Im Juni 2009 steckte ein Bohrer, der Tausende von Metern in den Vulkangestein im Nordosten Islands bohrte, unerwartet fest. Bei der Gewinnung entdeckten die Forscher, dass es in einem glasartigen, kieselsäurehaltigen Gestein namens Rhyolith eingeschlossen war. Es war verfestigtes Magma; Der Bohrer hatte eine Magmatasche tief in der Erde freigelegt, und das Magma war abgekühlt und hatte den Bohrer blockiert.
Dies war der erste Versuch des Island-Tiefbohrprojekts, bei dem die Geologie und Durchführbarkeit einer neuen Art von Geothermie untersucht wurde, die auf extrem heißer, extrem komprimierter Flüssigkeit basiert, die tief unter der Erde gefunden wurde. Jetzt, mehr als sieben Jahre später, sind sie wieder dabei und erweitern einen ähnlichen Bohrer noch weiter unter der Oberfläche der spärlichen Reykjanes-Halbinsel im Südwesten Islands. Vor weniger als zwei Wochen erreichte die IDDP-2 eine Tiefe von 3.640 Metern und wurde zum tiefsten Loch, das jemals in Island gebohrt wurde.
Das Magma zu treffen war ein Unfall, erklärt Wilfred Elders, einer der Hauptforscher der IDDP und emeritierter Professor für Geologie an der University of California in Riverside. Abgesehen von Schäden an der Ausrüstung und einem Neustart in einem anderen Teil des Landes bot es interessante Einblicke in die Gesteinsart in der Region. Es hat sogar für kurze Zeit Strom produziert, und das ist in erster Linie das Endziel des Projekts.
„Wenn wir hier das Konzept der Verwendung überkritischer Flüssigkeiten nachweisen können, kann dies überall dort erfolgen, wo wir diese Art von Temperaturen und Drücken messen können“, sagt Robert Zierenberg, Professor für Geochemie an der University of California in Davis und ein weiterer Hauptforscher.
IDDP-2 ist also in gewisser Weise ein Proof of Concept. Aber es ist eine große Sache mit Kosten von rund 15 Millionen US-Dollar, die von Islands größten Energieunternehmen sowie der Nationalen Energiebehörde Islands und in Zusammenarbeit mit internationalen Universitäten betrieben wird. Das Land mit 300.000 Einwohnern, das bereits ausschließlich mit Geothermie und Wasserkraft betrieben wird, hat es für angebracht gehalten, ein Risiko für effizientere Geothermie einzugehen - eine Art, die den intermittierenden Betrieb von Wind- und Sonnenenergie mit der Zeit rund um die Uhr ergänzen könnte.
Laut Bill Glassley, Geschäftsführer der kalifornischen Geothermie-Kollaborative an der University of California in Davis, hat Geothermie das Potenzial, die ganze Welt auf unbestimmte Zeit sauber zu befeuern.
Im Allgemeinen wird Erdwärme erzeugt, indem erhitztes Wasser aus einem Tiefbrunnen entweder direkt über Dampf oder über einen Wärmetauscher entnommen und zum Antrieb einer Turbine verwendet wird. Je höher die Temperatur, desto effizienter ist das System.
„Die Geothermie hat sich bis vor kurzem auf niedrig hängende Früchte konzentriert“, sagt Glassley, der nicht an der IDDP beteiligt war. "[IDDP] ist eine Art vorläufiger Versuch, sich in die Richtung zu bewegen, auf diese Ressourcen mit viel höheren Temperaturen zugreifen zu können."
Aber für den IDDP ist es nicht nur die Temperatur. In den Tiefen, in denen sie bohren, ist der Druck so hoch, dass aus dem Wasser kein Dampf wird. Bei ausreichend hohem Temperaturdruck - 378 Grad Celsius und 220 bar - wird es zu einer überkritischen Flüssigkeit mit eigenen Eigenschaften und viel mehr Energie als Dampf.
"Unsere Modellierung zeigt, dass die Produktion von überkritischem Fluid bedeutet, dass wir einen Brunnen haben, der eine Größenordnung mehr elektrische Energie produzieren könnte als ein herkömmlicher unterkritischer Brunnen", sagt Elders. Das können bis zu 50 Megawatt sein, was allgemein als Leistung für 50.000 Haushalte bezeichnet wird.
Sobald der Bohrer mit einem Durchmesser von 8, 5 Zoll die Zieltiefe von 5.000 Metern erreicht hat, werden sie feststellen, ob das Gestein die Risse und das Wasser aufweist, die erforderlich sind, um überkritische Flüssigkeiten direkt abzusaugen, oder ob sie sanft abgepumpt werden müssen Führt zu Brüchen, wenn sich das relativ kühle Wasser erwärmt. (Es ist überhaupt nicht wie Fracking, Forscher sind schnell darauf hinzuweisen.)
Island war aus mehreren Gründen das ideale Zuhause. Die Energieunternehmen waren bereit, ein Risiko für eine Technologie einzugehen, die sich nicht sofort auszahlt, sagt Elders, und das Land ist bereits für erneuerbare Energiequellen offen und sogar auf diese angewiesen. Geografisch brauchte das Projekt einen Ort, an dem sie in der Nähe der vulkanischen Aktivität bohren konnten, aber (hoffentlich) das Auftreffen von tatsächlichem Magma vermeiden konnten, das zwar viel Energie enthält, aber nicht zum Betreiben einer Turbine verwendet werden kann und wahrscheinlich das zerstören würde trotzdem bohren. Trotz der vorherigen Bemühungen wurde Island relativ gut vermessen, und da es sich auf dem mittelatlantischen Rücken befindet, liegen die Bedingungen, die die Bohrer zu erreichen versuchen, relativ nahe an der Oberfläche.
Es gibt eine Handvoll anderer Orte, die in Zukunft geeignete Standorte bieten könnten - nicht überraschend neben anderen Orten mit Vulkanen und seismischen Aktivitäten, wie den westlichen USA, Neuseeland, Italien und dem ostafrikanischen Grabenbruch. Während der Erfolg in diesem speziellen Bohrloch anderen Ländern und Unternehmen die Zuversicht geben könnte, eigene Projekte zu starten, muss noch viel Arbeit geleistet werden, bevor Energie erzeugt wird. Sie müssen die Bedingungen messen, eine Auskleidung in das Loch legen, alles aufheizen lassen, den Durchfluss testen und ein Kraftwerk bauen, um die überkritische Flüssigkeit in Elektrizität umzuwandeln.
„Wir werden nicht wissen, bis wir es erfolgreich gemacht haben, wie die Wirtschaft aussehen könnte. Wenn es uns gelingt, in Reykjanes ein überkritisches Bohrloch zu produzieren, das über genug überkritisches Wasser verfügt, um das Äquivalent von 50 Megawatt zu erzeugen, haben wir das Konzept bewiesen “, sagt Elders. „Es wird Jahrzehnte dauern, um das als industriellen Prozess zu entwickeln und in anderen Teilen der Welt auszuprobieren.“
