Att knacka på stenar för makt

Tillbringa tid i den franska byn Soultz-sous-Forêts och du kommer sannolikt att uppleva en jordbävning av människan. Vibrationerna – vissa så höga som 2,87 på Richterskalan – är det mest iögonfallande inslaget i ett forskningsprogram för förnybar energi som kan lyckas där andra har misslyckats.

Genom att spräcka berggrunden i granit som ligger fem kilometer under ytan och pumpa in supersalt vatten, utvinner ett team av franska, tyska och schweiziska ingenjörer bergets termiska energi, och de planerar att använda den för att producera föroreningsfri elektricitet. Åtminstone kommer de att göra det om ortsborna står ut med lite mer skakningar.

Projektet är den mest avancerade insatsen hittills för att infria löftet om så kallad hot-rock mining. Sedan 1970-talet har geotermiska ingenjörer många gånger försökt trycka tillräckligt med vätska genom heta stenar för att fånga energi i kommersiell skala. Nu har Soultz-projektet uppnått de högsta flödeshastigheterna i världen genom några av de hetaste stenarna. Vid den här tiden nästa år räknar de med att omvandla denna värme till minst 1,5 megawatt förnybar kraft för nätet.

Konceptet med brytning av het berg är bedrägligt enkelt. Två eller flera brunnar borras i het berggrund och den mellanliggande berggrunden spräcks med hydrauliska sprängningar. Saltlake pumpas sedan in i en eller flera injektion brunnar, och den rinner genom berget till en eller flera produktion brunnar, värms upp när den färdas. När det salta vattnet når ytan av en produktionsbrunn, avtappas dess värme för att producera kraft eller för att användas för uppvärmning, och återförs sedan till injektionsbrunnarna.

Trots sin enkelhet har detta koncept misslyckats flera gånger. På 1970-talet visade ett banbrytande projekt initierat av Los Alamos National Laboratory att man kunde spräcka sten och cirkulera saltlake för att utvinna värme. Men det projektet kunde aldrig få in tillräckligt med saltlake – och därför tillräckligt med värme – för att göra processen konkurrenskraftig med konventionella kraftverk som eldar fossila bränslen som kol eller naturgas.

Gunnar Grecksch, en geofysiker och sprickbildningsexpert på heta berg vid Leibniz Institute for Applied Geosciences i Hannover, Tyskland, säger att uppföljningsinsatserna i Storbritannien och Japan misslyckades av samma anledning: sprickningen av stenarna var aldrig tillräcklig. Flödesmotståndet är fortfarande huvudproblemet, säger han. I inget av dessa projekt var flödeshastigheterna i det intervall du behöver för ett kommersiellt system.

Soultz-projektet initierades 1987 och finansierades av Europeiska kommissionen. Sedan 2001 har det drivits av ett konsortium av europeiska energiföretag, inklusive Shell och Electricité de France. Franska, tyska och schweiziska forskningsbyråer stöder vetenskapen.

Nyckeln till dess framgång hittills har varit noggrann geologisk analys, som säkerställer att de placerar sina brunnar för att träffa rätt stenar. 1997, efter tio års arbete, visade projektet imponerande flödeshastigheter, flyttande brine uppvärmd till 140 grader Celsius med en hastighet av 25 liter per sekund och ett djup av 3,6 kilometer. Och motståndet var mindre än hälften av det man stötte på i Los Alamos.

Det positiva resultatet uppmuntrade projektets ledare att driva sina brunnar djupare, in i 200-gradig granit på fem kilometers djup – och i höstas öppnade de äntligen kranarna. Daniel Fritsch, projektkoordinator, säger att systemet förmodligen skulle kunna göra 40 till 50 liter per sekund med tillägg av pumpar som kommer att installeras i brunnarna i sommar – en annan typ av teknisk utmaning med tanke på de tuffa temperaturerna som är inblandade, som få pumpar klarar av. stå emot. Sedan är planen att bygga en pilotelektrisk anläggning i början av 2007 för att generera 1,5 megawatt, ungefär samma effekt som ett av dagens höga vindkraftverk. Men den heta bergsanläggningen går inte på tomgång varje gång vinden lägger sig och bör producera ungefär tre gånger mer energi per år.

Fritsch säger att för att täcka kostnaden för sin utrustning och för att generera en vinst bör projektet dock producera närmare fem megawatt. För att producera mer kraft måste de dock mer än dubbla flödeshastigheten, till cirka 100 liter/sekund, vilket kan vara en utmaning på grund av den stora mängden skakningar som deras sprängningar orsakar på ytan. Rättegångar från några missnöjda medborgare som hävdar egendomsskada har begränsat Fritschs vilja att använda starkare hydrauliska sprängningar. För många lokalbefolkning verkar det dock som mycket tjat om ingenting. Den lokala journalisten Bernard Stéphan, som bor två kilometer från projektets nollpunkt, säger att hans hem inte har påverkats av explosionerna. Och Soultz-sous-Fôrets borgmästare Alfred Schmitt säger att det inte är några problem.

Istället för att använda starkare hydrauliska sprängningar för att öppna berget ytterligare, planerar Fritsch att komplettera sprängningen med en ny metod: att hälla syra i brunnarna. Tanken är att lösa upp saltavlagringar i sprickorna omedelbart kring brunnarna. Fritsch säger att tester i Italien med syra har förbättrat funktionen hos vissa geotermiska brunnar med en faktor 10.

Peter Fairley är en bidragande skribent i Technology Review baserad i Paris.

Dölj