Geothermal drilling: High-power laser weakens and fractures hard rock

15.02.2019 9.35

Geothermal heat is a renewable energy source, low in emissions and capable of assuming part of the base load in the energy mix. When drilling deep into the earth's crust, the temperature rises by an average of about three degrees Celsius per 100 meters. However, in deep geothermal drilling the drill bits encounter different materials, including hard rock.

Hard rock can only be drilled with low rates of penetration and the drill bit wears more quickly. The cost can be pro-hibitive, frequently preventing investors from going ahead with deep geother-mal projects. The Fraunhofer IPT has therefore developed a method for laser-assisted mechanical drilling of hard rock. Scientists from the Fraunhofer IPT have joined forces with partners in the "LaserJetDrilling" research project and successfully tested this technique in field trials.

In the newly developed process, the researchers equipped the mechanical drill with a high-performance laser whose energy is guided onto the rock via a water-jet. This makes it possible to weaken the material immediately before the drilling process takes place and facilitates subsequent mechanical removal by the drilling tool. The water-jet not only guides the laser beam to the rock face, but also prevents contamination and damage of the sensitive laser optics.

In order to increase the rate of penetration of the drill bit and to preserve its cutting edge, it is necessary to introduce additional energy into the borehole. Since different and often unpredictable materials have to be processed as the drilling depth increases, the flexible adjustment of the laser output power makes it a particularly efficient tool.

Successful tests of the hybrid tool

In the machine shop at the Fraunhofer IPT, the researchers in Aachen have set up a test rig with a laser capable of an optical output of up to 30 kilowatts. In laboratory tests, the project partners tested the process and made preparations for its transfer to the actual application: The laser weakened sandstone, granite and quartzite, all of which are hard rocks with a strength of more than 150 megapascals, by up to 80 percent.

In the next step, the engineers used the laser on the drilling rig in a specially developed drill string and, in collaboration with the International Geothermal Centre Bochum, successfully tested the new tool under realistic conditions in field trials.

In future research projects, the partners intend to further enhance the distribution of the laser power and add digital sensors to the hybrid tool in order to obtain feedback from the drilling process and thus to be able to react to changes along the drilling path.

Cost-effective geothermal drilling for the production of regenerative energy

The powerful drilling system will help to reduce the cost of deep geothermal drilling in the future and enable geothermal energy to be exploited as an inexhaustible energy source. This form of energy can take over part of the base load in the energy mix and can support other renewable sources such as sun, wind and water in a comparatively environmentally friendly compared to fossil fuels.

Project Consortium
  • Fraunhofer Institute for Production Technology IPT, Aachen
  • GZB International Geothermal Centre Bochum e.V.
  • Herrenknecht Vertical GmbH, Schwanau, Germany
  • IPG Laser GmbH, Burbach, Germany
  • KAMAT Pumpen GmbH & Co KG, Witten, Germany
  • Synova S.A. (associated partner), Duillier, Switzerland
The LaserJetDrilling research project was funded by the Federal Ministry for Economics Affairs and Energy (BMWi) and supervised by the PTJ (funding number: 0325784A).
21.03.2019 9.00Destia solmi sopimuksen Kirri-Tikkakoski toteutusvaiheesta
20.03.2019 12.25Satakunnan turvallisimmalla työmaalla kaikki lähtee hyvästä fiiliksestä ja yhdessä tekemisestä
19.03.2019 18.01Koneohjauksen uusi sukupolvi - Trimblen tuotteet kehittyvät jatkuvasti
19.03.2019 17.55Renault Trucks näyttävästi esillä mansen mörinöissä 5.-6.4.2019
19.03.2019 8.15FORCIT Explosives -asiakaskysely on nyt auki
18.03.2019 15.55Splittauksen uusi aikakausi - Kirnuvuori laajentaa kivikiilalaite valikoimaansa
18.03.2019 15.06Kreate voitti 12. Cramo Hockey Cupin
17.03.2019 18.01Kivirockin Facebook-kisa: Kerro oma Caterpillar muistosi - voita CAT D11 puskutraktori!
17.03.2019 10.00Suomen Rakennuskone Oy etsii joukkoonsa kivenkovia ammattilaisia vakituiseen työsuhteeseen Kevitsan kaivokselle
16.03.2019 11.11Auto- ja tiefoorumi: Kunnossa oleva tie on ympäristöteko
15.03.2019 11.00Rakennuskustannukset nousivat helmikuussa 1,8 prosenttia vuodentakaisesta
14.03.2019 10.16Jyväskyläläinen Tana Oy pääsi mukaan Business Finlandin Sampo-kampanjaan
14.03.2019 10.00Fira ja Congrid sopimukseen rakennustyömaiden digitalisoinnista
13.03.2019 11.11Konekaupan Villi Länsi Liedossa 22.-23.3. - Rotatorilla esillä kattava konevalikoima
12.03.2019 21.01Ditch Witch - Johtavaa suuntaporausteknologiaa
12.03.2019 10.11Volvon suurin kaivukone on purku-urakoiden asiantuntijan toteutunut unelma
11.03.2019 9.51Maakaasuputken siirtämiseen liittyvät rakennustyöt alkavat Santalahdessa Tampereella
10.03.2019 10.11Witraktor tarjoaa: Cat öljyistä erikoistarjous
09.03.2019 11.33Uusi JCB sopimushuolto Kokkolaan
08.03.2019 16.33Cernos Oy laajentaa omistuspohjaansa ja jatkaa kasvuaan
08.03.2019 13.11Novatron - Earthmoving Automation
08.03.2019 10.11Konekaupan Villi Länsi Turussa 22.-23.3.2019 - Komatsu koneet esittelyssä
07.03.2019 10.11Volvo Construction Equipmentin myynti kasvoi 27 % vuonna 2018
06.03.2019 16.33Uutta talvipitoa myös tiehöylille - Nokian Hakkapeliitta Loader -rengasperhe laajenee
06.03.2019 13.45Kuormauskykyä keveydellä
05.03.2019 9.00Kaivosteollisuus poikii työtä ja kasvua: Häggblom laajentaa toimintaansa Kokkolassa ja Kalajoella
04.03.2019 21.33Uuden sukupolven Cat minikaivukoneet ovat nyt täällä
04.03.2019 11.20Endomines AB:n joukkovelkakirjalainan myynti päätökseen
04.03.2019 9.30Kuun mineraalivarannot hyötykäyttöön
04.03.2019 8.34Vuoden panostaja 2018 valittu
03.03.2019 15.11KIVIROCK KOEAJAA: Iveco X-Way 570 AS 10x4 76 t - Iveco vahvalla otteella maansiirtokuljetuksiin
02.03.2019 13.11Ab Tallqvist Oy - Maarakennuksen perusteellinen ammattilainen
01.03.2019 14.44Kestävämpiuä kauhoja Hardox 500 Tuf -kulutusteräksellä
01.03.2019 10.12Lisää kierrätystä ja miljardiluokan bisnestä akkualalle
28.02.2019 13.33Litiumhydroksidituotanto parantaa merkittävästi Keliberin litiumhankkeen kannattavuutta
27.02.2019 17.00Kymmenen perulaista kaivosta vierailee Suomessa 18.3.2019 - ilmoittaudu mukaan!
27.02.2019 9.02Rakennusteollisuus RT: Kaavoituksen keventäminen ja sähköinen yhden luukun asiointijärjestelmä vietävä maaliin tulevalla vaalikaudella
26.02.2019 9.07Kaivosalan maailmanlaajuisten kauppojen arvo laski vuonna 2018
25.02.2019 8.35Kaivosteollisuus tarjoaa kansainvälisen työympäristön sekä kilpailukykyisen palkkatason
24.02.2019 10.11Louhintahiekka Oy:n Doosan DX530LC-5: "Tehoa ja ergonomiaa"
23.02.2019 10.11Kiviainesalan turvallisuuskilpailun 2018 parhaat on palkittu
22.02.2019 11.11Terrafamen liikevaihto 325,8 miljoonaa euroa - nikkelin vuosituotannon tavoitetaso saavutettiin
22.02.2019 8.0040 vuotta luonnon armoilla
21.02.2019 22.01Virén-Yhtiöillä hyvä pöhinä päällä
21.02.2019 11.11Baumassa esiteltävä uudistettu Lokotrack LT200HP-kartiomurskainlaitos tuo lisää tehoa ja taloudellisuutta
21.02.2019 8.11Luke: Arktisen kaivostoiminnan hyödyt, haitat ja riskit pitäisi arvioida kokonaisvaltaisemmin
20.02.2019 17.00Pyhäjärvellä monipuoliset mahdollisuudet kiertotalouskentässä
20.02.2019 14.12Timo Räikkönen nimitetty johtajaksi Destiaan
19.02.2019 19.11Yrjö Raunisto: Miten tehdä Suomesta jälleen maanrakennuskoneiden valmistuksen kärkimaa?
19.02.2019 10.01Tukes: Lujuuslajitellussa rakennepuutavarassa puutteita
18.02.2019 20.00Kehittynyttä mittausteknologiaa louhinta- ja kaivoskäyttöön
17.02.2019 18.55Maanrakennus Seppo Formisto Oy:n Kobelco SK270SRLC-5: Tyylikäs viimeistä piirtoa myöten
17.02.2019 15.33Konepäivät Matekon uudessa Oulun toimipisteessä ensi lauantaina 23.2.
17.02.2019 9.11Rakennuskustannukset nousivat tammikuussa 1,9 prosenttia vuodentakaisesta
16.02.2019 11.11Hitachi-konekiertue ensi viikolla 18.-22.2. - katso tästä paikkunnat ja lähde koeajolle!
15.02.2019 19.01Doofor kallioporakoneita esillä Münchenissä - tervetuloa tutustumaan osastolle C2.205
15.02.2019 11.34Keliber Oy:n nykyisille osakkeenomistajille ja henkilöstölle suunnatuilla osakeanneilla yli 10 miljoonaa euroa.
15.02.2019 9.44ISO 9001:2015 -laatusertifikaatti A-Insinöörien Civil Engineering -toimialalle
15.02.2019 9.35Geothermal drilling: High-power laser weakens and fractures hard rock
15.02.2019 8.50Finnsementti toimittaa sementin Kouvolan Ratamo-hankkeen stabilointeihin
14.02.2019 8.22Malmintuotanto Fridayn kaivoksella Yhdysvaltain Idahossa käynnistyi joulukuussa
13.02.2019 18.11Hyundai maarakennuskoneet esittelyssä Komiat Konepäivillä Seinäjoella 15.-16.2.
13.02.2019 13.45Engconin letkuton moduulijärjestelmä ja suurvirtausläpivienti sarjatoimituksiin
13.02.2019 8.21Helsinki: Hämeentien uudistus alkaa 4. maaliskuuta
13.02.2019 8.12PRH poistaa kaupparekisteristä osakeyhtiöitä ja osuuskuntia, jos tilinpäätöstä ei ilmoiteta 27.5.2019 mennessä
13.02.2019 8.00Atlas Copco täydentää WEDA-vedenpoistouppopumppujen valikoimaansa
12.02.2019 16.22Komiat Komatsu-koneet esittelyssä Seinäjoella pe-la 15.-16.2.
12.02.2019 15.01Epiroc esittelee Baumassa paljon uusia tuotteita ja palveluita - tutustu tästä ennakkoon
11.02.2019 15.12Seinäjoella Komiat Konepäivät 15.-16.2. - Rotatorilla esillä mielenkiintoista kalustoa
11.02.2019 13.23Lujabetonille uusi korkeakapasiteettinen valmisbetonitehdas Ouluun
11.02.2019 11.20Suomen ja Norjan välisen Jäämeren radan selvitystyöryhmän loppuraportti
11.02.2019 10.17Jani Kortelainen on nimitetty KOME Oy:n toimitusjohtajaksi
11.02.2019 10.16GRK-konserni hakee kasvua raiderakentamisesta ja ympäristöliiketoiminnasta
11.02.2019 10.00Metso siirtää Pumput-liiketoiminta-alueen Minerals-segmenttiin
10.02.2019 11.11Kuljetus Mäkivaara Oy: Vastuullisesti ja kustannustehokkaasti kotimaisella kuljetuskalustolla
10.02.2019 9.11Mateko on uudistanut kotisivunsa - kannattaa käydä tutustumassa
09.02.2019 9.22Jouko Salomäki - Konekauppaa pohjalaisittain yli 25 vuoden ajan
08.02.2019 15.10Uusi Drill & Split kiilalaite Stonepowerilta
08.02.2019 12.20Atlas Copco esittelee uusimmat ja vähäpäästöisemmät innovaationsa BAUMA 2019 -messuilla
07.02.2019 13.06Liitäntäuutta Engconilta
07.02.2019 12.55Kiviuutuuksia Rudukselta, myös uusiomateriaaleista
07.02.2019 10.13Uusi infrarakentamisen professuuri Tampereen yliopistoon
06.02.2019 14.19Tehokkaat Avidbots siivousrobotit Rotatorilta
06.02.2019 14.00Vuoden Ympäristörakenne 2018: Vuolteentori - yhdistää historian ja uuden toiminnan
05.02.2019 9.11Ruduksen uusi LUX-lattiabetoni - erinomainen pohja design-lattioille, edustava pinta sellaisenaan
04.02.2019 14.01Lue uusin suomenkielinen Hitachi iGround Control 15 -lehti tästä
04.02.2019 13.18Milwaukeelta tehokas poravasara-uutuus
03.02.2019 11.11Lähivuosina saamme tarkkoja ennusteita liikenteestä ja ajamme täysin kierrätysasfaltista valmistetuilla teillä
03.02.2019 8.01Metso toimittaa suuren rautamalmin pelletointilaitoksen Tata Steelille Intiaan
02.02.2019 10.11Caterpillarin uuden sukupolven koneet mullistavat maarakennustyön
02.02.2019 9.20Mielenkiintoinen pienoismallinäyttely Hyvinkään kirjastossa 4.2.-23.2.2019
02.02.2019 9.01Kivihiilen kulutus väheni 3 prosenttia vuonna 2018
01.02.2019 13.47Rakennusteollisuus RT: Raideliikenteen hankeyhtiöt piristysruiske taloudelle
01.02.2019 6.33TÄNÄÄN LAPPEENRANNASSA! Renault Trucks K-sarjan maansiirtoauto koeajokiertueella - katso tästä aikataulu!
31.01.2019 17.01Endomines julkistaa kullanetsintäkilpailun voittajat - Uusia malminetsintävarauksia on tehty alueille, joista on löydetty lupaavia näytteitä
31.01.2019 11.01KIVIROCK KOEAJAA: MAN TGX 35.580 8X4-4 BL sorakasettiyhdistelmä - Tuottavuutta järkevillä valinnoilla
31.01.2019 9.00Tekoälystä uusi työkalu kiinteistöhuoltoon - AI-Renki auttaa huoltotoimien suunnittelussa
30.01.2019 11.33Hydraulivasara tärkeä työlaite monipuolisessa urakoinnissa
29.01.2019 15.01Kuopan kunkku - koneohjauksen käyttö kaivostoiminnassa
29.01.2019 13.15Veho pidentää paketti- ja kuorma-autokorjaamoiden/huoltojen aukioloaikoja

Näytä lisää »