Webseite des Projekts: www.ki-bohrer.de
Projektbeschreibung
Geothermie als alternative Strom- und Wärmequelle zur Erreichung der Klimaziele. Die Einhaltung der international vereinbarten Klimaziele inklusive der Begrenzung der globalen Erwärmung auf möglichst unter 1.5 Grad Celsius ist sicherlich eine der größten technischen und gesellschaftlichen Herausforderungen der nächsten Jahrzehnte. Ohne einen weiteren massiven Ausbau der CO2 neutralen Energiegewinnung werden diese Ziele nicht erreicht werden können. Geothermische Kraftwerke, insbesondere siedlungsnahe Anlagen mit Wärmekopplung könnten hier einen entscheidenden Beitrag zur klimaneutralen Wärme- und Stromversorgung in Ballungszentren leisten. Vorausgesetzt einer geologischen Eignung eines Standorts, haben geothermische Anlagen einige entscheidende Vorteile gegenüber anderen regenerativen Technologien: I) dezentrale Anlagen kleiner bis mittlerer Leistung erlauben eine lokale Versorgung mit Fernwärme und erreichen so einen sehr hohen Wirkungsgrad; II) existierende Kohle- und Gaskraftwerke können unter Nutzung der bestehenden Infrastruktur nachhaltig und kostengünstig umgerüstet werden; und III) im Betrieb sind die Anlagen optisch unauffällig, leise und geruchsfrei, was zu einer hohen Akzeptanz in der Bevölkerung beiträgt.
Problemstellung: Schallschutz bei urbanen Geothermiebohrungen.
Neben den vielfältigen Vorteilen im Betrieb, hat die Errichtung geothermischer Anlagen in Ballungsräumen aber auch ein wesentliches technisches und gesellschaftliches Problem: mit aktuell verfügbaren Verfahren führen die notwendigen Tiefenbohrungen an den urbanen Standorten zu erheblichen und langwierigen Lärmbelästigungen für die Anwohner. Insbesondere da Bohrungen aus technischen und wirtschaftlichen Gründen kontinuierlich, 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche über Monate hinweg laufen müssen, stellt die Einhaltung gesetzlicher Schallgrenzwerte von typischerweise 35dB (nachts in Wohngebieten) eine enorme technische und logistische Herausforderung dar. Derzeitige Ansätze zum Schallschutz setzen auf eine Kombination aus I) kontinuierlicher Überwachung der Schallemissionen durch akustische Messungen in der Umgebung; II) Optimierung der Baustellenlogistik, z.B. Verlagerung lauter Aktivitäten auf bestimmte Tageszeiten; III) passiven Schalldämmungen durch Schutzwände und Einhausungen der Bohranlagen; IV) aktiver Schallreduktion durch (aktuell) manuelle Wahl von Steuerparametern der Bohrungen.
Lösungsansatz: aktive Schallreduktion durch KI-basierte Steuerung der Bohranlagen.
Während die Ansätze I-III derzeit zum technischen Standard gehören, sehen wir bei der aktiven Schallreduktion noch erheblichen Innovationsspielraum und Bedarf. Mit der aktuell geläufigen manuellen Steuerung kann der umfassenden Komplexität des gestellten Optimierungsproblems nur unzureichend begegnet werden: Schallschutz und technisch sicherer, wirtschaftlicher Vortrieb der Bohrung sind nicht nur gegenpolige Ziele, auch die Überwachung vielfältiger Zustands- und gleichzeitige Anpassung hunderter Steuerparameter ist manuell nur suboptimal umsetzbar. Daher ist es das Ziel dieses Projektes, die Optimierung des Bohrbetriebs mittels aktueller KI-Verfahren zu automatisieren. Wir erwarten durch diesen grundsätzlich neuen Ansatz eine deutliche Verbesserung des Schallschutzes für die Anwohner bei gleichzeitiger Steigerung der Vortriebsgeschwindigkeit. Dadurch soll nicht nur die Akzeptanz von Geothermieprojekten, sondern auch deren Wirtschaftlichkeit erheblich erhöht werden. Beide Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik könnten einen wesentlichen Beitrag zum weiteren Ausbau der Geothermie und somit zur Erreichung der übergeordneten Klimaziele beitragen.
