GZB - La scienza incontra la sensoristica
Alta tecnologia nella trivellazione
A Bochum i ricercatori studiano tecnologie di trivellazione moderne che permettano di sfruttare in modo più efficiente ed economicamente vantaggioso la produzione di calore tramite geotermia profonda. La base di partenza è rappresentata da un impianto sperimentale relativamente semplice con un sistema di misurazione sofisticato e la robusta sensoristica di autosen.
La geotermia profonda è un argomento complesso, già solo per il fatto che deve essere effettuata a grandi profondità. La tecnica tradizionale di perforazione dei pozzi raggiunge profondità di fino 250 metri. Il team di ricerca del centro geotermico internazionale dell'università di Bochum (GZB) mette in conto profondità decisamente maggiori: cinque chilometri sottoterra.
Con la sua ricerca di base, il centro GZB getta le basi per tecnologie di perforazione ultramoderne: "Advanced Drilling Technologies". Uno dei progetti di ricerca riguarda il taglio a getto d'acqua di rocce per la tecnica di perforazione, il cosiddetto metodo "Jet Drilling". Il progetto fa parte del progetto collettivo europeo SURE (Novel Productivity Enhancement Concept for a Sustainable Utilization of a Geothermal Resource) nell'ambito del programma quadro di ricerca Horizon 2020.
Poiché si parla di finanziamenti pubblici, si controlla sempre la fattibilità economica delle offerte di prodotti tecnologicamente paragonabili.
Viktor Hartung, Centro geotermico internazionale dell'università di Bochum
"Do it yourself" al centro GZB di Bochum
L'impianto sperimentale di Bochum è semplice. Un compressore da cantiere su cui verrà installata una potente pompa ad alta pressione, azionato da un motore diesel, accanto: un serbatoio esterno dell'acqua e ogni sorta di attrezzature che spaziano dalla valvola di arresto a comando manuale al convertitore di frequenza ultramoderno. Questo permette di effettuare ricerche sul futuro dell'alimentazione elettrica. Le macchine e gli apparecchi necessari non sono apparecchiature standard. La necessaria strumentazione viene realizzata in modo autonomo, provvedendo a ottimizzare o creare ex novo un metodo di misurazione piuttosto che l'altro. È quindi un bene poter acquistare i pezzi richiesti online, come ad esempio i necessari sensori autosen.
Il pilastro dell'impianto sperimentale è il rilevamento della portata volumetrica effettivamente richiesta in fase di taglio a getto d'acqua. A tale scopo è stato scelto un metodo che, dal punto di vista tecnico, è incredibilmente semplice, ma che è in grado di fornire in modo affidabile risultati precisi. "In linea di principio, nel caso delle pompe a pistoni vi è una chiara correlazione tra il numero di giri del motore e la portata volumetrica", spiega Viktor Hartung, che all'interno del team è responsabile della tecnica di misurazione e di regolazione. Di conseguenza, più è preciso il rilevamento del numero di giri, più preciso sarà il valore della portata volumetrica. Tuttavia un motore diesel può funzionare solo entro un determinato intervallo di regime.
Per la misurazione del numero di giri del motore, Hartung utilizza un sensore induttivo e il relativo cablaggio di autosen. Attraverso una valvola di regolazione della pressione posta dietro la pompa a pistone, si può inoltre impostare una pressione massima di fino a 320 bar. Se la pressione è inferiore al valore di controllo impostato, la portata volumetrica può essere determinata direttamente dal regime motore. Quando questa valvola interviene, una parte della portata volumetrica viene riconvogliata nel serbatoio, in modo da ridurre la pressione. Nel caso di ugelli particolarmente piccoli, questo è quanto avviene già nell'ambito del numero di giri al minimo del propulsore diesel. Per poter rilevare in modo esatto la quantità d'acqua effettivamente necessaria, la quantità prelevata deve essere misurata, in modo da poterla sottrarre dalla quantità totale. Ciò avviene attraverso un secondo sensore magnetico-induttivo dello stesso produttore, situato dietro la valvola di regolazione sul circuito di ritorno al serbatoio. Quando l'utenza è disinserita e il motore diesel gira al minimo, la quantità d'acqua totale viene fatta passare attraverso questo sensore e corrisponde alla quantità determinata dal numero di giri. In questo modo è possibile effettuare prove controllate su diversi campioni di roccia, che permettono di trarre conclusioni sui parametri ideali da utilizzare durante la perforazione.
Robusto impianto sperimentale con sensori
I primi risultati resi pubblici in occasione del congresso geotermico di Essen mostrano come l'importante ricerca di base di Bochum sia sulla buona strada. Il team è particolarmente soddisfatto del robusto impianto sperimentale, a cui anche i due sensori autosen forniscono un importante contributo. Viktor Hartung, che ha avuto modo di venire a conoscenza dell'esistenza di autosen in occasione di una visita alla fiera "All about Automation", oltre al prezzo apprezza soprattutto l'affidabilità dei prodotti e la loro facilità d'installazione e regolazione.
Sensori autosen al servizio della scienza: impianto sperimentale per la ricerca di base sulla geotermia profonda.
Tutto in un colpo d'occhio
I ricercatori di Bochum stanno lavorando a tecnologie di perforazione più efficienti ed economiche per l'energia geotermica di profondità.
Il team di ricerca del Centro Geotermico Internazionale dell'Università di Scienze Applicate di Bochum (GZB) sta sviluppando tecnologie di perforazione all'avanguardia utilizzando le "Advanced Drilling Technologies".
Un impianto sperimentale a Bochum, dotato di un sofisticato sistema di misurazione e di sensori autosen, consente di effettuare ricerche sul taglio a getto d'acqua delle rocce per la tecnologia di perforazione geotermica di profondità.
I risultati iniziali mostrano progressi promettenti e il team apprezza l'affidabilità e la facilità d'uso dei sensori autosen nella robusta installazione sperimentale.
Struttura di ricerca congiunta per la scienza e l'industria
Geothermiezentrum Bochum e.V.
Am Hochschulcampus 1, 44801 Bochum
geothermie(at)geothermie-zentrum(dot)de
+49 234 33858-176
www.geothermie-zentrum.de
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