火山マグマは未来に電力を供給できるか?

アイスランドの科学者たちは、超高温の溶岩から地熱エネルギーを作り出す方法を発見した

トゥアン・C・グエン

当初は失敗した実験とみなされていたアイデアが、最終的には画期的なものとして歓迎されることはあまりありません。 しかし、5年前、アイスランドの科学者チームが地殻深くを掘削し、溶けた岩石に遭遇したとき、まさにそれが起こった。 それは当時彼らが探していたものではなかっただけでなく、通常の液体の間のどこかにある状態で存在するほど高温の水を含んでいると噂されていた貯水池を見つける探求を放棄しなければならなかったということも意味した。そしてガス。

このようなエネルギー密度の高い液体が発掘された場合の影響は非常に大きかったでしょう。 摂氏 1,100 度もの高温の「超臨界」状態に加熱された水は、圧力と熱が十分に蓄積されている場合にのみ可能です。 研究室は、科学者がそのような状況を再現することができた場所の 1 つです。 しかし、もしそれがどこかで自然に生成されたとしたら、アイスランドのような氷の地熱温床が有力だろう、という考えが成り立ちます。

10年以上にわたり、アイスランド政府とエネルギー企業や科学者の国際コンソーシアムは、アイスランドの10倍のエネルギー量を蓄える潜在的に豊富な資源を利用することが可能かどうかを調べるために2,200万ドル以上を注ぎ込んできた。加熱された蒸気。 いつか地熱発電所が、この巨大でありながらクリーンな電源を地元の家庭や企業だけでなく、イギリスなどの国々や近隣の石炭やガスに依存している国々にも供給できるようになることが期待されていました。

したがって、アイスランド深層掘削プロジェクトは、部分的には、住民約 32 万人の小さな火山島を再生可能エネルギーの主要供給国として位置づける取り組みとして構想されました。 しかし、失敗に終わった掘削事件で特に士気を低下させたのは、深刻な経済危機の最中に発生したため、タイミングにあった。 国の中央銀行システムがほぼ崩壊する中、世帯の90パーセントで使用されていた事実上無制限に供給される地熱エネルギーへの容易なアクセスは、回復を促進するのに役立つと当局が感じた、残された数少ない固有の富の1つだった。

それでも、後に研究者らが発見したように、誤って地下のマグマに衝突しても完全な損失にはならなかった。 火山の岩盤では、溶けた岩石の中に閉じ込められた熱が摂氏900度から1,000度で一定の温度で燃えます。 この粘性物質は火山の先端から溶岩の形で流れ出る瞬間にその効力の多くが失われ、大気が冷却効果を発揮して溶岩の組成を大きく変えるため、これは重要である。 問題は、マグマの衝突が非常にまれな出来事であるため（ハワイで一度だけ起こった）、研究者はその膨大な可能性を利用するための信頼できる方法を考案する機会があまりなかったことです。 利用可能なエネルギーを抽出するには、まず、何らかの方法で敷地内に貯水量を集める必要がありました。 そして、それが起こった場合、IDDP チームは、回復力があり、井戸から蒸気を引き出すことができるシステムを何らかの方法で構築する必要があります。

『Geothermics』誌に掲載された驚くべき報告書の中で、研究者らはどのようにしてこれを達成したのかを正確に詳述しました。 地質学者グズムンドゥル・オー率いるIDDPチームは、時間の経過とともにマグマ流のすぐ上の隙間に浸透した雨水の自然貯留層を発見した。 フリズレイフソン氏は、上昇する熱い液体を注ぎ込むように設計された特注の輸送システムのテストに成功しました。 The Conversation によると、科学者たちはこのようにして、いわゆるマグマ強化地熱システムを考案したとのことです。

これは、マグマに最も近い底部に穴の開いた部分を備えた鋼製のケーシングを井戸にセメントで固定することを意味しました。 ボーリング孔内で熱がゆっくりと蓄積され、最終的に過熱蒸気が坑井を通って 2 年間にわたって上昇しました。

[ウィルフレッド]エルダーズ[カリフォルニア大学リバーサイド校の地質学者で論文の共著者]は、掘削の成功は「控えめに言っても驚くべきことだ」と述べ、さらに次のように付け加えた。将来の高温地熱プロジェクトのエネルギー効率を向上させます。」

著者らによれば、地表にもたらされた過熱蒸気は摂氏450度以上と記録されており、超臨界液体とは程遠いが、それでも蒸気で発電できる最高温度であるという。 参考までに、地熱発電所は地下の井戸に水を汲み上げて蒸気を発生させ、摂氏約 180 度の温度で発電します。 プラントで生成される電気の量は、1 分あたりにどれだけの水が加熱され、送られるか、システムがそのエネルギーを電気に変換する効率など、多くの変数によって決まります。 この井戸だけでも 36 メガワットの潜在的な電気出力があり、近くのクラフラ発電所にある 33 個のボーリング孔の合計出力の半分以上を生成し、常時約 9,000 世帯に電力を供給するのに十分な量を生成します。 ただし、660メガワットの石炭火力発電所と比較すると、まだいくらか見劣りします。

それで、次は何でしょうか？ まあ、少なくともまだ、この井戸の頂上に地熱ステーションを建設するという取り決めは確認されていません。 しかし、科学者たちが火山物質を使って発電することができたという事実は、勇気を与える兆候として受け止められるべきである。 彼らはまた、超臨界流体のとらえどころのないポケットを採掘するという、よりエキゾチックな追求を諦めていません。 チームはすでに、プロジェクトの次の段階のためにアイスランド南西部の場所にタグを付けています。 今年後半に予定されているIDDP-2は、さらに高温の電源を求めて深さ5キロメートルのボーリング孔を掘削することを目的としている。

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Tuan C. Nguyen はシリコンバレーを拠点とするジャーナリストで、テクノロジー、健康、デザイン、イノベーションを専門としています。 彼の作品は、ABCNews.com、NBCNews.com、FoxNews.com、CBS の SmartPlanet、LiveScience に掲載されています。