Aufgabenstellung
Im Zuge der Entwicklung eines adiabatischen Druckluftspeicherkraftwerks (engl. AA-CAES Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage) wird die Möglichkeit der Nutzung von Laserenergie im Tiefbau, insbesondere beim Aushub von flexibel geformten und luftdichten Kavernen, erforscht. Hierbei soll untersucht werden, wie verschiedene Gesteine auf Laserbestrahlung reagieren und wie Laserenergie im Tunnelbau eingesetzt werden kann. Daraus sollen Konzepte mit Fokus auf der Verwendung von Laserstrahlung alleine oder in Verbindung mit mechanischen Abtragsmethoden enwickelt werden.

Vorgehensweise
Gesteinsproben aus der relevanten Region in Österreich werden Beschusstests unterzogen, um die verschiedenen möglichen Abtragsregime der Gesteine festzustellen. In den initialen Experimenten werden neben den für den Abtrag benötigten spezifischen Energien vor allem großflächige Veränderungen der Gesteine unter Laserbestrahlung untersucht, zum Beispiel Bildung oberflächlicher sowie tiefer Risse und die Veränderung der chemischen Zusammensetzung aufgrund der durch die Laserstrahlung eingebrachten Hitze.

Ergebnisse
Es wurden spezifische Energien zum Abtrag von verschiedenen Gesteinen unter unterschiedlichen Bedingungen wie kontinuierlicher und diskontinuierlicher Einstrahlung sowie Wassereinfluss gemessen. Mittels eines Scheibenlasers mit einer Wellenlänge von 1030 nm und bis zu 4 kW Leistung wurden spezifische Energien zwischen 5 J/mm³ und 200 J/mm³ ermittelt, abhängig von Gesteinsart und Bestrahlungsparametern. Oberflächen- und Gefügeveränderungen wurden beobachtet (Bild links) sowie starke Rissbildung bei konzentrierter Bestrahlung (Bild rechts), die möglicherweise für den Ausbruch großer Volumina genutzt werden kann.