BUSData

Nach Fukushima und unter Berücksichtigung des Klimawandels wird die Suche nach alternativen Energiequellen, die also weder auf fossile Brennstoffe, noch auf radioaktives Material angewiesen sind, mit Hochdruck vorangetrieben. Eine vielversprechende Möglichkeit ist die Energiegewinnung durch das Ausnutzen der Geothermie. Dabei wird durch zwei Bohrungen, die dafür meist mehrere Tausend Meter in die Tiefe gehen müssen, so heißes Wasser an die Erdoberfläche gepumpt, dass damit eine Turbine angetrieben und Strom erzeugt werden kann. Der Erfolg, der generell sehr kostspieligen Bohrungen, kann durch simultane, seismische Untersuchungen der Bohrumgebung und entsprechender Steuerung der Bohrrichtung wesentlich erhöht werden. Die Messgeräte dafür sind vorhanden, jedoch müssen die damit gewonnenen Daten zur Auswertung an die Erdoberfläche übertragen werden und das ist bei diesen Tiefen mit der heutigen Technik auf übertragungsraten von einigen Bits pro Sekunde beschränkt. Für eine erfolgversprechende Steuerung der Bohrrichtung ist diese Datenrate jedoch viel zu gering.

Das BUSData-Projekt soll diese übertragungsrate wesentlich erhöhen, wobei über 1,5 km Datenraten von mindestens 200 Bit/s angepeilt werden. Dies soll durch eine übertragung von akustischen Wellen entlang des Bohrgestänges mittels OFDM-Modulation erfolgen. OFDM ist in DVB-T und WLANs schon etabliert. Aufgrund der regelmäßig auftretenden Durchmesseränderungen an den Verschraubungen wirkt sich das Bohrgestänge für die akustische Welle aus wie ein periodisches Gitter, d.h. das übertragungsverhalten hat viele Pass- und Sperrbänder. Für erste Versuche wurde der neue LTE Mobilfunkstandard angepasst. Durch eine 1000-fach geringere Taktrate, Verschieben des Trägers zu 0 Hz und eine Spiegelfunktion zur Erzeugung reeller Basisbandsignale wird aus dem 20 MHz Band in LTE ein 10 kHz Basisband. LTE ermöglicht eine frequenzselektive Anpassung der Datenrate an den übertragungskanal. Basierend auf Rückinformation vom Empfänger wird die verfügbare Kapazität im Spektrum effizient ausgenutzt, indem OFDM mit adaptiven Bitladetechniken kombiniert wird.

Erste adaptive übertragungsexperimente zeigen, dass man damit über kurze Bohrgestänge Datenraten von mehr als 5 kbit/s erreichen kann. Während bei kurzen Bohrgestängen das Maximum der Datenrate durch die nichtlinearen Eigenschaften der akustischen Aktuatoren begrenzt ist, wird der Kanal mit zunehmender Länge des Bohrstrangs frequenzselektiver und zunehmend rausch- und interferenzbegrenzt. Gemeinsam mit den Partnern, dem Geoforschungszentrum Potsdam und der TU Bergakademie Freiberg, sind eine übertragung über einen Bohrstrang im Versuchs- und  Lehrbergwerk Reiche Zeche in Freiberg sowie Feldmessungen über etwa 1,5 km an einer typischen Bohranlage geplant.