Godine 2009. ekipa za bušenje na severoistoku Islanda krenula je u potragu za veoma vrućom vodom i naišla na nešto što se još uvek kretalo.
Radili su na Krafli, vulkanskoj kalderi širine oko deset kilometara u jednom od najaktivnijih delova Islanda. Plan je na papiru bio jednostavan: izbušiti rupu duboku više od četiri kilometra kako bi se stiglo do vode koja je toliko vruća i pod tolikim pritiskom da prestaje da se ponaša kao tečnost ili gas - u stanje koje naučnici nazivaju superkritičnim, piše Spacedaily.
Nikada nisu stigli tako daleko. Na nešto više od dva kilometra dubine, stena koja je izlazila iz bušaće cevi se promenila, pretvarajući se u sveže vulkansko staklo. To je značilo samo jedno: krunica bušilice je udarila direktno u magmu, rastopljene stene na oko 900 stepeni Celzijusa. Ne u džep vruće vode u blizini, već u pravu magmu.
Para od 450 stepeni, po kojoj će ova bušotina na kraju postati poznata, bila je udaljena još godinu dana, i to samo zahvaljujući onome što se sledeće dogodilo.
Bušenje u magmu je jedina stvar za koju su geotermalni inženjeri obučeni da je nipošto ne rade.
Šta je ekipa odlučila da uradi sa bušotinom
Niko nije zapečatio bušotinu. Pre toga, samo jedna bušotina na svetu je ikada pogodila magmu - na Havajima 2007. godine. Ovog puta, Landsvirkjun, nacionalna elektroenergetska kompanija Islanda, i njeni partneri u Projektu dubokog bušenja Islanda odlučili su da saznaju šta imaju pred sobom.
Vilfred Elders, geolog sa Univerziteta u Kaliforniji koji je uređivao specijalno izdanje časopisa Geothermics o onome što je usledilo, opisao je rešenje. Čelična zaštitna cev, perforirana na delu najbližem magmi, zabetonirana je na svoje mesto. Usledilo je sporo zagrevanje koje je trajalo mesecima pre nego što je iko dodirnuo ventil.
Ono što je izašlo postavilo je rekord. Bušotina IDDP-1 proizvela je pregrejanu paru od preko 450 stepeni pod pritiskom na ušću bušotine od oko 140 bara, što je čini najtoplijom proizvodnom bušotinom ikada izmerenom. Elders ju je nazvao prvim geotermalnim sistemom na svetu poboljšanim magmom i prvim koji toplotu crpi direktno iz rastopljenih stena.
Zašto 450 stepeni menja računicu
Uobičajene islandske bušotine proizvode fluid temperature oko 250 stepeni, koji na površinu stiže kao mešavina vode i pare koja mora da se razdvoji pre nego što dođe do turbine.
Iznad otprilike 374 stepena ta mešavina prestaje da postoji. Voda se pretvara u pregrejanu paru koja nosi znatno više toplotne energije po kilogramu, pa turbina izvlači više rada iz svakog kilograma koji stigne do površine.
Testovi protoka su to i potvrdili. Pregledajući podatke, organizacija Clean Air Task Force je primetila da je IDDP-1 mogao da proizvede do 36 megavata električne energije, što je pet do deset puta više od onoga što postiže tipična komercijalna bušotina na nižim temperaturama. Bjorn Tor Gudmundson, izvršni direktor projekta Krafla Magma Testbed, procenio je da je ista bušotina tokom skoro dve godine povremenih ispitivanja protoka imala deset puta veću snagu od prosečne geotermalne bušotine.
Manje bušotina za istu količinu energije jedini je model geotermalne ekonomije koji se zaista može skalirati.
Bušotina je stradala zbog hemije
Korozija je napravila najveću štetu. Kiseli gas, sumpor i silikatna prašina podizali su se zajedno sa parom. Zaštitna cev je pretrpela teška oštećenja tokom dugog perioda u kom je fluid bio vlažna mešavina umesto suve pregrejane pare.
Zatim su u julu 2012. otkazali neki od površinskih ventila. Bušotina je morala da se rashladi hladnom vodom. Unutrašnja zaštitna cev se skupila i pukla usled toplotnog šoka, i od tada iz bušotine IDDP-1 više nikada ništa nije poteklo.
Taj neuspeh je možda najvrednija stvar koju je ovaj eksperiment doneo. Dubina cevi, mešavine cementa, duktilnost legure, koliko dugo pustiti bušotinu da se ponovo zagreje pre otvaranja: lista stvari koje su otkazale postala je tehnička specifikacija za sledeći pokušaj.
Ovaj novi pokušaj vodi neprofitni konsorcijum koji finansiraju Međunarodni program za kontinentalno naučno bušenje, islandsko Ministarstvo životne sredine i energetike, Landsvirkjun, Reykjavik Energy i Kompanija za bušenje Islanda. Njihov plan je da namerno pogode isto telo magme.
U planu su dve bušotine. Kako prenosi GeoExpro, KMT-1 je projektovana da stigne do oko 2.100 metara dubine direktno u magmu čija se temperatura procenjuje na oko 970 stepeni, noseći senzore napravljene da po prvi put izmere temperaturu i pritisak unutar rastopljenih stena. KMT-2 se zaustavlja na oko 2.050 metara, tik iznad komore na oko 500 stepeni, a njena svrha je da testira da li energetski sistem može da opstane u blizini tolike toplote. Gudmundson je za Američko udruženje naftnih geologa izjavio da je početak bušenja planiran za 2027. godinu, pri čemu su mu integritet bušotine, toplotni stres, korozija i cementiranje na samom vrhu liste briga.
Naučna korist bi mogla nadmašiti samu električnu energiju. Nijedna geofizička metoda ne može pouzdano sa površine da locira komore magme, pa vulkanolozi ono što se dešava pod zemljom tumače preko deformacije tla, emisije gasova i seizmičkih signala — uvek posredno. Pišući za časopis Eos, tim koji stoji iza projekta opisao je svoju ambiciju kao stvaranje trajne opservatorije magme, po duhu bliže mreži teleskopa nego elektrani.
Šta jedna bušotina može, a šta ne može da dokaže
Jedna bušotina je samo jedna bušotina.
Podatak o desetostruko većoj snazi potiče iz jedne jedinice bušotine koja nikada nije bila projektovana za uslove na koje je naišla, testirane s prekidima i zatvorene pre nego što je iko sagradio komercijalnu elektranu oko nje. Studije izvodljivosti iz ranih 2000-ih predviđale su povećanje efikasnosti za čitav red veličine korišćenjem superkritičnih fluida, a IDDP-1 je ukazao u tom smeru, ali bez konačnog odgovora. Bušotina IDDP-2 na Rejkjanesu dostigla je superkritične uslove 2017. godine i takođe izgubila svoju zaštitnu cev.
Korozija je glavna prepreka. Rešite je jednom, u bušotini pored komore čija je dubina već poznata, i sve dalje postaje inženjerski izazov koji i druge vulkanske zemlje mogu primeniti. Mnoge nacije leže upravo na ovakvoj toploti, ali još uvek nemaju način da je stave u funkciju.
Magma u Krafli provela je četiri decenije mirno se hladeći ispod aktivne elektrane, ne služeći nikome. Sledeća krunica bušilice odlučiće da li će se to promeniti.
BONUS VIDEO:
(MONDO)