CO2 の増加に直面している世界で 大気中では、化石燃料をより「グリーン」なエネルギーに置き換えることが、これまで以上に重要になっています。代替エネルギーの中でも地熱資源の需要が高まっています。地熱エネルギーは、地球の内部で生成および保存される熱エネルギーです。
いくつかの国は、活発な火山活動 (アイスランドのような中央海嶺とホットスポット、またはニュージーランド、イタリア、または日本のような弧状火山活動) に近接しているため、熱流が非常に高い地域に位置する可能性があります。 .ここでは、熱の流れ (地球の内部から地表への熱の移動) が非常に激しく、堆積物または火成貯留層を循環する水が蒸気相まで加熱されます。蒸気は井戸から集められ、タービンで発電に使用されます (高エンタルピー地熱資源)。熱流の低い地域、つまり構造的に安定したクラトン (カナダ東部など) に位置する国では、低温の地下水が熱交換器で熱を抽出するために使用され、建物の気候を調整するために直接使用されます (低エンタルピーの地熱資源)。
メキシコは、高エンタルピーの地熱資源を持つ国の 1 つです。メキシコ連邦電力委員会 (CFE、Comision Federal Electricidad ) は、深井戸で 1 時間あたり数十トンの速度で蒸気を抽出して発電するいくつかの分野を利用しています。 4 年間、メキシコ、米国、カナダからの科学者の国際チームが、これらの分野、特にセロ プリエト (バハ カリフォルニア) に含まれる蒸気の起源と発生源を研究してきました。
セロ プリエトは、発電用に開発された世界最大の高エンタルピー地熱地帯です。 50 年間の開発の後、429 の地熱井が掘削されました。現在、稼働中の 147 の坑井から年間約 3,460 万トンの蒸気が抽出され、総設備容量は 570 MWe であり、バハ カリフォルニア州の電力消費量を賄うことができます。
一般に、蒸気は、システムに供給され、資源の耐久性を保証する淡水と、ごく一部のマグマ水、つまり加熱マグマ体の結晶化からの水に由来すると想定されています。ただし、化石燃料を含む貯水池などの貯水池には、別の流体成分が含まれている可能性があります。つまり、結合水、つまり、岩石が堆積した瞬間に閉じ込められた水で、起源が堆積物または火山のいずれかです。凝縮水が存在するということは、システムが比較的閉じており、リチャージにはリザーバーを完全に補充する能力がないことを示しています。これは、地熱資源の持続可能性に直接的な影響を与えます。実際、地熱貯留層の寿命は、貯留層に供給される淡水の容量と流体の利用率に関係しています。結合水の存在は、貯水池の寿命を大幅に短縮する可能性があるため、推定する必要があります。これらの問題に対処するために、使用済みの蒸気をリザーバーに再注入して、深部での流体と圧力の損失を補うことがよくあります。
この研究の著者は、希ガス同位体を使用して、セロ プリエトの地熱地帯の流体源を追跡しました。希ガスは不活性元素です。つまり、含まれている流体のソースの元素 (および同位体) 組成が保持されます。特に有用なのは、ヘリウムの同位体組成 (He/He 比) です。
彼は地球のマントルに豊富に存在しますが、大気には豊富に存在しません。マグマ水には多くの He が含まれますが、淡水 (溶存大気ヘリウムを含む) には含まれません。結合水は、貯留岩に含まれる U と Th の崩壊によって生成される放射性 He を時間とともに蓄積します。これらの同位体を使用して、この研究の著者は、セロ プリエト貯水池に含まれる地下水が実際にマグマ、淡水、結合水の 3 つの流体の混合物であることを示しました。
流体中の放射性 He の総量は、岩石での生成率に比例するため、流体滞留時間の総推定値を計算できます。その結果、150 万年から 180 万年の水の「年代」がわかりました。これは、セロ プリエトの地熱貯留層を構成する三角州堆積物の堆積年代です。これは、セロ プリエトで生成された蒸気の一部が、それを含む岩と同じくらい古いことを意味します。この発見は、地球の地殻に蓄えられた化石エネルギーと同様に、地熱資源の持続可能性に深刻な脅威をもたらしました。流体のこの連結成分は、資源の耐久性を決定し、このエネルギー形態の将来の利用のための正しい管理計画のために、明確に識別され、量を正確に見積もる必要があります.
