das Verfahren ohne klassische und teure Bohranlage aus und eignet sich besonders für bestehende oder reaktivierte Bohrungen.

Es ist in unterschiedlichen Gesteinstypen einsetzbar, darunter kristalline Hartgesteine wie Granit oder Basalt, Sedimentgesteine wie Sandstein, Tonstein und Kalkstein sowie Evaporite, beispielsweise Halit. Damit eignet sich die Technologie sowohl für Anwendungen im Grundwassermanagement, im Erdöl- und Erdgasbereich als auch für die Erschließung geothermischer Reservoire, für den Lithiumbergbau aus Solen sowie für untertägige Energiespeicher.

UPLIFT: Europäisches Konsortium für die Wärmewende

Das Projekt UPLIFT (Unlocking Petrothermal Lithologies through Innovative Fracture Technologies) läuft von Mai 2026 bis April 2030 und wird im Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon Europe der Europäischen Union mit 10,9 Mio. Euro gefördert. Die Koordination übernimmt das GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung. Zum Konsortium gehören unter anderem das Fraunhofer IEG, die tschechische Charles University, Geo-Energie Suisse, Solexperts AG, das schwedische Fraunhofer-Chalmers Centre for Industrial Mathematics, die ETH Zürich sowie die European Federation of Geologists. Das Gesamtprojekt verfügt über ein Budget von rund 12,2 Millionen Euro. Ziel ist es, die Geothermie zu einer verlässlicheren, wirtschaftlicheren und besser planbaren Wärmequelle für die Energieversorgung der Zukunft zu machen.