La scienza
incontra la sensoristica
Centro geotermico internazionale: alta tecnologia nella trivellazione
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.
"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.




Informazioni sul centro geotermico internazionale
Il centro geotermico internazionale (GZB) è stato fondato nel 2003 a Bochum in qualità di istituto di ricerca collettiva di economia e scienza. Oggi il centro GZB rappresenta ca. 15 università in tutto il mondo, affiancate da diverse istituzioni pubbliche (città di Bochum, camera di commercio e dell'industria della regione centrale della Ruhr, finanziamenti economici della regione metropolitana della Ruhr, amministrazione comunale di Arnsberg e EnergieAgentur.NRW). I campi di ricerca coprono l'intero spettro della geotermia.
