Uus moodus maapõuest energia leidmiseks

Enamik geotermilist energiat kasutavaid elektrijaamu asuvad vulkaanide lähedal. Selle asjaolu tõttu saab maapõueenergiat  kasutada vaid piiratud arvul kohtades, näiteks Islandil. Tegelikult on võimalik kuuma põhjavett saada ka paljudes muudes kohtades. Trikk on selles, et kuidas see üles leida.

Eelmisel nädalal avaldati ajakirjas Science artikkel, kus kirjeldatakse uut ülitundlikku heeliumi isotoopidel põhinevat meetodit, mis võiks aidata geotermilise energia laiemalt kasutusele võtta, kirjutas Technology Review.

Berkeley ülikooli teadlane Mack Kennedy ja Matthijs van Soest Arizona ülikoolist kasutasid heeliumi isotoope heelium-3 ja heelium-4, et mõõta maakoore kivimite läbitavust konkreetses piirkonnas. Vesi ringleb lõhelises maakoores kergemini ning saab seega sügavamalt Maa sisemusest kuumust ülespoole transportida.

„Kuumad vahevöö kivimid ning radioaktiivsete elementide lagunemisest tulenev soojus maakoores on hiiglaslik energeetiline ressurss ning nüüd on olemas ka vahend leidmaks parimaid kohti selle ärakasutamiseks,” ütles Kennedy.

Hiljutise USA energeetikaministeeriumi analüüsi kohaselt võiks geotermiline energia katta kümnendiku kogu USA vajadustest. Hetkel moodustab geotermiline energia aga vähem kui protsendi kogu USA elektrienergiatoodangust. Üheks takistuseks selle protsendi suurendamisel on just raskused õigete kohtade leidmisel.

Heelium moodustub maakoores uraani ja radioaktiivse tooriumi lagunemisel. Kerge elemendina liigub ta võimaluse korral ülespoole ning murrab lõpuks maapinnani välja. Kõrgenenud heeliumisisaldus pinnases võib seega viidata maakoore paremale läbitavusele ning geotermilise energia kasutamise seisukohalt potentsiaalselt huvitavale kohale.

Teadlastele pakub huvi mitte ainult heeliumi kogus, vaid ka heelium-4 suhe heelium-3. Tavalisim heeliumi isotoop on massiarvuga neli. Maakoores on kõigest üks heelium-3 aatom 100 miljoni heelium-4 aatomi kohta. Kuid heelium-3 on vahevöös esindatud umbes tuhat korda suuremas kontsentratsioonis kui maakoores keskmiselt. Seega on loogiline oletada, et kõrgenenud heelium-3 sisaldus maakoore ülaosas viitab tõenäoliselt maakoore paremale läbitavusele ning potentsiaalsele võimalusele geotermilist energiat kasutada.

Artiklis kirjeldatakse Nevadas asuva Dixie Valley piirkonda, kus selline kõrgenenud heelim-3 anomaalia esineb. Piirkonnas asub ka geotermaalenergiat kasutav elektrijaam, kuid vulkaanid pole seal viimase 30 miljoni aasta jooksul tegutsenud.

Dixie Valley piirkonnas on maakoor ilmselt lõhelisem kui mujal. Lõhedes ringleb kuum vesi, mis toob vahevöö kuumuse maapinnale lähemale ning laskub jahtudes tagasi sügavamale.

Dixie Valley on väga hea piirkond maapõueenergia kasutamiseks. Küsimus on selles, kas kõik heelim-3 anomaaliaga piirkonnad on sama hea potentsiaaliga?

Massachusettsi tehnoloogiainstituudi keemiainsener Jefferson Tester möönab, et heeliumi isotoobid on hea vahend esmase geoloogilise luure läbiviimiseks, kuid lõpliku hinnangu andmiseks on siiski alati vaja ka puurimisi ja täiendavaid uuringuid.

Ka teised teadlased on meetodi rakendusvõimaluste osas kahtleval seisukohal. „Heeliumi isotoobid ei pruugi anda nii häid tulemusi vähem dünaamilise geoloogilise ehitusega piirkondades, näiteks Elsassis Prantsusmaal,” ütles Elsassi geotermaalenergia projekti teaduskoordinaator Albert Genter. „Uuringu tulemuste ülekandmine teistesse piirkondadesse võib olla problemaatiline.”

Kennedy nõustub kriitikaga ning ütleb, et selguse saamiseks peaks laiendama heeliumi isotoopide kasutamist. Kuid see on keeruline, sest ettevõtmine on kallis. Isotoopide koguse määramiseks tuleb mass-spektromeetrid vaakumiga puhastada tuhat korda tõhusamalt kui teiste uuringute jaoks, sest heelium-3 koguse korrektseks määramiseks peab süsteem olema väga puhas.  See teeb ühe proovi analüüsimise maksumuseks 2000 kuni 3000 dollarit.

Automatiseerimisega saaks Kennedy sõnul hinna alla 1000 dollari viia, kuid ilmselt käib ka see summa kaugelt üle jõu, sest USA energeetikaministeerium on geotermaalenergia-alasteks teadusuuringuteks eraldanud täpselt null dollarit.