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).
06.11.2023 10.00Malminetsintäopas on nyt päivitetty - saatavilla myös englanniksi
03.11.2023 22.00KATSO TÄSTÄ HALLOWEEN-VIIKON LÄHETYS! Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
02.11.2023 10.00SSAB ja Sandvik aloittavat yhteistyön fossiilivapaan teräksen käytöstä kaivosteollisuuden laitteissa
01.11.2023 10.44Metsolle tilaukset kolmesta kuparianodivalimosta
01.11.2023 8.40Rototiltiltä kaksi RC-sarjan uutuutta
27.10.2023 23.00KATSO TÄSTÄ 27.10. LÄHETYS - Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
26.10.2023 12.00Terrafamen liikevoitto 23,5 miljoonaa euroa kolmannella vuosineljänneksellä
25.10.2023 11.00Kaikille kaivukoneista kiinnostuneille - Tilt & Rotaten uusi numero nyt ilmestynyt!
24.10.2023 10.00Maarakennusalan kustannukset nousivat vuoden 2023 syyskuussa 2,5 % vuodentakaisesta
23.10.2023 11.00TSM Suomi vahvistamaan kaivosteollisuuden vastuullisuustyötä
20.10.2023 23.00KATSO TÄSTÄ 20.10. LÄHETYS - Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
19.10.2023 11.00Avesco Oy hakee tuotepäällikköä CAT -maarakennuskoneille
17.10.2023 11.00Kaikille kaivukoneista kiinnostuneille - Tilt & Rotaten uusi numero nyt ilmestynyt
16.10.2023 10.12Metso tuo markkinoille ensimmäiset tuotteet diesel-sähkökäyttöisten Lokotrack murskainten ja seulojen tuotesarjastaan keväällä 2024
16.10.2023 9.05Suomen Kulutusosa uuteen kasvuvaiheeseen
16.10.2023 9.00Taantuma ei paina kylmäalaa
13.10.2023 20.00KATSO TÄSTÄ - Hyviä uutisia! erikoislähetys KoneAgria 2023 -näyttelystä
09.10.2023 9.00Nesteen uusiutuvien polttoaineiden käyttöönotolla tavoitellaan lähes kolmasosaa Outokummun Kemin kaivoksen hiilineutraaliustavoitteesta
08.10.2023 10.00Metso avaa täysin uudistetun mineraalienkäsittelylaboratorion Porissa
06.10.2023 18.50KATSO TÄSTÄ 6.10. LÄHETYS - Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
05.10.2023 10.11NCC ja NRC Group sopimukseen kiviaineksien toimittamisesta Turun ratapihan parannusurakkaan
03.10.2023 10.00Toimitiloja korjattiin 3,8 miljardilla eurolla vuonna 2022
02.10.2023 9.00Uusia tuotteita markkinoille - Rototilt Control yhä useampiin kaivinkoneisiin
29.09.2023 23.55KATSO TÄSTÄ 29.9. LÄHETYS - Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
29.09.2023 20.00LUE TÄSTÄ! Syksyn suuri Metsäalan Ammattilehti on ilmestynyt - lähes 150-sivua alan asiaa
27.09.2023 9.09Terrafamen Lauri Ratia on valittu Vuoden Yritysjohtajaksi
26.09.2023 11.00Entistä älykkäämpi Wille 275 Delta lanseerataan Elmia Park -messuilla
25.09.2023 9.00YIT neljättä vuotta peräkkäin rakennusalan ihannetyönantaja
22.09.2023 20.45KATSO TÄSTÄ 22.9. LÄHETYS - Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
21.09.2023 9.00Uusi markkinointi- ja myyntijohtaja vahvistamaan Rototiltin kasvupolkua
20.09.2023 9.00NCC rakentaa Rovaniemelle Napsun monitoimitalon
18.09.2023 16.23Tampereen ratikkahankkeen uuden vaiheen suunnittelua jatketaan PIRKKO-yritysryhmittymässä
18.09.2023 14.30Länsirannikon Konepäivät 2023 lauantaina 30.9. Raumalla LM-Parkissa - lähde mukaan!
18.09.2023 11.00Hydrauligeneraattorit vs. dieselgeneraattorit: Kumpi on paras vaihtoehto sinulle?
18.09.2023 9.20VALOVOIMA 2023 -kiertue on täällä taas - huomenna Tuusula!
18.09.2023 9.00Suomen Hyötytuuli on käynnistänyt merituulipuiston perustusten kilpailutuksen
15.09.2023 23.00KATSO TÄSTÄ 15.9. LÄHETYS - Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
14.09.2023 14.40Sandvikin Maxpo-osastolla juhlistettiin tulevia toimituksia
13.09.2023 9.00Koneet mehtään ja monttuun - uuden Kuopion konekeskittymän avajaiset nyt perjantaina 15.9.
08.09.2023 18.30KATSO TÄSTÄ 8.9. LÄHETYS - Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
07.09.2023 8.00Korjausrakentamisen arvo laski 5,2 % vuoden 2023 toisella neljänneksellä
06.09.2023 11.00YIT toteuttaa Koasille asuinkerrostalon Jyväskylän Tourulan Pajalaan ja aloittaa uuden asuinalueen rakentamisen
05.09.2023 11.00KoneAgria 2023 tarjoaa tärkeää tietoa maatalousyrittämisestä ja esittelee uusimmat koneet
01.09.2023 23.55KATSO TÄSTÄ: Hyviä uutisia! erikoislähetys Maxpo 2023 -näyttelystä Hyvinkäältä
29.08.2023 13.55Esittelyssä Maxpossa: VAHVA C140 -koura täydentää isojen materiaalikourien mallistoa
28.08.2023 17.00Ledlenser ATEX uutuudet nyt saatavilla - valaisimet räjähdysherkkiin ympäristöihin
28.08.2023 14.00Kiertotalous näytöspäivät Hyvinkäällä 31.8.-2.9. - esittelyssä ja kokeiltavissa laajasti koneita sekä alan toimijoita palveluineen
28.08.2023 11.10Epiroc Finland mukana Maxpossa 31.8.-2.9.2023
28.08.2023 9.00JCB työkoneet vahvasti esillä Maxpossa Mateko Oy:n osastolla
25.08.2023 21.00KATSO TÄSTÄ! Hyviä uutisia! erikoislähetys Brasilian ExpoForest 2023 -metsäkonemessuilta -
23.08.2023 11.00Maarakennusalan kustannukset nousivat vuoden 2023 heinäkuussa 0,4 % vuodentakaisesta
18.08.2023 22.00KATSO TÄSTÄ! Hyviä uutisia! -erikoislähetys Lepaa 2023 -näyttelystä
18.08.2023 11.00Sweco rakennuttajakonsultiksi Satamatunnelihankkeeseen ja Länsisataman laituri- ja kenttähankkeeseen
14.08.2023 15.22Leica toteutti kartoittajan haaveen
12.08.2023 10.00KATSO VIDEO! Hyviä uutisia! -erikoislähetys Power Truck Showsta 11.8.
11.08.2023 7.12Louhinta Joensuun asema-alueella aiheuttaa elokuussa melua ja muutoksia liikennejärjestelyihin
10.08.2023 9.33Metson painesuodattimia ja pumppuja kahteen rautamalmiprojektiin Intiassa
04.08.2023 21.00KATSO TÄSTÄ 4.8. LÄHETYS - Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
02.08.2023 10.00Toyotan täysin uusi Land Cruiser perustuu perinteisille vahvuuksille
31.07.2023 12.00Steelwrist vahvistaa ja laajentaa läsnäoloaan markkinoilla avaamalla uudet toimitilat Suomessa ja Ranskassa
28.07.2023 20.30KATSO TÄSTÄ 28.7. LÄHETYS - Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
28.07.2023 10.06Sotkamo Silverin puolivuosikatsaus - Toiminnan tehostaminen ja korkeampi hopeapitoisuus paransivat kannattavuutta
27.07.2023 11.00Metso vahvistaa materiaalinkäsittelyn palvelujaan ostamalla australialaisen Brouwer Engineeringin
26.07.2023 12.00Kouvolaan valokuituverkon rakentaminen laajenee syksyllä uusille alueille
26.07.2023 9.00Spectralta uusi maarakennuslaser
24.07.2023 9.00Maarakennusalan kustannukset nousivat vuoden 2023 kesäkuussa 0,8 % vuodentakaisesta
21.07.2023 20.30KATSO TÄSTÄ 21.7. LÄHETYS - Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
21.07.2023 9.00Mika Heino Aari Rahoitukselle
21.07.2023 8.00Lotus Demolition purkaa - Vaasan siilot viimein nurin KATSO VIDEO!
20.07.2023 8.00KATSO VIDEO! Komatsu pyöräkuormaaja etäohjauksella
19.07.2023 12.50DINO280RXT - kompaktia tehokkuutta KATSO VIDEO!
18.07.2023 11.00Terrafame Oy:n tammi-kesäkuun 2023 tulos julkaistaan 28.7.
14.07.2023 18.20KATSO TÄSTÄ 14.7. LÄHETYS - Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
13.07.2023 10.00Metso ja kanadalainen Avalon ovat allekirjoittaneet aiesopimuksen akkumineraaleja tuottavan litiumtuotantolaitoksen rakentamisesta Ontarioon
12.07.2023 14.00LUE TÄSTÄ! Uusi 264-sivuinen Kivirock - maarakennus- ja kaivosalan ammattilehti on ilmestynyt
11.07.2023 9.00Layer Group laajentaa toimintaansa Suomessa Maalausliike Vainiomäen hankinnalla
10.07.2023 11.00Caverionille Fingridin voimajohtokokonaisuuden uusiminen Siikajoen alueella - parantaa sähköverkon kapasiteettia vihreässä siirtymässä
09.07.2023 11.00NCC Building tehostaa toimintaansa uudella organisaatiorakenteella
07.07.2023 23.00KATSO TÄSTÄ OKRA 2023 -ERIKOISLÄHETYS - Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa maarakennus-, kuljetus ja metsäalan tuoreet kuulumiset
06.07.2023 11.00Kauppakeskus Itiksen uudistus laajenee seuraavaan vaiheeseen
05.07.2023 10.55Witraktor tuo uusia brändejä Suomeen - SIP, Bomford ja Bailey Trailers lanseerataan Okrassa
04.07.2023 15.00Robit ja Sotreq yhteistyöhön Brasiliassa
04.07.2023 9.04Metso toimittaa kaivoslaitetteita Sambiaan
03.07.2023 8.00Junttan laajentaa tuotevalikoimaansa ponttivasaroihin
30.06.2023 22.00KATSO TÄSTÄ 30.6. LÄHETYS - Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
29.06.2023 14.00Finnwatch: Konfliktimineraaliasetuksen toimeenpanossa puutteita
27.06.2023 10.35Metso ostaa Häggblomin laajentaakseen lastaus- ja kuljetustuotevalikoimaansa
27.06.2023 10.33Normet on mukana yritysvetoisen koodikoulun perustamisessa Pohjois-Savoon
27.06.2023 10.30Metso tukee energiamurrosta täydellisellä akkumineraalien tuotantoon ja kierrätykseen kehitetyllä tuotevalikoimallaan
26.06.2023 15.25Volvo CE:ltä uusi sähkölatausprotokolla
26.06.2023 10.45Outokumpu aloittaa yhteistyön thyssenkrupp Materials Processing Europen ja Boysen Groupin kanssa autoteollisuuden hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi
26.06.2023 8.00Maarakennusalan kustannukset nousivat vuoden 2023 toukokuussa 3,2 % vuodentakaisesta
23.06.2023 10.00KATSO TÄSTÄ 23.6. JUHANNUSLÄHETYS - Ammattilehden ja Kivirockin Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
22.06.2023 11.00Fortum ja Terrafame yhteistyöhön akkumateriaalien kierrätyksessä - edistysaskel Suomen akkuklusterin vastuullisuudelle
21.06.2023 11.00Metso toimittaa painesuodattimia Tosyalin rautarikastamolle Algeriaan
20.06.2023 15.00Raskaskonevuokrausta ruotsiksi - W Rentin Niklas Timlin palveluksessanne
17.06.2023 11.00Jussi Saarikallio aloitti Lännen Tractorsin tuotepäällikkönä
16.06.2023 20.00KATSO TÄSTÄ 16.6. LÄHETYS - Ammattilehden ja Kivirockin Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
14.06.2023 9.33Rototilt laajentaa työlaitekiinnikevalikoimaansa
12.06.2023 19.00ILMOITTAJA: Lähde mukaan kesän Ammattilehteen - nyt kannattaa markkinoida!

Näytä lisää »