Energia z wulkanu

Eksperyment ma miejsce na zboczach wulkanu Newberry w Górach Kaskadowych

Niezwykły eksperyment w amerykańskim stanie Oregon: naukowcy pompują zimną wodę pod wulkan, aby ją ogrzać, a następnie wykorzystać do produkcji prądu

Pomysł nie jest nowy: wykorzystać ciepło płynące z wnętrza globu. Niektóre kraje wulkaniczne, takie jak Islandia, Filipiny, Nowa Zelandia, czy Salwador, chętnie korzystają z zasobów energii geotermalnej, jeśli jest ona łatwo dostępna. Ciepło wygenerowane we wnętrzu Ziemi bez problemu przenika ku powierzchni gruntu za pośrednictwem gazów i wód krążących w skałach.

Doświadczenie prowadzonego w Oregonie jest jednak trochę inne, bo wykorzystuje się energię uwięzioną na głębokości ponad 3 km. W wybranym przez badaczy miejscu temperatury na tym poziomie przekraczają 300°C. Nie może jednak ono samodzielnie przedostać się do góry, bo znajduje się w warstwach skał pozbawionych większych szczelin, a tym samym nieprzepuszczalnych dla wód i gazów geotermalnych.

Naukowcy postanowili pokonać tę przeszkodę. Wykonali głęboki odwiert i pompują do niego zimną wodę, która stanie się nośnikiem ciepła - rozszerzając i wypełniając mikroszczeliny w skałach. W ten sposób się od nich ogrzeje. Na końcu stworzy rozległy podziemny zbiornik energii geotermalnej. Wtłączanie wody powinno się zakończyć w ciągu kilkunastu tygodni. Po przerwie rozpocznie się druga faza doświadczenia: wiercenie odwiertów, którymi ciepło popłynie na powierzchnię, aby poruszać niewielką na początek turbiną parową wytwarzającą prąd elektryczny.

Eksperyment ma miejsce na zboczach wulkanu Newberry w malowniczych Górach Kaskadowych. Zajmuje ona największą powierzchnię, choć nie jest największa. Jej średnica przekracza 30 km. Partie szczytowe zajmuje rozległa kaldera - owalne zagłębienie o długości 8 km, szerokości 6 km i głębokości pół kilometra - dziś częściowo zajęta przez dwa jeziora. Obecność kaldery świadczy o tym, że Newberry był kiedyś bardzo aktywny. Z wierzchu jest więc chłodny, ale pod spodem - wciąż gorący, co sprawiło, że geolodzy wybrali właśnie jego.

Zespołem geofizyków i hydrogeologów kieruje Susan Petty, wcześniej badaczka z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, a obecnie szefowa firmy innowacyjnej AltaRock Energy. Do swojego pomysłu zdołała przekonać federalny Departament Energii oraz kilka funduszy wysokiego ryzyka, w tym Google'a. Dzięki temu zgromadziła już ponad 40 mln dolarów. Dłużej trwało przekonywanie władz stanowych, społeczności lokalnych oraz agencji ochrony środowiska. Zgodę na swoje próby naukowcy dostali dopiero jesienią 2012 r., po ponad trzech latach starań -  czytamy w wiadomości.

Badacze uważają, że ich ingerencja nie powinna obudzić drzemiącej góry lub wywołać drżeń, które mogłyby taką pobudkę sprowokować. Przeciwnicy eksperymentu twierdzą jednak inaczej. Zwracają uwagę, że wtłaczanie wody do wnętrza wulkanu jest podobne do szczelinowania hydraulicznego stosowanego do pozyskiwania gazu i ropy z łupków. Zastosowanie takiej agresywnej technologii polegającej na rozłupywaniu skał wodą, może mieć nieprzewidywalne skutki w przypadku wulkany.

Petty uspokaja jednak, mówiąc, że ciśnienie pompowanej wody jest kilka razy mniejsze, niż w przypadku typowego szczelinowania, a ingerencja w skały - znikoma.

- Monitorujemy wulkan przy pomocy aparatury sejsmicznej. Zarejestrowaliśmy niewielkie drżenia, ale nie są one groźne. Świadczą o tym, że woda płynie tam, gdzie chcieliśmy, i trochę się przy tym rozpycha – zauważa badaczka.

Podczas wydobycia gazu łupkowego wykorzystuje się dużo różnych chemikaliów, natomiast w przypadku Newberry, tylko jeden środek. To neutralny dla środowiska, biodegradowalny żel, który ma tymczasowo wypełnić świeżo poszerzone szczeliny. Dzięki temu pod wulkanem będą mogły powstać aż trzy poziomy geotermalne ulokowane jeden pod drugim.

Pierwsze próby wykorzystanie energii geotermalnej, która sama nie potrafi wydostać się spod ziemi, podjęto w latach 70. XX w. Naukowcy wiercili kilkukilometrowe odwierty i wprowadzali do nich pod znacznym ciśnieniem wodę, która po ogrzaniu się od skał powracała na powierzchnię drugim otworem. Pomysł nazwano Enhanced Geothermal System (EGS), czyli zaawansowaną geotermią.

W praktyce jednak technologia okazała się kosztowna i pracochłonna. Na świecie istnieje jedynie kilka takich eksperymentalnych instalacji, m.in. we Francji i Niemczech. Własne badania prowadzą też Brytyjczycy, Holendrzy, Japończycy i Australijczycy. Do tej pory jednak nikt nie próbował wtłoczyć wodę głęboko pod wulkan

Newberry mógłby zasilać elektrownię o mocy nawet kilkuset megawatów. Na razie jednak taka wielka instalacja to odległa przyszłość. Naukowcy chcą natomiast udowodnić, że dzięki ich nowatorskiej technologii cena zaawansowanej geotermii będzie znacząco mniejsza i bardziej opłacalna. Jesienią 2013 r., gdy ciepło spod wulkanu w Oregonie po raz pierwszy popłynie na powierzchnię, okaże się, czy te teoretyczne wyliczenia będą zgodne z rzeczywistością.

(ma)