Většinu dnešních tunelů vyhloubily masivní razicí štíty, které se mechanicky provrtávají horninou. Bývá to nesnesitelně pomalé, ohromně drahé a náročné na údržbu. Jsou ale i jiné způsoby, jak se prodrat skrz i ty nejtvrdší horniny. Počátkem letošního roku jsme na OSLU psali o fascinujícím robotickém termálním systému Swifty startupu Petra, který si rychle poradí i s tvrdými horninami.
S podobnou technologií termálního vrtání tunelů přichází další americký startup Earthgrid. Stejně jako Petra tvrdí, že budou razit tunely mnohem rychleji (Earthgrid 100krát rychleji) a levněji (Earthgrid až o 98 procent levněji), než to umí mechanické mašiny. Díky tomu by se řada dnes neproveditelných projektů mohla v dohledné době stát skutečností. Také mohou vrtat kompletně s elektrickým pohonem a ušetřit tím nějaké emise.
Earthgrid ještě nepokročil tak jako Petra. Jejich design plazmových termálních robotů RBR (Rapid Burrowing Robot) jde ale ještě dál, než v případě startupu Petra. Tito roboti mají v přední části uspořádány disky s plazmovými hořáky, shodou okolností podle Fibonacciho „zlaté“ spirály, které vytvářejí teplotu 27 tisíc °C.
Když jde robot RBR razit tunel, zažehne plazmové hořáky a roztočí disky, na nichž jsou hořáky umístěné. S jejich pomocí rozmělňuje horninu, kterou odvážejí malé vozíky. Jak uvádí zakladatel Earthgridu Troy Helming, robot RBR je v základní verzi vybaven 72 plazmovými hořáky, s nimiž razí tunel o průměru 1 metr. Při méně náročném provozu potřebuje takový robot 40 MW. Při plném výkonu polyká 120 MW.
V konfiguraci na rychlé hloubení tunelů by roboti Earthgridu měli vyhloubit až 1 kilometr tunelů za den. Oproti mechanickým razícím štítům je to ohromná rychlost. Pro srovnání, mechanický razící systém Prufrock společnosti Boring Company Elona Muska při své premiéře v Las Vegas razil tunel rychlostí pouhých 15 metrů za den. Pokud jde o finanční náklady, v úsporné konfiguraci by měli roboti s plazmovými hořáky zvládnout 1 metr tunelu za pouhých 300 dolarů.
Earthgrid chtějí nabízet vrtání s plazmovými roboty jako službu a zároveň chtějí sami razit, provozovat a udržovat tunely pro zákazníky. Jejich dlouhodobým plánem je propojit jednotlivé projekty do národní sítě tunelů, která spojí podzemím celé USA. Takovou podzemní sítí by například mohla být podle potřeby rozváděna energie z obnovitelných zdrojů.
Video: EarthGrid...the future of infrastructure
Video: Tech Demo 2021, 20 second Clip of Boring
Literatura
Diskuze:
každá liška
Vinkler Slavomil,2022-07-25 20:43:06
No, sázení ohně jako rozdružování je fungující středověká metoda. Ale podle zákona zachování energie se 120 MW do hořáku neztratí bezestopy a odvádět toto teplo 1m tunelem se mi zdá zcela mimo realitu.
Pepa Vondrák,2022-07-25 11:26:24
Já bych tak kritický nebyl, spíš, mám-li brát zprávu střízlivě, ale za předpokladu, že nelžou, pak bych to bral jako hraniční parametry. Do metrového tunelu nedáte kabel a odvoz suti naráz aby se to horkem neroztavilo a k čemu taky tunel o průměru jeden metr? A navíc, pokud to zrovna nevrtá skálu, pak musíte počkat než zatuhne beton, tak k čemu by byl v obecnosti takový úprk?
Beru to tak, že spíš nežli paralelní maticí 3x3 takovýchto vrtáků (aby tím tunelem vůbec něco projelo) tam může být jeden šikovně kroužící plazmový vrták, který pojede řekněme 10x pomaleji. Rychlost může zvýšit, když bude více foukat nebo více slunce, za předpokladu, že stavba je poblíž nějakého fakt hustého elektrického vedení, jinak zaplatí více za dočasnou okolní infrastrukturu nežli za ten tunel. Ale stejně si myslím, že i těch 100m/den by bylo až moc.
Takže tomu článku věřím, věřím že tyto parametry vrták mít za jistých okolností může, ale současně dodávám, že se to v praxi stane maximálně 1x za 10 let.
Ale nakonec si stejně myslím, že to tak horký nebude a že nejlepší uplatnění nakonec najde v kombinaci s nějakou jinou metodou.
To se mi nezdá...
Jiří Kocurek,2022-07-25 02:07:55
"Také mohou vrtat kompletně s elektrickým pohonem a ušetřit tím nějaké emise."
Ne že by razící štít byl poháněný jinak, než elektricky. Ale ten hořák poháněný elektřinou... A že by ražba vyšla levněji něž vzdušné vedení? Kabel VVN je drahá sranda sama o sobě. Nehledě na náročnost oprav. Něco v angličtině: https://www.youtube.com/watch?v=z-wQnWUhX5Y
Nerad bych byl za škarohlída
Pavel Aron,2022-07-24 13:36:51
Ale začínám nám mít pocit, že slovo startup je synonymem tunelu na peníze. A ten kilometr denně bych opravdu chtěl vidět. A 300 USD na metr taky. Na rozrušení a odvoz horniny prostě potřebujete vynaložit nějakou energii a ta se nebude moc lišit podle jejího druhu. A náklady na odvoz materiálu také ne.
hmmm mnamka
Miroslav B,2022-07-23 20:30:02
ta roztavena hornina, to bude dobrotka na inhalaciu, vysledkom tohto bio raw procesu bude urcite H2O a spalovat to bude CO2 vsak? :-))
Re: hmmm mnamka
Oldřich Vašíček st.,2022-07-25 07:50:17
Nepředpokládám, že se bude tavit. Bude se termálně rozrušovat (většina "šutrů" při prudkém zahřátí praská). Co by dělali s taveninou? :) Takhle z toho vznikne celkem použitelná drť. Navíc horká bude jen povrchová část nebo drobné úlomky. Tak se to dá nakládat a odpravovat.
Nebude to vhodné na písky, nezpevněné jíly apod.
Běžně se termální rozrušování používá v některých lomech. Zahřívají plynovými hořáky, což není moc výkonné.
S plazmou můžou mít vyšší teplotu, ale není uvedeno jaké médium budou převádět na plazmu. Většinou se používá nějaký inertní plyn (Argon, apod.). Plyn pod tlakem se v plazmovém hořáku díky vysokému napětí ionizuje a silně ohřívá. Tím vzniká plazma s vysokou teplotou a vysokou rychlostí "plynu". Pokud takovým hořákem zahřeji horninu, tak se uvolňují drobné částce, které jsou "plynem" odfukovány z místa kontaktu. Pokud takovým hořákem budu pohybovat, vytvořím rýhu v hornině a může vzniknout pnutí, které uvolní i větší kusy. Bude záležet na hornině a strategii ohřevu. To bude to know-how, které bude zajímavé. Samotná technologie plazmového řezání je celkem běžně používána na řezání různých materiálů.
Tomas Novak,2022-07-23 18:12:06
Nejak se mi nezda ze by bylo levnejsi horninu roztavit nez ji mechanicky rozdrtit.Maji uz akespon funkcni prototyp a nebo je to zase jen vejicka pro naivni investory a novinare?
Re:
Petr Mikulášek,2022-07-24 07:25:52
Jasně že nemají. Ono je tam pár "drobností", co je potřeba vyřešit.
Zkoušel jsem si jako rozcvičku propočítat jenom tak přes palec chlazení (protopit 120 MW v žulové skále a neroztavit při tom železnou potvoru je výzva), napájení (jak rozumně protlačit 10km dlouhou dírou s průměrem metr výkon někdejšího bloku A1 v Jaslovských Bohunicích) a odvětrávání (jak sakra dostat ven výpary, když je tam ten tlustej kabel a musí se ještě tahat suť). Vyšlo, že jediný materiál, který to dokáže protunelovat, je prkenice hloupýho investora.
Re: Re:
Libor Jendřejas,2022-07-24 08:38:16
Přesně tak. Jen mimochodem jak by toto zařízení fungovalo v místech s tektonickymi poruchami kde by byly průvaly nebo prusaky vody? Pokud by to tak krásně fungovalo jak by řešili při tak rychlém postupu vyztužování vyraženého tunelu. Podle mne i autor článku očerňuje současné razicí technologie např. TBM není překonáno.
Re: Re: Re:
Oldřich Vašíček st.,2022-07-25 07:55:33
Jak jsem psal výše, vhodné jen na některé horniny. Pravděpodobně s dobrou odolností proti závalům. TBM má taky spoustu variant podle typu horniny, kde se razí. Žádná technologie není univerzální.
No a při styku se zvodnělou vrstvou dojde i na trhací práce. :) Rychle ohřátá voda během chvilky odstraní spoustu horniny i některé zbytné části stroje.
Re:
Oldřich Vašíček st.,2022-07-25 07:52:01
Nebude se hornina tavit (jak pak odpravit taveninu? :) ). Bude se termálně rozrušovat. Vhodné jen na některé horniny.
Re: Re: AŤ se čadí z čediče!
Josef Hrncirik,2022-07-25 15:40:10
S pouhými 120 MW.d Black Stachanoff vytuneluje 1 Mm průměru 1 m, tj. v litru rubaniny tratí (in westuje) 3,6 kWh (energetický ekvivalentní = cca 3,2 kg TNT/l rubaniny, tj. cca 2,2 l TNT/l rumů).
S takovou palebnou přesilou jde vše samo i na Don Base.
RBR je zcela správně navržen z wolframu (po ha nácky: tung stene).
Bude krásně svítit i bez LED očesaných z po zádi.
Na roztavení 1 l čediče stačí 2,3 MJ k tavenině 1500°C. K odnesení zbylých 11 MJ/l vrážených do každého l rumů je zapotřebí 7 kg větrů ohřívaných na oněch 1500°C.
Dnes je skutečně neskutečné horko.
Kdyby bazalt praskal při ohřevu na 800°C, při ?nutných poléváních vodou by mohli vypařit i 4,8 l vody/l rumů v parní báni.
Podle čl. Thermochemistry and Melting Properties of Basalt je jeho teplotní difuzivita cca 15 mm2/s. Při ražbě km/d by by se tedy drolily ?kapaly částice cca 1,3 mm. Za 1 s horká vlna pronikne cca 8 mm, za h ale jen 24 cm.
Prekopol som VN ohnivý koreń a iba som utekal pred plasma!
Pavol Hudák,2022-07-23 17:55:14
Nebolo by jednoduchsie, lacnejsie a omnoho menej energeticky narocnejsie nejak zautomatizovat odstrel dynamitom?
Re:
Libor Jendřejas,2022-07-24 08:44:45
Ražba odstřelem se razí kratší tunely. A např. 4km budoucí ražba dálničního tunelu D35 přes kopec Hřebeč bude probíhat novou Rakouskou tunelování metodou kde se používají odstřel a odstřel nejdou automatizovat. Ražba metodou TBM jako např. železniční tunel u Plzně používá razicí štít a tenhle úžasný stroj je maximálně automatizován.
Uz som sa potesil
Macko Pu1,2022-07-23 11:46:50
Ze aj v bratislave budeme mat metro za par eur. Trosku ma zneistila ta veta o tuneloch na rozvod energie z obnovitelnych zdrojov. Teraz neviem je to april alebo realna moznost?
Re: Uz som sa potesil
Gábor Vlkolinský,2022-07-23 12:16:18
S ekologickým napájaním z veterníkov, slnečných bateriek a kravského hnoja to pôjde trochu pomaly.
Re: Uz som sa potesil
Martin Pravda,2022-07-23 15:33:13
Snad tím chtějí razit tunely pro vodiče na přenos "zelené" elektřiny ze západu na východ USA.
Re: Re: Uz som sa potesil
Petr Mikulášek,2022-07-24 06:19:04
Nic se nikam rozvádět nebude, všechnu tu "zelenou" energii štít sežere sám a ještě požere i tu nezelenou... Jestli jsem to dobře pochopil, tak jeden štít s průměrem metr sežere 10% výkonu novýho bloku v Dukovanech. Pokud energetická náročnost poroste lineárně s plochou, tak na tubus s průměrem 5m budou potřebovat 3GW. Takže Dukovany po rozšíření na plný knedlík. A to se vyplatí.
Re: Re: Re: Uz som sa potesil
Oldřich Vašíček st.,2022-07-24 18:43:40
Nárust spotřeby by byl jen v případě, že by se navýšil počet hořáků (stávající stroj předpokládá 27 plazmových hořáků na průměr 1m). Taky to jde realizovat zpomalením rychlosti ražby.
Pro srovnání má razící štít pro Ejpovický tunel průměr necelých 10m a spotřebu 3,6kW. Za 8 měsíců vyrazil cca 2km.
Při velkém zjednodušení:
Na 2km při průměru 10m byla spotřeba cca 20,76 MWh klasickou metodou. Za den se vyrazilo cca 8m.
Pokud interpoluji novou metodu, tak při průměru 10m se vyrazí cca 100m za den a spotřeba na 2km by byla 57,6 MWh a ražba by trvala 20 dnů.
Ale ano, nedovedu si dost dobře představit velikost přívodního kabelu. :)
Technologie je sice termální, ale nepředpokládám tavení hornin, spíše tepelné rozrušování. Asi to nebude vhodné do měkkých, zvodnělých hornin a hlíny. Ale tady by to nemělo ani smysl. Zde se dají použít i levnější a méně energeticky náročné technologie. Spíše se bude jednat o ražbu v tvrdších horninách jako náhrada za klasické metody a odstřely. No a v případě zasažení nějaké zvodnělé žíly, tak dojde i na ty trhací práce. :)
Re: Re: Re: Re: Uz som sa potesil
Karel Rys,2022-07-24 19:30:39
3,6 kW je co za číslo? Já jen, že i moje elektrická sekačka na trávu má příkon 2,2 kW...
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
