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Islande : la géothermie au cœur d’un volcan // Iceland : geothermy at the heart of a volcano

Des chercheurs et des scientifiques ont élaboré un projet visant à repousser les limites de l’énergie renouvelable en forant au cœur de la chambre magmatique d’un volcan. Initié en 2014, l’ambitieux projet, baptisé Krafla Magma Testbed (KMT), vise à exploiter la chambre magmatique du Krafla, dans le nord de l’Islande, d’ici 2026.

Pour mener le projet à son terme, KMT recherche un financement de 100 millions de dollars et prévoit de commencer les forages d’ici 2027. KMT est une alliance internationale qui vise à réaliser « la première entreprise de recherche sur le magma pour effectuer des études et des expériences de pointe ». Le projet est porté par des scientifiques et des ingénieurs de 38 instituts de recherche et entreprises de onze pays dont les Etats-Unis, le Royaume-Uni et la France. Si elle réussit, cette stratégie permettra une production d’énergie géothermique sans précédent et ouvrira la voie à une alimentation énergétique illimitée dans toute l’Islande.
Le Krafla présente une caldeira volcanique d’une dizaine de kilomètres de diamètre et une zone de fissures de 90 kilomètres de long. Le volcan est l’un des systèmes géothermiques les plus étudiés. C’est le site de la première centrale géothermique du pays.

La chambre magmatique du Krafla se trouve à une profondeur relativement faible, entre 1,5 et 3 km seulement sous la surface, avec des températures atteignant 1 300°C. Elle  a attiré l’attention de manière tout à fait inattendue en 2009 lors d’un projet de forage géothermique pour le compte de la société Landsvirkjun. Un trépan a rencontré par hasard une poche magmatique près du Krafla, à 2,1 km de profondeur. L’incident n’a pas provoqué d’éruption volcanique, ce qui montre qu’un forage directement dans le magma peut être effectué en toute sécurité. A des kilomètres sous terre, la roche atteint des températures si extrêmes que les fluides rencontrés sont dits « supercritiques », c’est-à-dire au comportement intermédiaire entre l’état liquide et gazeux. L’énergie produite y est cinq à dix fois plus importante qu’avec un puits conventionnel. Lors de l’accident de 2009, la vapeur remontant à la surface a atteint 450°C. Deux puits supercritiques suffiraient pour atteindre la puissance de 60 mégawatts, ce que génère la centrale actuellement avec 18 puits conventionnels.
Le financement de 100 millions de dollars permettra d’accélérer l’avancement de ce projet grâce à l’acquisition des équipements de forage les plus performants, capables de résister à des températures extrêmement élevées. KMT a également l’intention de déployer un ensemble de capteurs haute technologie pour surveiller en permanence différents paramètres du magma, notamment sa température. L’équipe KMT s’est fixé un calendrier ambitieux, visant à exploiter la chambre magmatique du Krafla d’ici 2026.
D’un coût de 25 millions de dollars, la première phase de forage prévoit plusieurs trous d’exploration autour  du magma. Le forage, maintenu ouvert, permettra ensuite d’atteindre le magma et de prélever des échantillons. Grâce à cette exploration directe, les scientifiques de KMT espèrent améliorer leur compréhension du magma et de ses propriétés. KMT prévoit de procéder ensuite à un deuxième forage pour examiner la faisabilité de l’exploitation de l’énergie géothermique.
L’énergie géothermique est utilisée en Islande depuis plusieurs années grâce à un processus qui suppose des forages dans des régions dont le sous-sol est à haute température afin d’exploiter la chaleur naturelle de la Terre. La chaleur en provenance de l’intérieur de la Terre chauffe l’eau des réservoirs souterrains et la transforme en vapeur. Cette vapeur est ensuite canalisée à l’aide d’une tuyauterie vers des turbines reliées à des générateurs qui convertissent l’énergie en électricité. En Islande, cette stratégie s’est avérée efficace pour produire de l’électricité et répondre à une grande partie des besoins énergétiques de la population.

Avec la réussite du projet, l’Islande anticipe un bouleversement de son paysage énergétique. Le projet KMT pourrait non seulement transformer la production d’énergie en Islande, mais aussi servir de modèle pour d’autres régions volcaniques à travers le monde, tant sur terre qu’en mer.
Source  : Interesting Engineering.
Remarque personnelle : le projet KMT est ambitieux, mais il ne devra pas oublier que le Krafla est un volcan actif dont les éruptions peuvent être très spectaculaires. Le choix des emplacements des forages et des infrastructures devra se faire avec le plus grand soin pour éviter leur destruction par un accès de colère du volcan.

Photos: C. Grandpey

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Researchers and scientists have worked out a project to transform the renewable energy landscape by drilling into the heart of a volcano’s magma chamber. Initiated in 2014, the ambitious Krafla Magma Testbed (KMT) project aims to tap into the magma chamber of Krafla in northern Iceland by 2026.

To make this vision a reality, KMT is actively seeking 100 million dollars in funding, with plans to begin drilling by 2027. KMT is an international initiative that seeks to construct the « world’s first magma research facility for advanced studies and experiments. » The project is led by scientists and engineers from 38 research institutes and companies from eleven countries including the United States, the United Kingdom and France. If successful, this strategy would allow for unparalleled geothermal energy output, opening the path to provide a limitless energy supply to houses across Iceland.

Krafla evinces a volcanic caldera with a diameter of around ten kilometers and a 90-kilometer-long fissure zone. It is recognized as one of the most extensively studied geothermal systems. It is the site of the country´s first geothermal power station.

Krafla’s magma chamber is located at a relatively short depth of only 1.5 – 3 km below the surface, with temperatures reaching 1,300°C.

The shallow depth of Krafla’s magma chamber gained attention unexpectedly in 2009 during a geothermal drilling project for the Iceland energy company Landsvirkjun. The project unexpectedly encountered a magma chamber near the Krafla volcano, at a depth of 2.1 km. The fact that the crew was not immediately faced with a volcanic eruption provided reassuring evidence that drilling into magma could be done safely. Kilometers underground, the rock reaches temperatures so extreme that the fluids encountered are called « supercritical », that is to say with intermediate behavior between the liquid and gaseous state. The energy produced there is five to ten times greater than in a conventional well. During the 2009 accident, the steam rising to the surface reached 450°C. Two supercritical wells would be enough to reach the power of 60 megawatts that the plant currently generates with 18 conventional wells.

The 100-million-dollar funding will expedite the advancement of this project by enabling the acquisition of advanced drilling equipment capable of withstanding higher temperatures.  KMT also intends to deploy a set of high-tech sensors to continually monitor different magma parameters, including temperature.

The first phase of drilling should be carried out by 2026 or 2027. Costing $25 million, it includes several exploration holes around and below the magma. The drilling, kept open, will make it possible to reach the magma and take samples.

The first borehole is likely to be drilled by either 2026 or 2027. Through this direct exploration, KMT scientists aim to enhance their understanding of magma and its properties. Following this, KMT plans to drill a second borehole to examine the feasibility of harnessing geothermal energy.

Geothermal energy has been utilized in Iceland for several years through a process that involves drilling into hot underground regions to tap into the Earth’s natural heat. The heat from the Earth’s interior causes water in these underground reservoirs to become hot and turn into steam. This steam is then channeled to drive turbines connected to generators, converting the energy into electricity. In Iceland, this strategy has proven effective in producing power and meeting a large amount of the country’s energy requirements.

As the project unfolds, Iceland anticipates a revolutionary shift in its energy landscape, harnessing the power of volcanoes to provide a renewable and sustainable source of electricity for homes and industries. The KMT project could not only transform energy production in Iceland, but also serve as a model for other volcanic regions around the world, both on land and at sea.

Source : Interesting Engineering.

Personal note: the KMT project is ambitious, but it should not forget that Krafla is an active volcano whose eruptions can be very spectacular. The choice of drilling and infrastructure locations should be made with the greatest care to avoid their destruction by the volcano’s anger.

Islande : Grindavik, une ville en sursis ? // Iceland : Grindavik, a condemned town ?

Depuis le mois de novembre 2023, les nerfs des habitants de Grindavik, petit port de pêche de 3800 habitants dans le sud-ouest de l’Islande, sont mis à rude épreuve. La sismicité quasi permanente est insupportable. Une intrusion magmatique a ouvert d’impressionnantes fractures à travers la ville et les volcanologues islandais craignent qu’un jour ou l’autre, la lave perce la surface au milieu des maisons.

Grindavik a été évacuée le 11 novembre 2023. Les éruptions du 18 décembre 2023 et surtout du 14 janvier 2024 ont montré la menace qui plane sur la bourgade. Sans une digue de terre érigée à la hâte quelques jours auparavant, elle aurait subi les assauts de la lave. Une fracture éruptive ouverte à la périphérie a détruit trois maisons. Dans un tel contexte, on est en droit de se demander si Grindavik n’est pas condamnée à plus ou moins long terme.

 

Les derniers événements sismiques et éruptifs confirment la réactivation d’une ligne de fractures sur la péninsule de Reykjanes. Cette ligne de fractures fait partie de la tectonique de l’Islande qui est soumise à un phénomène d’accrétion avec l’écartement des plaques tectoniques américaine et eurasienne. Dans un tel contexte, la présence de fractures actives est inévitable. L’éruption du 14 janvier 2024 est le cinquième événement de ce type en moins de trois ans sur la péninsule qui n’avait pas connu d’activité depuis quelque huit siècles. Les volcanologues sont persuadés que la péninsule de Reykjanes est entrée dans une nouvelle période d’activité éruptive qui pourrait dure plusieurs années, voire plusieurs décennies.

Il est intéressant de noter que les éruptions de décembre 2023 et janvier 2024 ont été précédées par peu d’activité sismique, ce qui tend à prouver que le magma mijotait près de la surface, prêt à la percer.

De plus, chacune des dernières éruptions a été suivie d’un nouveau soulèvement du sol dans la zone de Svartsengi qui est probablement la source de l’intrusion magmatique. Il n’est pas impossible que l’on assiste à d’autres épisodes éruptifs de brève durée.

La présence d’une intrusion magmatique dans la zone de failles de la péninsule de Reykjanes pourrait vite se révéler une menace pour Grindavik, mais aussi pour des structures comme la centrale électrique de Svartsengi ou le très populaire Blue lagoon qui se trouve juste à côté. La centrale de Svartsengi fournit l’électricité et l’eau chaude à 30 000 habitants. C’est lorsque les infrastructures sont menacées que la prévision éruptive montre toute son importance et il faut reconnaître que la volcanologie moderne est encore démunie dans ce domaine. Faute de savoir prévoir, on met en place le principe de précaution, ce qui a justifié l’évacuation de Grindavik et les fermetures ponctuelles du Blue Lagoon.

 

Au vu des dernières éruptions, on peut se demander si Grindavik n’est pas une ville en sursis. Les scientifiques islandais ont indiqué que de nouvelles fractures se sont ouvertes dans la ville et que d’autres se sont élargies. C’est le signe que du magma circule dans ces fractures. Les prochaines semaines seront décisives. Une fois de plus, la lave risque de percer la surface sans prévenir…

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Since November 2023, the nerves of the residents of Grindavik (pop. 3,800), a small fishing port in the southwest of Iceland, have been put to the test. The almost permanent seismicity is unbearable. A magma intrusion has opened impressive fissures across the town and Icelandic volcanologists fear that one day lava may break through the surface among the houses. Grindavik was evacuated on November 11th, 2023. The eruptions of December 18th, 2023 and above all January 14th, 2024 showed the threat hovering over the town. Without an earthen dike hastily erected a few days earlier, it would have been invaded by lava. An open eruptive fissure on the outskirts destroyed three houses. In such a context, we may wonder whether Grindavik is not doomed sooner or later.
The latest seismic and eruptive events confirm the reactivation of a fault line on the Reykjanes Peninsula. This line of fractures is part of the tectonics of Iceland which is subject to an accretion phenomenon with the separation of the American and Eurasian tectonic plates. In such a context, the presence of active fissures is inevitable. The eruption of January 14th, 2024 is the fifth event of this type in less than three years on the peninsula which had not seen any activity for eight centuries or so. Volcanologists are convinced that the Reykjanes Peninsula has entered a new period of unrest which could last several years or several decades.
Interestingly, the December 2023 and January 2024 eruptions were preceded by little seismic activity, suggesting that magma was simmering close to the surface, ready to breach it.
Furthermore, each of the latest eruptions was followed by new ground uplift in the Svartsengi area which is probably the source of the magma intrusion. Other short-term eruptive episodes are not unlikely.
The presence of a magma intrusion in the fault zone of the Reykjanes Peninsula could quickly become a threat to Grindavik, but also to structures like the Svartsengi power station or the very popular Blue lagoon which is located next to it. The Svartsengi power station provides electricity and hot water to 30,000 residents. It is when infrastructures are threatened that eruptive prediction shows all its importance and we are forced to admit that modern volcanology is still insufficient in this domain. As we are unable to predict, we resort to the precautionary principle, which justified the evacuation of Grindavik and the occasional closures of the Blue Lagoon.
In view of the latest eruptions, one might wonder if Grindavik is not a city on borrowed time. Icelandic scientists say new fissures have opened inside the town and others have widened. This is a sign that magma is travelling in these fissures. The next few weeks will be decisive. Once again, lava may piercethe surface without warning…

Le détournement des coulées de lave et ses limites // The diversion of lava flows and its limits

L’éruption du 14 janvier 2024 sur la péninsule islandaise de Reykjanes a montré l’utilité et l’efficacité des digues de terre pour détourner une coulée de lave et protéger une zone habitée. Cette éruption a aussi montré que dans certaines circonstances il est impossible de protéger des habitations de cette façon. La deuxième coulée de lave était trop proche de Grindavik pour intervenir et trois maisons ont été détruites.

Ce n’est pas la première fois que l’Homme tente de s’opposer aux forces de la Nature et essaye d’empêcher la lave d’envahir son territoire. Dans une note rédigée le 19 décembre 2017, je donnais plusieurs exemples de ces tentatives :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2017/12/19/detournement-des-coulees-de-lave-diversion-of-lava-flows/

En 1669, un flot de lave en provenance de l’Etna menaça la ville de Catane. La tentative de détournement de la lave fut largement infructueuse, en partie à cause de l’opposition des citoyens de Paterno.

Catane 1669

A Hawaii, des tentatives pour détourner la lave du Mauna Loa ont été réalisées en 1935 et 1942. Des digues de terre ont été construites à la hâte pour détourner des coulées du Kilauea en 1955 et 1960, sans grand succès.

Dans les années 1990, Haroun Tazieff m’avait expliqué les problèmes juridiques auxquels se heurtait le détournement d’une coulée de lave. On ne peut pas envoyer vers une terre autrement épargnée la lave qui menace un territoire. Des tentatives indépendantes pour protéger des biens sont fortement déconseillées car un tel détournement vers la propriété de quelqu’un d’autre comporte invariablement des questions de responsabilité.

Des détournements de lave ont été effectués avec succès en Italie et en Islande, mais ils ont été cautionnés par le gouvernement. De plus, le détournement de la lave n’est possible que lorsque le terrain est favorable et lorsqu’elle sera envoyée vers des terres qui n’ont guère de valeur économique, en sachant qu’il faut du temps pour prévoir et effectuer une telle opération.

Trois méthodes ont été utilisées pour détourner les coulées de lave avec succès dans le passé: (1) L’utilisation d’explosifs pour perturber l’alimentation dans les tunnels près de bouches éruptives, loin des fronts d’écoulement de la lave (Etna 1983 et 1992); (2) l’application de grandes quantités d’eau sur les fronts de coulées pour les refroidir et former des barrières de lave solidifiée, comme en Islande en 1973; et (3) la construction de structures faisant obstacle à l’avancement de la lave afin de l’orienter vers des trajectoires moins destructrices, comme en janvier 2024 en Islande.

Heimaey 1973

 

Etna 1992

Grindavik 2024

Dans le cas d’Hawaii, il faut aussi prendre en compte les avis des autochtones. La plupart des Hawaïens vous diront que « vous pouvez jouer avec Pele si vous voulez, mais la déesse n’en fera qu’à sa tête. » Les tentatives de détournement de lave à Hawaii demandent obligatoirement la présence de personnes qui connaissent bien les traditions locales et qui pourront dire à Pele ce qu’il est souhaitable qu’elle fasse. La Princesse Ruth est un bon exemple de telles pratiques. En juillet 1881, elle a parlé à Pele depuis les Halai Hills et la déesse a empêché une coulée de lave du Mauna Loa de pénétrer dans Hilo! C’est ce que j’ai expliqué dans une note rédigée le 23 décembre 2014 :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2014/12/23/detournement-de-la-lave-a-hawaii-demandez-dabord-a-pele-lava-diversion-in-hawaii-ask-pele-first/

Pélé, déesse du feu et des volcans à Hawaii

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The eruption of January 14th, 2024 on the Reykjanes peninsula showed the usefulness and effectiveness of earth dikes to divert a lava flow and protect a populated area. This eruption also showed that in certain circumstances it is impossible to protect homes in this way. The second lava flow was too close to Grindavik to intervene and three houses were destroyed.
This is not the first time that Man has tried to oppose the forces of Nature and tried to prevent lava from invading his territory. In a note written on December 19th, 2017, I gave several examples of these attempts:
https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2017/12/19/detournement-des-coulees-de-lave-diversion-of-lava-flows/

In 1669, a flow of lava from Mt Etna threatened the city of Catania. The attempt to divert the lava was largely unsuccessful, in part due to opposition from the citizens of Paterno.
In Hawaii, attempts to divert lava from Mauna Loa were made in 1935 and 1942. Earthen dikes were hastily constructed to divert flows from Kilauea in 1955 and 1960, without much success.
In the 1990s, Haroun Tazieff explained to me the legal problems linked to the diversion of a lava flow. One cannot send the lava that threatens a territory to a land otherwise spared. Independent attempts to protect property are strongly discouraged because such diversion into someone else’s property invariably involves questions of liability.

Lava diversions have been carried out successfully in Italy and Iceland, but they were agreed by the government. Furthermore, the diversion of lava is only possible when the terrain is favorable and when it will be sent to lands that have little economic value, knowing that it takes time to predict and carry out such operation.
Three methods have been used to divert lava flows successfully in the past: (1) The use of explosives to disrupt the feed in tunnels near eruptive vents, away from the lava flow fronts (Etna 1983 and 1992); (2) the application of large quantities of water to flow fronts to cool them and form solidified lava barriers, as in Iceland in 1973; and (3) the construction of structures preventing the advancement of lava in order to direct it towards less destructive trajectories, as in January 2024 in Iceland.
In the case of Hawaii, the opinions of the natives must also be taken into account. Most Hawaiians will tell you that “you can play with Pele if you want, but the goddess will have her way. » Attempts to divert lava in Hawaii necessarily require the presence of people who are familiar with local traditions and who can tell Pele what it is desirable for her to do. Princess Ruth is a good example of such practices. In July 1881, she spoke to Pele from the Halai Hills and the goddess stopped a lava flow from Mauna Loa from entering Hilo! This is what I explained in a note written on December 23rd, 2014:
https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2014/12/23/detournement-de-la-lave-a-hawaii-demandez-dabord-a-pele-lava-diversion-in-hawaii-ask-pele-first/

Eruptions en Islande : pas d’impact sur le tourisme // Eruptions in Iceland : no impact on tourism

Il aurait été hasardeux d’acheter un billet d’avion pour l’Islande pour assister aux éruptions de décembre 2023 et janvier 2024. Le temps d’arriver sur l’île et l’éruption était terminée ! Les derniers événements ont été très brefs (pas plus de deux jours). De plus, l’accès aux sites éruptifs était dangereux, restreint ou totalement interdit. Les événements du 14 janvier menaçaient Grindavik – qui avait été évacuée quelques heures auparavant – et toutes les routes menant à la ville étaient fermées. Le point positif est que l’on a pu suivre le déroulement de l’éruption depuis son fauteuil grâce aux caméras judicieusement installées qui fournissaient d’excellentes images en direct et en streaming. Si seulement les autorités françaises pouvaient s’en inspirer lors des prochaines éruptions du Piton de la Fournaise à la Réunion !
Grindavik n’étant pas une destination touristique de premier plan, les éruptions n’ont pas eu peu d’impact sur les projets de voyage en Islande. De plus, les vols à destination ou en provenance de l’Islande n’ont pas été affectés. Le gouvernement continue de demander aux Islandais et aux touristes étrangers de ne pas s’approcher de la zone éruptive qui est toujours en état d’urgence et fermée à toutes les personnes non autorisées.
Contrairement à l’éruption de 2010 qui a cloué au sol des milliers de vols, les éruptions dans la région de Grindavik ne devraient pas générer de gros nuages de cendres en raison de la situation géographique des fractures.
Suite à l’éruption de janvier, l’un des pôles touristiques emblématiques d’Islande a de nouveau fermé ses portes. Le Blue Lagoon, situé sur la péninsule de Reykjanes à moins de 5 kilomètres de Grindavik, est fermé aux visiteurs jusqu’au 18 janvier 2024. Le site a été fermé par intermittence depuis qu’une menace d’éruption a été détectée pour la première fois en novembre.
La Croix-Rouge collecte des fonds pour les habitants de Grindavik victimes de l’éruption. Les dons seront alloués directement aux habitants pour les aider à reconstruire leurs maisons et à répondre à des besoins immédiats. Un comité spécial a été mis en place, avec des représentants de la Croix-Rouge, de la ville de Grindavik et le prêtre de Grindavik, pour s’assurer que les fonds parviennent bien aux personnes dans le besoin.
Personne ne sait comment évoluera la situation sur la péninsule de Reykjanes. Le Met Office indique qu’un soulèvement du sol est à nouveau observé dans le secteur de Svartsengi, ce qui tend à montrer que le magma s’accumule à une profondeur de quatre à cinq kilomètres dans la même chambre magmatique. Si tel est le cas, il faut s’attendre tôt ou tard à une nouvelle éruption .

Les webcams ont permis de suivre les éruptions en direct

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It would have been hazardous to buy plane tickets to Iceland to go and watch he December and January eruptions. The time to arrive on the island and the eruption was over ! The events were very short (not more than two days) and access to the eruption sites was dangerous, restricted or totally forbidden. The January 14th event was threatening Grindavik – which had been evacuated a few hours before – and all roads leading to the town were closed. The good point was that the judiciously installed cameras allowed to get excellent live views of the eruption. If only Fench authorities could imitate the Icelanders when eruptions occur at Piton de la Fournaise on Reunion Island !

Because Grindavik is not a popular tourist destination, the eruptions have had little impact on travel plans to Iceland. Additionally, flights into or out of Iceland have not been affected. The government is still warning people not to approach the area, which is still under a state of emergency and closed to all civilians and residents.

Unlike Iceland’s 2010 eruption that grounded thousands of flights, eruptions in the Grindavik area are not expected to produce large clouds of ash due to the geographic location of the fissures.

Following the January eruption, one of Iceland’s iconic tourist attractions has shut down once again. The Blue Lagoon, which is located on the Reykjanes peninsula less than 5 kilometers from Grindavik, is closed to visitors until January 18th, 2024. The lagoon has been closed on and off since the threat of an eruption was first detected in November.

The Red Cross is raising money for the affected residents. Donations will be allocated directly to residents in Grindavik to help rebuild homes and meet other immediate needs. The organization has assembled a special allocation committee—made up of representatives from the Red Cross, the town of Grindavik, and the local priest in Grindavik—to ensure the funds reach people in need.

No one knows how the situation on the Reykjanes Peninsula will evolve. The Met Office indicates that ground uplift is again observed in the Svartsengi area, which tends to show that magma is accumulating at a depth of four to five kilometers in the same magma chamber. If that is the case, one should expect another eruption sooner or later.