Maalämpökaivojen plasmaporaus

No Thumbnail Available

Files

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-08-27

Department

Major/Subject

Elektroniikka ja sähkötekniikka

Mcode

ELEC3013

Degree programme

Sähkötekniikan kandidaattiohjelma

Language

fi

Pages

24

Series

Abstract

Työssä toteutettiin kirjallisuuskatsaus plasmaporausta käsitteleviin tutkimuksiin, tavoitteena esittää ajantasaista tietoa plasmaporausteknologian kehitysvaiheesta. Plasmaporaus on uusi porausmenetelmä, jossa maaperään porataan reikiä sähköisten pulssien avulla. Pulssien voimakas muuttuva sähkökenttä hajottaa kiven rakennetta synnyttäen plasmakanavia ja ionisoi porausnestettä plasmaksi synnyttäen korkean paineen plasmakanaviin. Plasmaporausta on kehitetty lähinnä syvien maalämpökaivojen poraamiseen geotermisen energian hyödyntämiseksi teollisessa mittakaavassa. Plasmaporauslaitteisto koostuu porakärjestä ja siihen yhdistetystä pulssigeneraattorista. Alan markkinajohtaja on plasmaporakärkiä valmistava slovakialainen GA Drilling. Plasmaporauksen etuja suhteessa perinteiseen poraamiseen ovat nopeus ja tehokkuus kovassa maaperässä sekä edullisemmat kustannukset kuin perinteisessä mekaanisessa poraamisessa. Pehmeää maata poratessa mekaaninen poraus on tehokkaampaa. Plasmaporausmenetelmää sovellettaessa merkittäviä vaikuttavia tekijöitä ovat porakärjen elektrodien välimatka, sähköisen pulssin jännite ja nousuaika, käytettävä porausneste ja maaperän kovuus sekä sähköiset ominaisuudet. Näistä käytännössä muokattavissa ovat vain pulssigeneraattorin tuottaman pulssin jännite ja nousuaika, koska elektrodien etäisyys määräytyy porattavan reiän koon perusteella. Porausneste puolestaan riippuu usein porattavasta kohteesta.

The thesis carried out a literature review of studies on plasma drilling, with the aim of presenting up-to-date information on the development stage of plasma drilling technology. Plasma drilling is a new drilling method in which holes are drilled into the Earths surface using electrical pulses. The strong changing electric field of the pulses breaks down the structure of the stone, creating plasma channels and ionizes the drilling fluid into plasma, generating high pressure in the plasma channels. Plasma drilling has mainly been developed for drilling deep geothermal wells to utilize geothermal energy on an industrial scale. The plasma drilling equipment consists of a drill bit and a pulse generator connected to it. The market leader in the field is GA Drilling, a Slovakian manufacturer of plasma drill bits. The advantages of plasma drilling in comparison to traditional drilling are speed and efficiency in hard soil and lower costs than traditional mechanical drilling. When drilling soft ground, mechanical drilling is more efficient. When applying the plasma drilling method, important influencing factors are the distance between the electrodes of the drill tip, the voltage and rise time of an electrical pulse, used drilling fluid and soil hardness and electrical properties. Of these, only the voltage and rise time of the pulse produced by the pulse generator can be modified in practice, because the distance between the electrodes is determined by the size of the hole to be drilled. The drilling fluid, on the other hand, often depends on the target being drilled.

Description

Supervisor

Turunen, Markus

Thesis advisor

Lehtonen, Matti

Keywords

plasmaporaus, geoterminen energia, maalämpökaivo

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202410016540

Collections

[kand] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC