Na Islandu je jaro a půdu pokrývá metrová vrstva sněhu. Obloha je šedivá a teplota se pohybuje kolem nuly. Ale Gudmundur Omar Fridleifsson má na sobě jenom větrovku. Islanďané prý poznají turisty podle toho, že jsou hrozně navlečení, nicméně Fridleifsson je, zdá se, zvlášť odolný. Každých pár dní jezdí kontrolovat geotermální vrtnou soupravu Tyr, největší na Islandu. Motory vrtné soupravy v prudkém studeném větru skoro není slyšet a jediným znamením aktivity je pomalý tanec jeřábu, který bere další desetimetrový segment ocelové trubice, přikládá jej k vrtnému sloupu a spouští jej do vrtu.

 V této klidné krajině se Fridleifsson a jeho tým geologů, inženýrů a naftařů pokouší realizovat "projekt Manhattan" v oblasti geotermální energie. Tři kilometry hluboký vrt vyvrtaný do kráteru činné sopky jménem Krafla je dvakrát hlubší než kterýkoliv jiný geotermální vrt na světě. Je to základní kámen úsilí o získání „superkritické" vody, látky tak horké a zároveň tak stlačené, že se nachází na pomezí tekutého a plynného skupenství. Pokud by se podařilo tuto tekutinu zkrotit (nevyhodí-li vrt své okolí do povětří a neroztaví-li ocelovou výstelku) a přeměnit ji na elektřinu, přineslo by to desetkrát více energie, než kolik jí Island v současnosti ze země získává.

Kvůli svému geologickému vývoji je Island zemí obzvlášť vhodnou pro využití geotermální energie. Ostrov je prakticky jednou velkou sopkou, která vznikala po miliony let, kdy roztavená skála vyvěrala z mořského dna. Porézní skála pod planinou beze stromů do sebe vsákne každoročně stovky decimetrů deště a podzemí vody jsou ohřívány zemským teplem. Využít tuto energii znamená vyvrtat studnu, vyvést horkou tekutinu na povrch a napojit ji na elektrárnu. Pak následuje běžný provoz elektrárny - pára roztáčí turbíny pohánějící generátor a na druhé straně vychází elektřina. Geotermální energii využívá ve světě více než 50 zemí - na mnoha místech světa se magma i voda nachází několik kilometrů pod povrchem země. Island zaujímá ve využití geotermální energie 14. místo na světě, je ovšem největším producentem geotermální energie na jednoho obyvatele. Island se rozhodl získávat čistou energii ze země. A takové pevné rozhodnutí tato skalnatá země v této době potřebuje: loni na podzim se Island po finančním krachu dostal do hluboké ekonomické recese. Islandské hospodářství se náhle scvrklo na rybářství, produkci rud a čistý, neomezený zdroj geotermální energie. Země právě na tuto energii hodně sází a doufá, že jednoho dne bude možné dodávat přebytek energie podmořskými kabely do Evropy. Friedleifssonův projekt je sázkou na všechno. Mnoho zemí se zajímá o zelenou energii, staví sluneční a větrné elektrárny, kde to jde, a snaží se zbavit se závislosti na ropě a uhlí. Na Islandu jsou nulové emise realitou, jelikož pokrokoví islandští obyvatelé si během ropného šoku v  sedmdesátých letech 20. století uvědomili, že závislost na dovážené energii znamená velkou zranitelnost. Friedleifssonův projekt, kdysi jen vědecký experiment, je posledním projevem těchto snah. Pokud sázka vyjde, pak Island nejen rychle vybředne z dluhů, ale bude to znamenat také revoluci v oblasti obnovitelných zdrojů energie ve světě.

Po téměř deseti letech a investici 22 milionů dolarů by se islandský projekt hlubokého vrtu měl dostat k superkritické vodě příští měsíc. Friedleifsson již přestál jeden nezdařený pokus, když se v roce 2005 vrt během standardního testu zhroutil. Friedleifsson proto zůstává ve vztahu ke svým šancím opatrný, i když jeho cíl je na dosah. Tlačíte-li na něj, přizná jen, že je „opatrným optimistou". Posuzovatel rizika projektu dává projektu šanci 50:50. Friedleifsson nemluví o tom, že pokud se projekt podaří, mohla by elektrárna postavená na vrtu dodávat tolik energie jako malá jaderná elektrárna a stala by se světovým vzorem geotermálního projektu. A už vůbec nemluví o tom (jak to rádi dělají naftaři, solární a větrní inženýři), že by to mohlo znamenat převrat při využívání energetických zdrojů.

Skromný návrh
Island převádí geotermální energii na elektřinu dvěma způsoby: přiváděním páry o teplotě 600°F z hloubky 1,5 kilometru do turbín anebo získáváním vody o teplotě 390° z hlubokých vrtů, následným ohřevem povrchové vody a produkcí páry pro pohon turbín. Zkrocení přírodního zdroje superkritické vody (vody o třikrát vyšší teplotě a extrémně stlačené) a její transformace na energii by bylo něco jako přechod od dieselového motor na tryskový pohon. „Pokud uspějeme, očekáváme pěti- až desetinásobný nárůst produkce elektřiny [v porovnání s tím, co může vyprodukovat běžný vrt]," říká Friedleifsson.

Pro docenění výhod superkritické vody je třeba uvědomit si, že většina uhelných a jaderných elektráren také vyrábí superkritickou vodu: v elektrárnách je tepelná energie - vyráběná spalováním uhlí nebo radioaktivním rozpadem izotopů - předávána vodě stlačené v nádržích tak, aby se z ní stala superkritická voda. Tento proces umožňuje vodě zachovat si vysokoenergetické vodíkové mezimolekulární vazby a zároveň protékat trubkami s téměř nulovým odporem jako plyn. Potom prochází tepelnými výměníky, kde vzniká ještě více páry pro pohon turbín při výrobě elektřiny.

V rámci Islandského projektu hlubinných vrtů (Iceland Deep Drilling Project, IDDP) má vrt proniknout do hloubky pět kilometrů pod povrch země do kapsy vody zahřáté žhnoucím magmatem na 1100°. Při této teplotě voda normálně existuje v plynném skupenství, ale obrovský tlak skály nad ní ji udržuje v téměř tekutém stavu. Jakmile se voda dostane na povrch, zachová si téměř všechnu energii, která ji zahřála a stlačila. Je téměř jisté, že inženýři budou muset navrhnout nové tepelné výměníky, které zvládnou teplotu vody a její potenciálně korozivní chemické složení, nicméně elektrárna zpracovávající přirozeně vzniklou superkritickou vodu by vyprodukovala až 500 megawatů, tj. stejně jako malá jaderná elektrárna či jako polovina velké uhelné elektrárny. Na rozdíl od těchto elektráren by však energetický zdroj IDDP s nulovými emisemi existoval tak dlouho, dokud by zemská kůra ohřívala vodu. Island v současné době využívá asi 20% své kapacity geotermální energie. Pokud by byly jeho rezervy plně využity, i jenom konvenčním způsobem, bylo by možné vyprodukovat 20 terawatthodin elektřiny ročně - tj. asi tolik co tři jaderné elektrárny. Kdyby Island využil všechny superkritické rezervy anebo prohloubil již existující studny, mohla by islandská produkce elektřiny pětkrát převýšit produkci Spojených států, největšího světového producenta geotermální elektřiny. Velikostí je Island podobný americkému státu Kentucky.

V roce 2000 přesvědčil Fridleifsson Wilfreda Elderse, emeritního profesora geologie na Univesity of California v Riverside, aby se vzdal odpočinku a podílel se na vedení IDDP. Geologické studie ukázaly, že superkritická voda se pod Islandem opravdu nachází a deset kilometrů široký kráter Krafla je místem, kde ji hledat. Je nutné jen otevřít kohoutek - a doufat, že během tohoto procesu nebude zničeno vrtací zařízení.

Island využívá geotermální energii již od počátku 20. století. Geotermika dodává obyvatelům ostrova 4 terawatthodiny elektřiny ročně, pokrývá asi 25% islandské spotřeby elektřiny a téměř 90% spotřeby tepla a teplé vody. (USA by mohlo podle odhadů vyrábět z geotermálních zdrojů 400 terawatthodin, ale produkuje pouze 14,8 terawatthodin ročně, tj. pouze 0,38% celkové spotřeby elektrické energie). Odborné znalosti Islandu v oblasti geotermální energie rychle rostou. „Víme lépe než kdokoliv jiný, co všechno se může pokazit," říká Bjarni Palsson, hlavní inženýr vrtu IDDP. S tak nestálou tekutinou se může udít všelicos. „Nejhorší, co by se mohlo stát, je výbuch, při kterém by nekontrolovaný tlak tekutiny vyhodil do vzduchu celé vrtné zařízení," říká inženýr geologie Sebastian Homuth, který prováděl posouzení rizik projektu. To se stalo při jednom islandském vrtném projektu v roce 1999 a následky byly neuvěřitelné: výbuch po sobě zanechal 30 metrů široký kráter. K explozi došlo kvůli poruše ventilu použitého pro ucpání hlavy vrtu v případě erupce. Ventil projektu IDDP je dost silný na to, aby zabránil explozi zničit vrtné zařízení, ale znovuotevření vrtu by bylo velmi nesnadné.

Je také pravděpodobné, že kvůli kyselině chlorovodíkové přítomné v těchto hloubkách bude voda žíravá podobně kyselina v bateriích. Inženýři mají v úmyslu vystlat vrt ocelovou výstelkou, ale „je možné, že tato tekutina je natolik korozivní, že ocel rozežere během několika hodin," říká Homuth. Bude-li se látka vyváděná vrtem nacházet v plynném skupenství, jak inženýři doufají, ionty vodíků a chloru v ní obsažené nemohou tvořit kyselinu chlorovodíkovou. Nikdo se to však bohužel nedozví dřív, než se látka dostane na povrch. Možný je i prozaičtější neúspěch - vrt může superkritickou vodu minout nebo trefit neprostupné magma. Pak by musel Friedleifsson místo opustit a vrtat jinde.

Členové týmu se již dostali do tříkilometrové hloubky, ale jejich senzory nemohou vydržet pekelnou teplotu sopečné skály, se kterou se brzy setkají. Poslední kilometr tedy budou vrtat naslepo. Vrtná souprava Tyr pracuje bez přestání 24 hodin denně a zpracuje za den asi 100 metrů skály. Čas od času se zastaví kvůli odběru nekontaminovaných vzorků vzácné horniny. Elders a členové jeho týmu tuto horninu zkoumají, jakmile se dostane na povrch, a hledají facii pyroxenových rohovců, zvláštní metamorfovanou horninu ukazující, že vrt dosáhl svého cíle. Bez ohledu na výsledek projektu v kráteru Krafla bude tým dál připravovat vrty do podzemních rezervoárů na západním pobřeží. „Provoz pilotní elektrárny můžeme čekat tak za dvanáct let," říká Elders. „Možná se toho nedožiju."

Trpělivost být odvážný
Geologie Islandu a jeho tektonická činnost činí z islandského geotermálního programu vzor pro země s podobnou krajinou. Japonsko a Itálie otevřeně hovoří o vlastním potenciálu superkritické vody. Ale Island je první zemí nucenou vsadit vše na zelenou energii. Kombinace zoufalství a odbornosti znamená, že geotermální energie by se mohla stát životaschopnou alternativou ropy a uhlí. I ostatním zemím budou postupně docházet fosilní paliva a budou nakonec stát před stejnou otázkou. Ale to od Friedleifsssona neuslyšíte. Možná, že je zapotřebí právě takové skromnosti a trpělivosti, aby geotermální plán uspěl. Friedleifsson trvá na tom, že Krafla je stejná jako jiné geotermální vrty , které za ta léta realizoval. „Nejsou v tom žádné čáry," říká. „Je to jenom přirozený proces."

19.6.2009

 Zdrojový článek:  Popular Science

Obrázek: Panoramio

Přeložila: Veronika Součková