211service.com
Rotsen tikken voor kracht
Breng tijd door in het Franse dorp Soultz-sous-Forêts en je zult waarschijnlijk een door de mens veroorzaakte aardbeving meemaken. De trillingen – sommige zo hoog als 2,87 op de schaal van Richter – zijn het meest opvallende element van een onderzoeksprogramma voor hernieuwbare energie dat kan slagen waar anderen hebben gefaald.
Door granietbodem vijf kilometer onder het oppervlak te breken en in superzout water te pompen, extraheert een team van Franse, Duitse en Zwitserse ingenieurs de thermische energie van de rots en zijn ze van plan deze te gebruiken om vervuilingsvrije elektriciteit te produceren. Dat zullen ze tenminste doen als de buurtbewoners nog wat meer geschud worden.
Het project is de meest geavanceerde poging tot nu toe om de belofte van zogenaamde hot-rock mining waar te maken. Sinds de jaren zeventig hebben geothermische ingenieurs vele malen geprobeerd om genoeg vloeistof door hete rotsen te duwen om op commerciële schaal energie op te vangen. Nu heeft het Soultz-project de hoogste stroomsnelheden ter wereld bereikt door enkele van de heetste rotsen. Volgend jaar rond deze tijd verwachten ze deze warmte om te zetten in minimaal 1,5 megawatt duurzame stroom voor het net.
Het concept van hot-rock mining is bedrieglijk eenvoudig. Twee of meer putten worden in heet gesteente geboord en het tussenliggende gesteente wordt gebroken met hydraulische ontploffing. Pekel wordt vervolgens in een of meer injectie putten, en het stroomt door de rots naar een of meer productie putten, opwarmen terwijl het reist. Wanneer het zoute water het oppervlak van een productieput bereikt, wordt de warmte ervan afgevoerd om stroom te produceren of om te worden gebruikt voor ruimteverwarming en vervolgens teruggevoerd naar de injectieputten.
Ondanks zijn eenvoud heeft dit concept meerdere malen gefaald. In de jaren zeventig toonde een baanbrekend project, geïnitieerd door Los Alamos National Laboratory, aan dat je gesteente kon breken en pekel kon laten circuleren om warmte te onttrekken. Maar dat project kon nooit genoeg pekel naar binnen krijgen - en dus genoeg warmte naar buiten - om het proces concurrerend te maken met conventionele elektriciteitscentrales die fossiele brandstoffen zoals steenkool of aardgas verbranden.
Gunnar Grecksch, een geofysicus en expert op het gebied van het breken van hot-rock bij het Leibniz Institute for Applied Geosciences in Hannover, Duitsland, zegt dat vervolginspanningen in het VK en Japan om dezelfde reden mislukten: het breken van de rotsen was nooit voldoende. Stromingsweerstand is nog steeds het belangrijkste probleem, zegt hij. In geen van deze projecten waren de stroomsnelheden binnen het bereik dat u nodig heeft voor een commercieel systeem.
Het Soultz-project is gestart in 1987 en gefinancierd door de Europese Commissie. Sinds 2001 wordt het beheerd door een consortium van Europese energiebedrijven, waaronder Shell en Electricité de France. Franse, Duitse en Zwitserse onderzoeksbureaus ondersteunen de wetenschap.
De sleutel tot het succes tot nu toe was nauwgezette geologische analyse, die ervoor zorgt dat ze hun bronnen zo positioneren dat ze de juiste rotsen raken. In 1997, na tien jaar werk, vertoonde het project indrukwekkende stroomsnelheden, waarbij pekel werd verwarmd tot 140 graden Celsius met een snelheid van 25 liter per seconde en een diepte van 3,6 kilometer. En de weerstand was minder dan de helft van die bij Los Alamos.
Dat positieve resultaat moedigde de leiders van het project aan om hun bronnen dieper te duwen, in 200 graden Celsius graniet vijf kilometer diep - en afgelopen herfst draaiden ze eindelijk de kranen open. Daniel Fritsch, projectcoördinator, zegt dat het systeem waarschijnlijk 40 tot 50 liter per seconde zou kunnen doen met de toevoeging van pompen die deze zomer in de putten zullen worden geïnstalleerd - een ander soort technologische uitdaging gezien de straffende temperaturen die maar weinig pompen aankunnen weerstaan. Vervolgens is het de bedoeling om begin 2007 een elektrische proefinstallatie te bouwen die 1,5 megawatt opwekt, ongeveer hetzelfde vermogen als een van de torenhoge windturbines van vandaag. Maar de hot-rock-fabriek zal niet elke keer als de wind gaat liggen stilvallen en zou ongeveer drie keer meer energie per jaar moeten produceren.
Fritsch zegt dat om de kosten van zijn apparatuur te dekken en winst te genereren, het project echter dichter bij vijf megawatt zou moeten produceren. Om meer kracht te produceren, moeten ze echter het debiet meer dan verdubbelen, tot ongeveer 100 liter/seconde, wat een uitdaging kan zijn vanwege de grote hoeveelheid trillingen die hun ontploffing op het oppervlak veroorzaakt. Rechtszaken van enkele ontevreden burgers die schade aan eigendommen claimen, hebben de bereidheid van Fritsch om sterkere hydraulische ontploffingen te gebruiken, beperkt. Voor veel lokale mensen lijkt het echter veel ophef om niets. Lokale journalist Bernard Stéphan, die twee kilometer van de grond nul van het project woont, zegt dat zijn huis niet is getroffen door de explosies. En de burgemeester van Soultz-sous-Fôrets, Alfred Schmitt, zegt dat er geen probleem is.
Desalniettemin is Fritsch van plan om, in plaats van sterkere hydraulische explosies te gebruiken om de rotsen verder te openen, het stralen aan te vullen met een nieuwe methode: zuur in de putten gieten. Het idee is om zoutafzettingen in de breuken direct rondom de putten op te lossen. Fritsch zegt dat tests in Italië met zuur de werking van sommige geothermische putten met een factor 10 hebben verbeterd.
Peter Fairley is een bijdragende schrijver aan Technology Review, gevestigd in Parijs.