Volg Duurzaamnieuws op Google News | Discover | of als voorkeursbron op Google
Een onverwachte boring bij de IJslandse vulkaan Krafla bracht in 2009 stoom van 450 graden naar boven. Doelgericht boren in magma brengt ook flinke technische risico's met zich mee.
Een geothermische energiecentrale in IJsland. Foto: iStock – Credit: TomasSereda
De boorploeg van het Iceland Deep Drilling Project was in 2009 op weg naar vier kilometer diepte onder de IJslandse Krafla-vulkaan, toen zij al op 2.100 meter onverwacht vloeibaar gesteente trof. De installatie leverde onder 140 bar een extreem energierijke stoomstroom, goed voor naar schatting 25 tot 36 megawatt, tegenover circa 5 megawatt bij een doorsnee geothermische centrale. Dat maakt magma interessant voor een Europa dat naar schone, constante energie zoekt. De proef legde ook meteen de kwetsbaarheid bloot van boren in een omgeving vol hitte, druk, zure gassen en explosiegevaar.
Toen de boorput bijna verloren ging
Bij het contact met het magma verdween alle boorvloeistof uit de installatie. Het vloeibare gesteente kroop vervolgens in minder dan vijftien minuten zo’n tien meter omhoog in het boorgat. Normaal gesproken is dat het moment waarop een ploeg een boring direct opgeeft.
Water dat magma raakt, kan razendsnel verdampen en een freatische explosie veroorzaken. Daarbij schieten brokstukken gesteente onder hoge druk omhoog. De ingenieurs besloten toch door te gaan en plaatsten een geperforeerde stalen buis zo dicht mogelijk bij de hittebron, waarna ze alles met cement vastzetten.
Goed om te weten
Water wordt superkritisch boven 374 °C en 221 bar. In die toestand gedraagt het zich tegelijk als vloeistof en gas, waardoor het per kilo veel meer warmte kan meenemen.
Waarom deze stoom zo veel energie bevat
Een gewone geothermische put levert meestal een mengsel van water en stoom van ongeveer 250 °C. Voordat dat naar een turbine kan, moeten die twee eerst van elkaar worden gescheiden. Bij extreem hete stoom uit de buurt van magma ligt de energiedichtheid veel hoger, soms 5 tot 10 keer meer warmte per kilo.
De omstandigheden in de put brachten ook zwavel, zure gassen en minuscule silicadeeltjes mee naar boven. Vooral metalen onderdelen kregen het zwaar te verduren: corrosie vreet onder zulke omstandigheden behoorlijk snel aan staal.
- de temperatuur in een klassieke put ligt vaak rond 250 °C;
- water gaat pas boven die drukgrens van 221 bar en die temperatuurgrens van 374 °C over naar de superkritische toestand;
- magmawarmte zit in sommige gebieden al op minder dan drie kilometer diepte.
In 2012 ging het alsnog mis
De proefput bleef niet eindeloos draaien. In juli 2012 begaven twee afsluiters aan de oppervlakte het. De operators pompten koud water in de put om de druk weer onder controle te krijgen, maar die ingreep had een flinke keerzijde.
Door de plotselinge temperatuurschok barstte de binnenste stalen buis. Daarmee eindigde IDDP-1, de eerste diepe boring van het Iceland Deep Drilling Project. De technische gegevens uit die put zijn later beschreven in onderzoek naar de proefput, en vormen nu de basis voor een volgende poging.
Gericht boren begint in 2027
Het Krafla Magma Testbed wil vanaf 2027 twee nieuwe boringen uitvoeren op dezelfde vulkaan. Ditmaal is magma juist het doel. Meer dan twintig internationale onderzoeksinstellingen werken mee, onder meer via het International Continental Scientific Drilling Program onder leiding van Thomas Reinsch van GFZ German Research Centre for Geosciences (Potsdam), dat wereldwijd diepe boringen voor onderzoek ondersteunt.
De eerste put, KMT-1, moet sensoren rechtstreeks in de magmakamer brengen. Die meten temperatuur, druk en warmtestroom in real time. Zulke data kunnen ook helpen om veranderingen in de caldera, de grote vulkanische kom rond Krafla, eerder te zien.
Voor Nederland vooral een kijkje vooruit
Voor Nederland is elektriciteit uit magma niet direct een optie: hier ligt geen actieve vulkaan met een ondiepe magmakamer. In Europa kan de techniek wel relevant worden voor vulkanische gebieden in Italië. Ook Japan, Indonesië en de westkust van de Verenigde Staten hebben geschikte omstandigheden.
Of magma-energie ooit commerciële centrales oplevert, hangt vooral af van materialen die zure gassen en extreme temperatuurverschillen aankunnen. De tweede geplande put, KMT-2, test daarom een productiesysteem dat speciaal bestand moet zijn tegen corrosieve gassen en de hitte vlak bij magma.
