In juni 2009 liep een boor die duizenden meters in de vulkanische rots van Noordoost-IJsland saai was onverwacht vast. Bij het extraheren ontdekten onderzoekers dat het was ingekapseld in een glasachtige, silicarijke rots genaamd rhyolite. Het was gestold magma; de boor had een zak magma diep in de aarde blootgelegd en het magma was afgekoeld, waardoor de boor vastliep.
Dat was de eerste poging van het Iceland Deep Drilling Project, een verkenning van de geologie en de haalbaarheid van een nieuw soort geothermische energie op basis van super hete, super gecomprimeerde vloeistof die diep onder de grond werd gevonden. Nu, meer dan zeven jaar later, zijn ze er weer mee bezig en breiden ze een soortgelijke oefening uit, zelfs nog verder onder het oppervlak van het schaarse schiereiland Reykjanes aan de zuidwestkant van IJsland. Nog geen twee weken geleden bereikte de IDDP-2 een diepte van 3.640 meter en werd daarmee het diepste gat dat ooit in IJsland is geboord.
Het slaan van het magma was een ongeluk, legt Wilfred Elders uit, een van de belangrijkste onderzoekers van het IDDP en een emeritus hoogleraar geologie aan de Universiteit van Californië, Riverside. Afgezien van schade aan de apparatuur en opnieuw beginnen in een ander deel van het land, bood het enig interessant inzicht in het type rots in de regio. Het produceerde zelfs korte tijd stroom, en dat is in de eerste plaats het uiteindelijke doel van het project.
"Als we het concept van het gebruik van superkritische vloeistoffen hier kunnen bewijzen, kan dit overal worden gedaan waar we kunnen boren naar dat soort temperaturen en druk, " zegt Robert Zierenberg, een professor in geochemie aan de Universiteit van Californië, Davis en een andere hoofdonderzoeker.
IDDP-2 is dus in zekere zin een proof of concept. Maar het is een grote, met een kostprijs van ongeveer $ 15 miljoen, aangedreven door de grootste energiebedrijven van IJsland, evenals de Nationale Energieautoriteit van IJsland, en in samenwerking met internationale universiteiten. Het land, dat al volledig wordt aangedreven door geothermische en hydro-elektrische energie, heeft het geschikt gevonden om een risico te nemen op efficiëntere geothermie - het soort dat op termijn een 24/7 aanvulling zou kunnen bieden op de intermitterende activiteiten van wind- en zonne-energie.
Geothermal, zegt Bill Glassley, uitvoerend directeur van de California Geothermal Energy Collaborative van de University of California, Davis, heeft het potentieel om de hele wereld schoon, voor onbepaalde tijd van brandstof te voorzien.
Over het algemeen wordt geothermische energie geproduceerd door verwarmd water uit een diepe put te halen, hetzij via stoom rechtstreeks of via een warmtewisselaar, en het te gebruiken om een turbine aan te drijven. Hoe hoger de temperatuur, hoe efficiënter het systeem.
"Geothermische energie heeft zich tot voor kort geconcentreerd op laaghangend fruit", zegt Glassley, die niet betrokken was bij de IDDP. "[IDDP is] een soort van voorlopige inspanning om in de richting te kunnen gaan van toegang tot die veel hogere temperatuurbronnen."
Maar voor de IDDP is het niet alleen temperatuur. Op de diepten waar ze boren, is de druk zo hoog dat het water geen stoom kan worden. Bij een voldoende hoge temperatuurdruk - 378 graden Celsius en 220 bar - wordt het een superkritische vloeistof, met zijn eigen eigenschappen en veel meer energie dan stoom.
"Onze modellen geven aan dat de productie van superkritische vloeistof betekent dat we een bron hebben die een orde van grootte meer elektrisch vermogen zou kunnen produceren dan een conventionele subkritische bron", zegt Elders. Dat kan tot 50 megawatt zijn, over het algemeen beschreven als stroom voor 50.000 huizen.
Zodra de boor met een diameter van 8, 5 inch de doeldiepte van 5000 meter bereikt, zullen ze ontdekken of de rots de breuken en water heeft die nodig zijn om superkritische vloeistof direct te extraheren, of dat deze naar beneden moet worden gepompt, een proces dat voorzichtig introduceert breuken als het relatief koele water opwarmt. (Het is helemaal niet zoals fracking, onderzoekers wijzen er snel op.)
IJsland is om verschillende redenen het ideale huis geweest. De energiebedrijven zijn bereid geweest een risico te nemen op een technologie die niet meteen uitbetaalt, zegt Elders, en het land staat al open voor, en is zelfs afhankelijk van, hernieuwbare energiebronnen. Geografisch gezien had het project een plek nodig waar ze dicht bij vulkanische activiteit konden boren, maar (hopelijk) vermijden om daadwerkelijk magma te raken, dat, hoewel het veel energie bevat, niet kan worden gebruikt om een turbine te laten draaien, en waarschijnlijk de toch boren. Ondanks de eerdere inspanningen is IJsland relatief goed onderzocht, en aangezien het aan de Mid-Atlantische Rug ligt, liggen de omstandigheden die de boorers proberen te bereiken relatief dicht bij het oppervlak.
Er zijn een handvol andere plaatsen die in de toekomst geschikte locaties kunnen bieden - niet verwonderlijk, naast andere plaatsen met vulkanen en seismische activiteit, zoals de westelijke VS, Nieuw-Zeeland, Italië en de Oost-Afrikaanse kloof. Maar hoewel succes in dit specifieke boorgat andere landen en bedrijven het vertrouwen zou kunnen geven dat ze nodig hebben om hun eigen projecten te starten, moet er nog veel werk worden verzet voordat het energie gaat produceren. Ze moeten de omstandigheden meten, een voering in het gat plaatsen, alles laten opwarmen, de stroom testen en een energiecentrale bouwen om de superkritische vloeistof in elektriciteit om te zetten.
“We zullen het pas weten als we het met succes hebben gedaan, hoe de economie eruit zou kunnen zien. Als we er in Reykjanes in slagen een superkritische put te produceren die voldoende superkritisch water heeft om het equivalent van 50 megawatt te genereren, dan hebben we het concept bewezen ”, zegt Elders. "Het zal decennia duren om dat als een industrieel proces te ontwikkelen en het in andere delen van de wereld te proberen."
