de.wedoany.com-Bericht: Die nächste Generation der Geothermie-Technologie tritt in eine Phase industrieller Beschleunigung ein, wobei Bohraktivitäten, Kapitalinvestitionen und Projektentwicklungen an Fahrt gewinnen. Laut interner Forschung von Hephae Energy Technology treiben allein im Westen der USA 14 Entwickler der nächsten Geothermie-Generation Projekte voran, und es wird erwartet, dass die Zahl der in Betrieb befindlichen Bohranlagen bis zum ersten Quartal 2028 etwa 30 erreichen könnte.
Die Hochtemperatur-Richtbohrtechnologie adressiert einen klar definierten und sich schnell bildenden adressierbaren Markt. Weltweit wird der Gesamtbedarf an Hochtemperaturbohrungen bis 2040 auf etwa 5.500 Bohranlagen geschätzt, davon 4.900 für die Erschließung der nächsten Geothermie-Generation und der Rest für Hochtemperatur-Erdgasanwendungen. Diese Prognose basiert auf den Daten der Internationalen Energieagentur (IEA) zur Stromerzeugung aus der nächsten Geothermie-Generation für das Jahr 2025.
Auf der Investitionsseite zeigt die neueste Analyse der Internationalen Energieagentur (IEA), dass die Finanzierung der nächsten Geothermie-Generation im Jahr 2025 etwa 2,2 Milliarden US-Dollar erreichte, ein Anstieg von 80 % gegenüber dem Vorjahr und ein deutlicher Sprung gegenüber 22 Millionen US-Dollar im Jahr 2018. Das Vertrauen des Marktes in Geothermie als saubere, zuverlässige Grundlaststromquelle ist gestiegen, mit Anwendungen in den Bereichen Elektrifizierung, Rechenzentren und energieintensive Industrie.
Geothermie war lange Zeit auf natürliche hydrothermale Reservoire angewiesen, deren Erschließung auf tektonisch aktive Regionen wie Island, Indonesien und den Westen der USA beschränkt war. Die nächste Generation der Geothermie-Technologie befreit die Ressource durch Richtbohrungen und künstliche hydraulische Stimulation von geografischen Beschränkungen und ermöglicht so eine globale Nutzung. Die skalierte Gewinnung von Wärme erfordert das Bohren tieferer und heißerer Löcher, doch die Nenntemperaturen aktueller Richtbohrwerkzeuge liegen meist zwischen 150 und 175 °C. Die Arbeitsgrenze von nahezu 200 °C zwingt Betreiber zu Minderungsstrategien wie Kühltechniken, was die Nichtproduktionszeit und Kosten erheblich erhöht. Isolierte Bohrgestänge bieten zwar einen alternativen Ansatz, sind jedoch teuer und beheben nicht die Ausfallzeiten durch den schrittweisen Einsatz von Werkzeugen. Die direkte Bewältigung der grundlegenden Herausforderungen der Hochtemperaturelektronik kann teure Kühlkreisläufe überflüssig machen und über 1 Million US-Dollar pro Bohrloch einsparen.
Der Schlüssel zur Überwindung des Engpasses liegt in der Hochtemperatur-Bohrlochelektronik und den Sensoren. Nach dem Arrhenius-Prinzip kann die Lebensdauer elektronischer Geräte bei einer Temperaturerhöhung um 10 °C um etwa 50 % sinken; eine Erhöhung der Nenntemperatur von Werkzeugen um 10 °C verdoppelt die erwartete Lebensdauer. Wärmeableitungsdesigns wie die zirkulare Stapelschaltungsarchitektur, die durch die Nutzung wärmeleitender Materialien einen kontinuierlichen Wärmeübertragungspfad zur Beschleunigung der Wärmeleitung schaffen, können die Zuverlässigkeit unter Hochtemperaturbedingungen verbessern.
Die geothermische Umgebung stellt Bohrsysteme vor vielfältige Herausforderungen. Neben hohen Temperaturen verursachen harte kristalline Gesteinsformationen starke Stöße und Vibrationen. Die Systeme müssen bei Temperaturen über 230 °C kontinuierlich betrieben werden und Vibrationsniveaus von bis zu 30 G Effektivwert sowie Stoßereignisse von über 1.000 G aushalten. Diese kombinierten Belastungsbedingungen simulieren die extremen Umgebungen in tiefen Geothermiebohrungen.
Die nächste Grenze der Geothermie-Erschließung sind superheiße Gesteinssysteme mit Reservoirtemperaturen über 374 °C, bei denen Wasser in einen überkritischen Zustand übergeht und seine Energieübertragungsfähigkeit deutlich erhöht. Die Clean Air Task Force (CATF) weist darauf hin, dass die Nutzung von nur 1 % des globalen superheißen Geothermiepotenzials 63 Terawatt saubere, zuverlässige Elektrizität erzeugen könnte – das Achtfache der gesamten übrigen Stromerzeugung der Welt. Wenn Systeme der nächsten Geothermie-Generation auf superheiße Gesteinsbedingungen ausgelegt werden, kann die Stromerzeugung pro Bohrloch das Fünf- bis Zehnfache heutiger konventioneller Geothermieprojekte erreichen.
Der Entwicklungspfad der nächsten Geothermie-Generation ähnelt der frühen Erschließung unkonventioneller Öl- und Gasvorkommen: Die Ressource ist bekannt, aber ohne technologische Innovation nicht skalierbar erschließbar. Die Richtbohr-, Echtzeitmess- und fortschrittlichen Komplettierungstechnologien aus der Öl- und Gasindustrie werden nach Anpassung an hohe Temperaturen und Verbesserung der Stoßfestigkeit zur treibenden Kraft des Geothermie-Wachstums. Die Hochtemperatur-Richtbohrtechnologie erschließt derzeit die wirtschaftlichen Vorteile in tieferen und heißeren Umgebungen und wandelt Geothermie von einer regionalen Lösung in eine globale Lösung um.
John Clegg, SPE-Mitglied, ist Chief Technology Officer von Hephae Energy Technology, einem Unternehmen, das speziell für die Entwicklung von Sensor-, Steuerungs- und Kommunikationslösungen für das Bohren von Hochtemperaturbohrungen gegründet wurde. In seiner 40-jährigen Karriere hat er an Upstream-Technologien wie Bohrmeißeln, Bohrmotoren, Drehsteuersystemen, MWD und Logging-While-Drilling gearbeitet. Er besitzt einen Master-Abschluss in Ingenieurwissenschaften von der Universität Oxford und ein globales Wirtschaftsdiplom. Als aktives SPE-Mitglied war Clegg Mitglied von Programmkomitees und technischen Fachausschüssen und half bei der Gründung des SPE Geothermal Technical Section. Er war zweimal SPE Distinguished Lecturer, zu den Themen Bohrlochpositionierung (2020–2021) und Hochtemperatur-Bohrlösungen (2025–2026).
