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L’énergie des volcans sous-marins // The energy of submarine volcanoes

La plus grande partie de l’activité volcanique sur Terre se produit dans les profondeurs de nos océans, souvent à plusieurs kilomètres sous leur surface. Toutefois, contrairement aux volcans terrestres, la détection d’une éruption sur le fond marin se révèle souvent très difficile. Il reste encore beaucoup à apprendre sur le volcanisme sous-marin et ses effets sur le milieu environnant. Comme je l’ai souligné à plusieurs reprises, nous connaissons la surface de la planète Mars,  nous sommes capables d’y faire voler un hélicoptère, mais les abysses de nos océans, là où se produit le phénomène de subduction et où se déclenchent les séismes les plus meurtriers, restent inconnus.

Une nouvelle étude publiée dans Nature Communications explique que les volcans sous-marins en éruption au fond des océans peuvent générer une énergie extrêmement puissante. On croyait auparavant que les volcans sous-marins étaient beaucoup moins puissants que ceux sur terre en raison des coulées de lave relativement lentes qu’ils produisent. Toutefois, des submersibles déployés dans le nord-est du Pacifique ont fourni des données qui montrent que les volcans sous-marins peuvent libérer de puissants panaches – appelés méga panaches – qui distribuent des cendres volcaniques sur de grandes distances sous-marines. Les panaches sont poussés par des colonnes d’eau chauffée à haute température. Ils suivent les mêmes schémas que les panaches générés par les éruptions volcaniques sur terre. Ils se déplacent d’abord verticalement puis s’étalent horizontalement.

Les chercheurs estiment que les méga panaches produits par les grandes éruptions sous-marines produisent suffisamment d’eau pour remplir environ 40 millions de piscines olympiques. Cependant, leur source est restée longtemps ambiguë. La nouvelle étude est la première à relier le phénomène à l’émission de magma d’un énorme volcan sous-marin.

Pour mieux comprendre le processus des éruptions volcaniques sous-marines, les chercheurs ont proposé une simulation qui montre que l’énergie nécessaire pour générer de tels panaches de cendres est énorme. Les éruptions les plus puissantes peuvent libérer suffisamment d’énergie pour alimenter un continent. Le problème est de savoir comment exploiter cette énergie.

La nouvelle étude fournit la preuve que les méga panaches sont directement liés à l’émission de lave et sont responsables du transport des cendres volcaniques dans les profondeurs de l’océan. Les recherches montrent également que ces panaches peuvent se former en quelques heures en libérant une énorme quantité d’énergie.

À l’avenir, les scientifiques espèrent utiliser les technologies de télédétection pour observer en direct l’activité des volcans sous-marins afin de pouvoir mieux l’étudier.

Référence : « Rapid heat discharge during deep-sea eruptions generates megaplumes and disperses tephra » – Pegler, S. S., & Ferguson, D. J. – Nature Communications.

Source : The Watchers.

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The majority of Earth’s volcanic activity occurs underwater, mostly at depths of several kilometres, but in contrast to terrestrial volcanoes, detecting that an eruption has occurred on the seafloor can be very difficult. There remains a lot to be done to learn about submarine volcanism and its effects on the marine environment. As I have pointed out several times, we know the surface of Mars, we are able to fly a helicopter there, but the abyss of our oceans, where the phenomenon of subduction occurs and where the the deadliest earthquakes are triggered,  remain unknown.

A new research published in Nature Communications explains that submarine volcanoes erupting at the bottom of the oceans can release extremely powerful energy, high enough to power a continent. It was previously believed that underwater volcanoes were much less powerful than those on land due to relatively slow-moving lava flows. Submersibles operated in the North East Pacific have released data which show that submarine volcanoes can release powerful and huge plumes called megaplumes, distributing volcanic ash across wide underwater distances. The plumes are formed by columns of heated water. They follow the same patterns as plumes generated by volcanic eruptions on land. The plumes move vertically first and then spread out horizontally..

The researchers estimate that the megaplumes produced by large underwater eruptions have enough water to fill about 40 million Olympic-sized swimming pools. However, their source have long remained ambiguous. The new research is the first to link the phenomenon with the release of magma from a huge submarine volcano.

To better understand the process of underwater volcanic eruptions, the researchers came up with a simulation, which showed that the release of energy needed to generate such expansive ash plumes was enormous. The largest eruptions could release energy high enough to power a continent. The problem is how to tap this energy.

The new study provides evidence that megaplumes are directly linked to the eruption of lava and are responsible for transporting volcanic ash in the deep ocean. It also shows that plumes can form in a matter of hours, creating an immense rate of energy release.

In the future, scientists hope to use remote-sensing technologies to livestream activity of underwater volcanoes as they are happening.

Reference : « Rapid heat discharge during deep-sea eruptions generates megaplumes and disperses tephra » – Pegler, S. S., & Ferguson, D. J. – Nature Communications.

Source : The Watchers.

Source : Wikipedia

Une éruption du Taal pourrait affecter la production d’énergie // A Taal eruption might affect energy production

Les autorités philippines craignent qu’une violente éruption du Taal perturbe le fonctionnement des centrales électriques ainsi que des installations pétrolières et gazières dans la province de Batangas. Outre la vulnérabilité des turbines des centrales électriques aux importantes retombées de cendre, la sensibilité des installations énergétiques à la sismicité intense suscite également des inquiétudes.
Si nécessaire, le Ministère de l’Énergie devra immédiatement proposer des plans d’urgence. La province de Batangas abrite sept centrales électriques d’une capacité installée de 4 305 mégawatts, soit un tiers de la capacité de production d’énergie de l’île de Luzon.
Pour le moment, le complexe énergétique fonctionne normalement et sans interruption, mais les retombées de cendre et l’accumulation de cette dernière peuvent endommager les turbines à gaz des centrales, ce qui pourrait affecter leur capacité à fournir de l’énergie.
Pilipinas Shell Petroleum Corp., qui exploite une raffinerie de pétrole de 110 000 barils par jour dans la ville de Batangas, indique que ses installations fonctionnent «normalement», mais que la compagnie reste »vigilante ».
Phoenix Petroleum Philippines Inc. exploite également un terminal pétrochimique à Calaca. Le PHIVOLCS a indiqué qu’une série de séismes volcaniques a frappé Calaca qui se trouve juste à l’extérieur de la zone de danger de 14 kilomètres autour du Taal.

Source : Manila Bulletin.

Vous verrez ci-dessous trois cartes montrant (point bleu) l’emplacement du volcan Taal aux Philippines. Vous pouvez zoomer pour observer les régions susceptibles d’être affectées par une éruption La carte originale est à cette adresse:
https://en.wikipedia.org/wiki/Taal_Volcano#/map/0

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Dernières nouvelles: Au cours des dernières heures, l’activité du volcan Taal s’est manifestée par l’émission de panaches de vapeur au niveau du cratère principal (Main Crater). Cependant, plusieurs paramètres montrent que le magma est toujours en mouvement sous le volcan. Tout d’abord, la sismicité reste très intense. Le PHIVOLCS indique que depuis le 12 janvier 2020 à 13 heures, 701 séismes d’origine volcanique ont été enregistrés. Au cours des dernières 24 heures, le réseau sismique autour du Taal a enregistré 673 séismes volcaniques, dont 12 événements basse fréquence.

Une autre preuve que le magma s’agite sous le volcan en provoquant une inflation de l’édifice réside dans les fissures mentionnées précédemment qui se sont élargies de quelques centimètres. De nouvelles fissures sont également apparues.
La prévision volcanique ne peut pas aller plus loin. Personne ne sait si et quand une éruption majeure aura lieu et, si elle a lieu, personne ne peut dire quelle sera son envergure.
En attendant, le niveau d’alerte 4 reste en vigueur sur le Taal.
Source: PHIVOLCS.

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Philippine authorities fear that a powerful eruption of Taal Volcano might disrupt the operations of vital power plants as well as oil and gas installations in Batangas. Apart from the vulnerability of power plant turbines to severe ashfall, there are also concerns about the sensitivity of fuel facilities in the province to the intense seismicity.

If needed, the Department of Energy should immediately come up with contingency plans. Batangas houses seven power plants with an aggregate installed capacity of 4,305 megawatts, or one-third of Luzon’s power generating capacity.

For the time being, the operations of the energy complex remain uninterrupted,  but the accumulating ashfall has the potential to cause damage to the plants’ gas turbines, which in turn could affect their ability to deliver power.

Pilipinas Shell Petroleum Corp., which operates a 110,000-barrel per day oil refinery in Batangas City, had described as “normal” its business operations, while it “remains alert.”

Phoenix Petroleum Philippines Inc. also runs a petrochemicals terminal in Calaca. PHIVOLCS said a series of volcanic quakes struck Calaca, which lies just outside the designated 14-kilometer danger zone around Taal.

Source: Manila Bulletin.

You will see below three maps showing (blue dot) the location of Taal Volcano in the Philippines. You can zoom in to observe the regions that may be affected by an eruption The original map is at this address:

https://en.wikipedia.org/wiki/Taal_Volcano#/map/0

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Latest news: During the past hours, activity at Taal volcano was still characterized by weak emission of steam-laden plumes from the Main Crater. However, several parameters show that magma is still moving beneath the volcano. First of all, seismicity is still very intense. PHIVOLCS indicates that since January 12th, 2020, 701 volcanic earthquakes have been recorded. In the last 24 hours, the Taal Volcano Network has recorded 673 volcanic earthquakes, including 12 low-frequency earthquakes.

Another evidence that magma is moving beneath the volcano and inflating it lies with the fissures mentioned in previous posts which have been observed to widen by a few centimetres. New cracks have also appeared.

Volcanic prediction cannot go any further. Nobody knows if or when a major eruption will take place and, if it takes place, no one can say how important it will be.

Meantime, alert level 4 remains in effect over Taal Volcano.

Source: PHIVOLCS.

Source: Google Maps

La hausse des émissions de CO2 liées à l’énergie en 2018 // Increase of energy-related CO2 emissions in 2018

Un rapport diffusé par l’Agence Internationale de l’Energie (AIE).explique que les émissions de gaz à effet de serre du secteur de l’énergie (avec trois postes majeurs: le pétrole, le charbon et le gaz) devraient encore croître en 2018 après avoir atteint un niveau record en 2017. C’est une bien mauvaise nouvelle à quelques semaines de la COP24 prévue en décembre à Katowice (Pologne). La réunion de Katowice est censée finaliser l’accord de Paris qui entrera en vigueur en 2020 et appelle à limiter le réchauffement climatique « bien en dessous » de 2°C, voire 1,5°C si possible.

Suite à ma note sur la Courbe de Keeling, il est bon de rappeler que la notion de concentration de CO2 est à distinguer de ces chiffres concernant les émissions de CO2. Les émissions représentent ce qui entre dans l’atmosphère en raison des activités humaines, la concentration indique ce qui reste dans l’atmosphère au terme des interactions entre l’air, la biosphère et les océans. D’une année à l’autre, la concentration de CO2 peut s’accélérer ou ralentir en raison de phénomènes naturels comme El Niño, ce qui signifie que la tendance n’est pas forcément exactement la même que pour les émissions de CO2 liées à la combustion des énergies fossiles.

Du point de vue des lois de la physique et de la chimie, la limitation du réchauffement planétaire à 1,5ºC est possible, mais il faudrait, pour la réaliser, des changements sans précédent. C’est ce qu’a expliqué le GIEC dans son dernier rapport publié le 8 octobre 2018 (voir ma note à ce sujet). Au rythme actuel, le seuil de 1,5°C serait atteint entre 2030 et 2052.

Pour rester en dessous de 1,5°C de réchauffement, il faudrait une baisse émissions de CO2 de 45% d’ici 2030 par rapport à leur niveau de 2010 pour parvenir à un bilan nul des émissions aux alentours de 2050. C’est un secret de polichinelle ; le monde ne se dirige pas vers les objectifs de l’accord de Paris ; il s’en éloigne. Alors que les énergies renouvelables ont fortement augmenté, leur croissance n’est toutefois pas assez importante pour inverser les tendances des émissions de CO2.

En 2017, selon l’AIE, la consommation mondiale d’énergie primaire avait avoisiné 14 050 millions de tonnes équivalent pétrole. (Mtep), ce qui correspond à une hausse de 2,1% par rapport à 2016 et de 40% par rapport à 2000. La part des énergies fossiles dans la demande énergétique mondiale est à un niveau stable depuis plus de trois décennies malgré la forte croissance des énergies renouvelables.

La consommation de charbon avait augmenté de près de 1% en 2017, après deux années de déclin, en raison d’une forte demande asiatique pour sa production d’électricité. Les consommations de pétrole et de gaz naturel au niveau mondial avaient respectivement augmenté de 1,6% et 3%. La production du parc nucléaire mondial avait augmenté de 3%.

Les énergies renouvelables ont représenté près d’un quart de la hausse de la consommation mondiale l’an dernier. Leur développement est tiré par les filières productrices d’électricité (+6,3% en 2017), en particulier par l’éolien, le solaire photovoltaïque et l’hydroélectricité.

Source : Agence Internationale de l’Energie, Global Climat.

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A report released by the International Energy Agency (IEA) explains that greenhouse gas emissions from the energy sector (with three major fields: oil, coal and gas) are expected to increase. in 2018 after reaching a record high in 2017. This is bad news just a few weeks before COP24 in December in Katowice (Poland). The Katowice meeting is supposed to finalize the Paris agreement, which will come into force in 2020 and calls for limiting global warming « well below » 2°C, or 1.5°C, if possible.
Following my note on the Keeling Curve, it is worth remembering that the notion of CO2 concentration is to be distinguished from the figures concerning CO2 emissions. Emissions represent what enters the atmosphere because of human activities, whereas the concentration indicates what remains in the atmosphere in the wake of the interactions between the air, the biosphere and the oceans. From one year to the other, the CO2 concentration can accelerate or slow down due to natural phenomena like El Nño, which means that the trend is not necessarily exactly the same as for the CO2 emissions related to the burning of fossil energies.
From the point of view of the laws of physics and chemistry, the limitation of global warming to 1.5ºC is possible, but it would require unprecedented changes. This was explained by the IPCC in its latest report published on October 8th, 2018 (see my note on this topic). At the current rate, the 1.5°C threshold would be reached between 2030 and 2052.
To stay below 1.5°C of global warming, it would be necessary to reduce CO2 emissions by 45% by 2030 compared to their 2010 level to achieve zero emissions in the 2050’s. It is an open secret; the world is not moving towards the objectives of the Paris Agreement; it is moving away from it. Even though renewable energies have risen sharply, their growth is not large enough to reverse CO2 trends.
In 2017, according to the IEA, the world’s primary energy consumption was around 14,050 million tonnes of oil equivalent. (Mtoe), which corresponds to an increase of 2.1% compared to 2016 and 40% compared to 2000. The share of fossil fuels in global energy demand has been stable for more than three decades despite the strong growth of renewable energies.
Coal consumption increased by almost 1% in 2017, after two years of decline, due to strong Asian demand for electricity generation. World oil and natural gas consumption increased by 1.6% and 3%, respectively. The output of the world’s nuclear power stations increased by 3%.
Renewables accounted for almost a quarter of the increase in global consumption last year. Their development is driven by the electricity generating sectors (+ 6.3% in 2017), in particular by wind, solar, photovoltaic and hydropower.
Source: International Energy Agency, Global Climat.

Estimation préliminaire (en violet) des émissions de CO2 en gigatonnes (109 tonnes) pour 2018. [Source : IEA]

Une centrale géothermique au cœur des volcans chiliens // A geothermal plant among Chilean volcanoes

Alors que Donald Trump a décidé de se retirer de l’accord de Paris et d’augmenter la production de combustibles fossiles aux États-Unis, d’autres pays adoptent une politique inverse et développent des énergies propres. Un bon exemple est le Chili où on est en train de construire la première centrale géothermique en Amérique du Sud sur le site de Cerro Pabellón, à 4 430 mètres d’altitude, avec des volcans à perte de vue.
La centrale a des airs de plate-forme de forage pétrolier et plusieurs techniciens qui oeuvrent dans la centrale travaillaient auparavant sur un site de pompage de pétrole brut ! Aujourd’hui, ils sont entourés de volcans aux cimes enneigées et ont parfois le souffle court à cette altitude où ils exploitent la vapeur surgie de la terre.
Avec la capacité d’alimenter quelque 165 000 foyers, la centrale géothermique est un nouvel exemple de production d’énergie propre au Chili. Ce réseau non polluant comprend déjà de vastes centrales solaires et des parcs éoliens. Il fait partie des plans ambitieux d’un pays qui a décidé de se débarrasser définitivement des combustibles fossiles.
L’Amérique latine produit déjà l’électricité la plus propre au monde, grâce aux barrages qui génèrent une grande partie de ses besoins énergétiques. Au-delà de ces grands projets hydroélectriques, les investissements dans les énergies renouvelables en Amérique latine ont augmenté de 11 fois depuis 2004, soit près du double de la progression mondiale, selon un rapport de 2016 diffusé par l’Agence Internationale pour les Energies Renouvelables (IRENA). Le Chili, le Mexique et le Brésil figurent parmi les 10 premiers marchés d’énergie renouvelable dans le monde.
Voici une courte vidéo du projet sur le site de Cerro Pabellón:
https://nyti.ms/2vsqzFe

Source: The New York Times.

D’autres projets géothermiques seront développés en Amérique du Sud. Grâce à l’environnement volcanique, il y a une profusion de sources chaudes dans la région. Un projet similaire a été annulé il y a quelques années à El Tatio en raison de l’incapacité de la société Geotermica del Norte à respecter les exigences de sécurité du projet. Le promoteur a été condamné à une amende de 384 000 dollars par la société de surveillance environnementale Corema. Geotermica del Norte a déclaré qu’elle retirerait les plates-formes de forage dans un délai de trois mois et suspendrait indéfiniment l’exploration géothermique sur le site.

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While Donald Trump decided to withdraw from the Paris agreement and increase the production of fossil fuels in the U.S., some countries are adopting a reverse policy and developing clean energy. A good example is Chile where the first geothermal energy plant in South America is being built in Cerro Pabellón, Chile, 4,430 metres above sea level, surrounded by volcanoes.

The plant looks and functions much like an oil drilling rig and several of the men who operate the hulking machine once made a living pumping crude. But now they are surrounded by snowcapped volcanoes, labouring to breathe up here at this high altitude as they draw steam from the earth.

With the ability to power roughly 165,000 homes, the new plant is another step in Chile’s clean energy transformation. This nation’s rapidly expanding clean energy grid, which includes vast solar fields and wind farms, is one of the most ambitious in a region that is decisively moving beyond fossil fuels.

Latin America already has the world’s cleanest electricity, having long relied on dams to generate a large share of its energy needs. Beyond those big hydropower projects, investment in renewable energy in Latin America has increased 11-fold since 2004, nearly double the global rate, according to a 2016 report by the International Renewable Energy Agency. Chile, Mexico and Brazil are now among the top 10 renewable energy markets in the world.

Here is a short video of the Cerro Pabellón project:

https://nyti.ms/2vsqzFe

Source: The New York Times.

More geothermal projects are likely to be developed in South America. Thanks to the volcanic environment, there is a profusion of hot sources in the region. A similar project was cancelled a few years ago at El Tatio due to the company Geotermica del Norte’s failure to comply with project safety requirements. The developer has been fined US$384,000 by the region’s environmental watchdog Corema. The company said it would withdraw drilling rigs from the area within three months and indefinitely suspend geothermal exploration at the site.

 Vue de la centrale de Cerro Pabellón (Crédit photo: Ormat Technologies)

Reste de l’ancien forage géothermique  sur le site d’El Tatio (Photo: C. Grandpey)

Vue des « geysers » d’El Tatio (Photo: C. Grandpey)