Renere luft med geotermisk energi

Brugen af ​​snavset kul som varmekilde gør livet hårdt i den mongolske vinter. ETH geofysikere hjælper med at udvikle geotermisk energi som et rent alternativ.

Mange europæere har et idyllisk syn på Mongoliet som et vidtrækkende land, tomme rum og uberørt natur. Men sandheden er mere kompliceret, især om vinteren. Det er den tid på året, hvor livet er alt andet end idyllisk for de mennesker, der bor her. Deres bosættelser er indhyllet i tykke, sodet røg, der gør det svært at trække vejret. Indbyggerne står over for forureningsniveauer, der er op til 80 gange højere end de vejledende værdier angivet af Verdenssundhedsorganisationen (WHO) – en uacceptabel situation i betragtning af, at den snavsede luft forårsager alvorlige helbredsproblemer blandt lokale beboere.

Underjordisk potentiale

En vej ud af dette dilemma ville være at stoppe med at opvarme huse med forældede kulovne, der frigiver ufiltreret røg, skifter i stedet til vedvarende, rene energikilder. Mongoliet tilbyder mange af de rigtige betingelser for at opnå dette, i høj grad takket være den varme magma, der er gemt under landets overflade. Talrige varme kilder - nogle når temperaturer så høje som 87 grader Celsius - signalerer tilstedeværelsen af ​​denne naturressource. Mongoliet gør allerede brug af geotermisk energi til forskellige formål, herunder opvarmning af drivhuse. Imidlertid, enhver større skala brug af denne energikilde ville kræve langt mere vand, end der i øjeblikket når overfladen. Problemet er, at det varme vand kun strømmer langs visse underjordiske lag - og uden at vide, hvor de er, ethvert forsøg på at bore ned i disse værdifulde geotermiske reservoirer er i sidste ende noget af et hasardspil.

Dette er en oplevelse, som mange lokale i Tsetserleg kender, hovedstaden i Arkhangai-provinsen i det centrale Mongoliet. Vandet bragt til overfladen af ​​tidligere boreprojekter har knapt været varmere end 40 grader Celsius. Det kan være acceptabelt for et varmt bad, men det er ikke nok at opvarme en hel by, endsige generere elektricitet. Lokale myndigheder var derfor skeptiske, da ETH-forskere foreslog, at de skulle gøre et nyt forsøg på at udnytte regionens geotermiske energiressourcer i stor skala.

Men Martin Saar, Professor i geotermisk energi og geofluider ved Institut for Geovidenskab, og Friedemann Samrock, Seniorassistent i Saars gruppe, er overbevist om, at byen kan opvarmes med geotermisk energi. "Forholdene i Tsetserleg er ideelle, med varmt vand under jorden, plus et eksisterende fjernvarmesystem til at distribuere varmen, " siger Saar. Systemet er i øjeblikket drevet af energi fra kulfyring, men det ville være relativt nemt at betjene det med varmt vand fra under jordens overflade.

Felter og udsving

Saar og Samrock har god grund til at føle sig sikre på, at de kan finde de rigtige steder at få adgang til disse reservoirer af varmt grundvand. Deres plan er at gøre brug af magnetotellurik, en geofysisk målemetode, der kan bruges til at udlede præcis, hvor underjordiske vandførende lag er placeret. Denne metode er baseret på det faktum, at tidsmæssige variationer i Jordens magnetfelt inducerer hvirvelstrømme i elektrisk ledende strukturer under Jordens overflade. Udsving i Jordens magnetfelt kan være forårsaget af fænomener som solvind og global lynaktivitet. Det naturligt forekommende elektriske felt, der induceres af disse fluktuationer, frembringer et sekundært magnetfelt, der – med det rigtige måleudstyr – kan måles og analyseres på jordens overflade. "De målte data afslører variationerne i elektrisk ledningsevne af underjordiske materialer. Og da ledningsevnen af ​​vandførende lag er forskellig fra den tørre sten omkring dem, denne analyse fortæller os, hvor vi kan finde varmt vand, " siger Samrock.

En af fordelene ved Mongoliet er, at der er mindre elektrisk støj fra menneskelig aktivitet end i tæt befolkede lande som Schweiz. Dette hjalp med den hurtige afslutning af den første målekampagne sidste sommer. Forskerne var i stand til at opsætte deres måleudstyr til at detektere underjordiske strukturer på i alt 184 forskellige steder. "Vi er nu i gang med at analysere dataene, " siger Samrock. "Næste sommer har vi til hensigt at køre en anden målekampagne for at tage et mere dybtgående kig på de steder, vi føler er særligt lovende."

ETH-geofysikerne har endnu et trumfkort at spille, når det kommer til at analysere dataene, nemlig deres samarbejde med Earth and Planetary Magnetism-gruppen, som har brugt flere år på at forske i Mongoliet. Gruppen har udviklet sofistikerede numeriske metoder til at analysere underjordiske strukturer. "Vores kollegers beregningsprogram har to nøglestyrker. Det tager højde for jordoverfladens topografi - i modsætning til andre programmer, der blot antager, at det er fladt - og det modellerer korrekt variationerne i opløsning forårsaget af den ujævne fordeling af målestationerne. , " siger Samrock.

Forskning til udvikling

Alligevel handler dette projekt ikke kun om geofysisk forskning, men også om at overføre viden. Det er fordi det er en del af det schweiziske program for forskning i globale udviklingsspørgsmål, hvilket betyder, at det modtager fælles finansiering fra Swiss National Science Foundation og det schweiziske agentur for udvikling og samarbejde SDC. Det omfatter også deltagelse af Mongolian Academy of Sciences. "Et af vores teammedlemmer er en ETH ph.d.-studerende i min gruppe, oprindeligt fra Mongoliet, som vil fortsætte med at arbejde der, når han er færdig som ekspert på dette område, " siger Saar. "Vi vil også efterlade vores udstyr i Mongoliet, når vi har afsluttet vores målekampagner, så lokale geofysikere kan fortsætte med at søge efter varmt grundvand i andre områder, Dette kunne markere optakten til enorme forbedringer i Mongoliets vinterluftkvalitet og, på samme tid, være med til at reducere landets CO ₂ emissioner.