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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.

Incendies zombies dans l’Arctique // Zombie wildfires in the Arctic

Dans une note publiée le 21 mai 2020, j’expliquais que les incendies observés dans l’Arctique pendant l’été 2019 avaient survécu à l’hiver sous la forme de « feux zombies ». Ces incendies ont repris en mai, alors que la neige était encore en train de fondre. Les incendies dans l’Arctique contribuent à la fonte du permafrost et envoient d’importantes quantités de carbone dans l’atmosphère, aggravant ainsi le réchauffement climatique, lui-même responsable de ces incendies.
Pour la plupart des gens, les incendies de forêt se résument à des flammes gigantesques qui dévorent les arbres et la végétation qui les entoure. Les incendies zombies, en revanche, ne s’enflamment pas mais brûlent plus lentement ; ils ont tendance à pénétrer profondément dans le sol et à se propager latéralement.Au final, ces incendies quasiment invisibles sont moins accessibles et nécessitent d’être déterrés et arrosés à grande eau. Les feux zombies produisent aussi plus de fumée en raison de leur température de combustion plus basse. Les particules ultrafines contenues dans la fumée sont particulièrement nocives pour les systèmes respiratoire et cardiovasculaire et peuvent être transportées très loin par le vent.

Les incendies qui couvent dans le sous-sol peuvent durer des mois, voire des années. On a constaté qu’ils « hivernent » pendant la saison froide pour réapparaître pendant la saison chaude et sèche. Au cours de la saison des incendies 2019-2020 en Sibérie, les incendies zombies ont été accusés d’avoir repris l’année suivante.
Certains incendies zombies peuvent devenir si vastes qu’ils libèrent des panaches de fumée affectant de vastes régions géographiques. En 1997, des incendies de tourbe en Indonésie ont généré des panaches de fumée qui sont devenus une menace pour toute l’Asie du Sud-Est et certaines parties de l’Australie, avec à la clé une augmentation des émissions de carbone. Ils ont été déclenchés par les activités de culture sur brûlis et amplifiés par les conditions de sécheresse lors d’un puissant épisode El Niño.
Comme indiqué plus haut, les incendies zombies sont plus difficiles à maîtriser et à éteindre pour les pompiers, ils demandent donc plus de ressources pendant de plus longues périodes. Les pompiers de l’Alberta, au Canada, où les tourbières riches en carbone sont courantes, ont été confrontés à des incendies zombies de plusieurs mètres de profondeur en 2023. Les incendies de tourbe peuvent rendre le sol instable et l’utilisation d’équipement lourd pour parcourir les zones d’incendie peut être dangereuse.

Sur tous les incendies de tourbe arctique recensés au cours des 40 dernières années, 70% se sont produits pendant les huit dernières années. 30 % de cette superficie a brûlé pendant la seule année 2020, ce qui montre l’accélération du phénomène.
Source : Yaloo Actualités.

 

Image satellite montrant le réveil d’un incendie qui avait couvé dans le sous-sol arctique pendant tout l’hiver (Source : Copernicus)

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In a post published on May 21st, 2020, I explained that Arctic fires observed in the summer of 2019 survived the winter in the form of « zombie fires ». These fires started again in May, while the snow was still melting. Arctic fires are contributing to the melting of permafrost and sending large amounts of carbon into the atmosphere, thereby exacerbating global warming, which is itself responsible for these fires.

Most people picture wildfires as catastrophic flames consuming trees and grasses. Ground fires, on the other hand, do not flame but burn more slowly and have the tendency to spread deep into the ground and spread laterally. The result is that ground-smoldering fires are not only less visible, but they are also less accessible and require digging up and dousing with lots of water. These smoldering fires also produce more smoke because of their lower temperature of combustion. Ultra-fine particles in smoke are particularly harmful to the respiratory and cardiovascular systems and can be carried far and wide by winds. Smoldering ground fires can burn for months and sometimes years. They have been shown to “overwinter,” persisting through the cold season to reemerge in the warm, dry season. During the 2019-2020 fire season in Siberia, zombie fires were blamed for rekindling fires the following year.

Some of these ground fires can become so massive that they release smoke plumes that cover vast geographical regions. In 1997, peat fires in Indonesia sent dangerous levels of smoke across Southeast Asia and parts of Australia and increased carbon emissions. They were ignited by slash-and-burn activities and amplified by drought conditions during a severe El Niño event.

Soil fires that spread underground are harder for firefighters to tame and extinguish, thus demanding more resources for longer periods of time. Firefighters in Alberta, Canada, where carbon-rich peatlands are common, have been dealing with fires smoldering to depths of several meters underground in 2023. Because peat fires can make the ground unstable, using heavy equipment to excavate the fire areas also becomes risky.

About 70% of recorded area of Arctic peat affected by burning over the past 40 years occurred in the last eight years, and 30% of it was in 2020 alone, showing the acceleration.

Source : Yaloo News.

Kina et Yuk : renards de la banquise

Un film intitulé Kina et Yuk : renards de la banquise a fait son entrée dans les salles le mercredi 27 décembre. Outre sa beauté et sa tendresse, il met en lumière une des conséquences du réchauffement climatique. Je trouve que c’est une façon très intelligente d’attirer l’attention du jeune public sur une catastrophe à grande échelle dont il aura à subir les conséquences.

Kina et Yuk sont un couple de renards polaires prêt à fonder une famille sur la banquise du Grand Nord. La température est anormalement douce et la nourriture de plus en plus rare, obligeant Yuk à s’aventurer toujours plus loin pour subvenir à leurs besoins. Soudain, un craquement terrible causé par la fonte des glaces vient bouleverser la vie des deux renards qui se trouvent isolés chacun sur un bout de la banquise. Ils doivent braver tous les dangers et explorer de nouveaux territoires dans l’espoir de se retrouver à temps pour la naissance de leurs petits.

Le réalisateur du film, Guillaume Maidatchevsky, est français (cocorico!). Suite à des études de biologie, il est devenu spécialiste de la faune et s’est tourné vers la réalisation de films à portée écologique. La conteuse du film est Virginie Efira, habituée à ce genre de réalisations.

Kina et Yuk : renards de la banquise a été tourné au cœur du Yukon canadien et plus précisément à Dawson City (appelée Jack City dans le film), là même où s’est déroulée à la fin de 19ème siècle la célèbre Ruée vers l’Or. Cette charmante petite ville semble appartenir à un autre temps avec son architecture d’autrefois et ses rues bordées de petites maisons colorées en bois.

Dawson City

Le tournage du film, démarré fin janvier 2023, a duré 15 semaines et s’est terminé en juin 2023. Comme c’est le cas pour de nombreux films où des animaux entrent en scène, le tournage de Kina et Yuk a eu lieu dans un sanctuaire du Yukon, au Canada, où des renards polaires vivent en liberté. Des coaches animaliers les ont habitués à l’homme, tout en préservant leur côté sauvage. Je connais un autre site au Canada où il est possible de s’approcher des loups, habitués à la présence humaine dès leur naissance. Le réalisateur explique que l’équipe de tournage  « ne devait ni toucher les animaux ni les caresser. » Trois caméras ont été utilisées pour filmer une même scène.

Scène de route dans le Yukon

A côté du couple de renards polaires, on assiste au défilé d’une faune riche d’ours polaires, martre, lièvre arctique, hermine et des prédateurs tels que le renard roux et les loups arctiques. Il ne faut toutefois pas se faire d’illusion ; on ne voit pas tous ces animaux au cours d’une même journée, ni même au cours d’un seul voyage. Il en va de même des aurores boréales qui n’apparaissent que ponctuellement. J’ai eu la chance d’en admirer une un soir au cœur du Yukon, avec un meute de loups qui hurlait à proximité. Un moment qui vous prend aux tripes… !

J’adore le Yukon où j’ai effectué deux voyages il y a quelques années, après avoir été fasciné par les paysages somptueux du Dernier Trappeur (2003) de Nicolas Vanier que je salue ici. Le Yukon offre une nature sauvage comme nulle part ailleurs. C’est l’ultime frontière pour les trappeurs, les chercheurs d’or, la Nature à l’état pur, celle de L’Appel de la Forêt – The Call of the Wild – de Jack London.

Automne dans le Yukon

Cette Nature est menacée aujourd’hui. Fort de ses réserves de pétrole bitumineux, le Yukon attire les convoitises de nouveaux prospecteurs, qui remplacent les chercheurs d’or d’autrefois. L’extraction de ce type de pétrole, extrêmement polluante, rejette trois à cinq fois plus de gaz à effet de serre que les forages conventionnels et elle entraîne la destruction d’écosystèmes. Il suffit de regarder l’évolution des températures à Dawson City pour se rendre compte de l’impact du réchauffement climatique sur l’Arctique. Au cours des cinquante dernières années, la température moyenne a augmenté de 2°C et les températures hivernales de 4°C. Nous sommes fin décembre et le fleuve Yukon n’est toujours pas totalement pris par la glace à Dawson ! Plus au nord, la glace de la mer de Beaufort fond à une vitesse folle. Aujourd’hui,pendant l’été, la banquise couvre une surface 40% moins vaste qu’en 1980. D’ici 2040, il n’y aura presque plus de glace dans l’océan à cette saison.

Le fleuve Yukon à Dawson

(Photos: C. Grandpey)

J’ai regardé le film le vendredi 29 décembre dans la matinée afin de bénéficier du tarif réduit. Avec mon épouse, nous étions pratiquement seuls dans la salle de cinéma. Au final, le film m’a déçu et je ne suis jamais vraiment entré dans l’histoire. Il y a de très belles images, mais aussi des longueurs et je me suis un peu ennuyé. Peut-être que les enfants prendront davantage de plaisir. J’espère que la sensibilisation au réchauffement climatique voulue par Guillaume Maidatchevsky atteindra son but, mais je ne suis pas certain que le message soit suffisamment percutant. Mon épouse, d’ordinaire moins sévère que moi, a abouti plus ou moins à la même conclusion.

La mort des coraux (suite) // The death of corals (continued)

On le sait depuis plusieurs années : les récifs coralliens sont directement menacés par le réchauffement climatique. La température de l’eau de surface des océans a augmenté en moyenne de 0,5 °C depuis 1860 jusqu’à aujourd’hui. Les prévisions du GIEC annoncent une augmentation de la température moyenne de l’air de 1,5 °C d’ici 2100. Or, on sait que ces prévisions sont souvent en retard par rapport à la réalité sur le terrain.

Les récifs coralliens sont très sensibles aux changements de températures du fait de leur faible capacité d’adaptation. Une augmentation de un à deux degrés Celsius des eaux de surface au-delà des maxima habituels sur une durée de deux semaines est suffisant pour provoquer un blanchissement massif, affectant la croissance, l’alimentation et d’autres processus écologiques des récifs.

La limite entre les eaux de surface chauffée par le soleil et les eaux froides des profondeurs est modifiée, ce qui va avoir un impact sur le corail. Normalement, elle est à 40-50 mètres de profondeur. Des plongeurs ont observé que dans les eaux de l’archipel des Chagos, au sud de l’Inde, la limite est passée à 100-120 mètres ce qui fait que les coraux se sont retrouvés dans des eaux avec des températures quasiment de surface. Une différence de température d’un seul degré peut les condamner. La plupart sont déjà à la limite haute de température. Les scientifiques estiment que si on arrive à l’objectif de +1,5°C de hausse des températures, on aura une disparition d’entre 70 et 90 % des coraux.

Parallèlement à la hausse des températures, les coraux sont affectés par la baisse du pH de l’eau des océans. Cette baisse est causée par l’absorption de dioxyde de carbone (CO2) présent dans l’atmosphère. L’augmentation du CO2 atmosphérique entraîne l’augmentation des concentrations en dioxyde de carbone dissout dans l’eau des océans. La résultante est l’acidification de ces eaux.Elle réduit la faculté des coraux à fabriquer leurs squelettes calcaires, ce qui les rend donc beaucoup plus vulnérables à l’érosion.

En quarante ans, 40 % des récifs ont déjà disparu et les scientifiques s’accordent à dire que si rien n’est fait d’ici 2050, la totalité aura disparu. Cette mort annoncée concerne l’ensemble des récifs coralliens de la planète. Un fidèle visiteur de mon blog m’a fait part d’un « carnage » sur les coraux, de Martinique et de Guadeloupe. Dans ces régions, « le fond de la mer ressemble aux montagnes d’hiver, avec du blanc, encore du blanc, toujours du blanc. » D’après les décomptes officiels, 90% des colonies seraient décimées dans ces deux départements d’outre-mer.
Selon un plongeur, « la cause principale, c’est l’eau qui est à 30° ou plus depuis plus de 2 mois en continu. Les coraux tolèrent quelques jours d’échauffement, mais pas une période de stress aussi longue … » Il ajoute que « d’ici quelques semaines, tous les cadavres vont se couvrir d’algues et le vert/brun va devenir la tonalité dominante dans nos eaux … »

Source : presse française et source personnelle.

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We have known it for several years: coral reefs are directly threatened by global warming. Ocean surface temperatures have increased by an average of 0.5°C since 1860. IPCC forecasts predict an increase in average air temperature of 1.5°C by 2100. However, we know that these predictions often lag behind the reality on the firld.
Coral reefs are very sensitive to temperature changes due to their low capacity for adaptation. An increase of one to two degrees Celsius in surface waters beyond typical maxima over a two-week period is enough to cause mass bleaching, affecting reef growth, feeding and other ecological processes.
The boundary between the surface waters heated by the sun and the cold waters of the depths is modified, which will have an impact on the coral. Normally, this boundaey is 40-50 meters deep. Divers observed that in the waters of the Chagos Archipelago, in southern India, the limit increased to 100-120 meters, which meant that corals found themselves in waters with almost surface temperatures. A temperature difference of just one degree can kill them. Most are already at the upper temperature limit. Scientists estimate that if we achieve the objective of +1.5°C increase in temperatures, we will see between 70 and 90% of corals disappear.

Along with rising temperatures, corals are affected by the decreasing pH of ocean water. This drop is caused by the absorption of carbon dioxide (CO2) present in the atmosphere. Increased atmospheric CO2 leads to increased concentrations of dissolved carbon dioxide in ocean water. The result is the acidification of these waters. It reduces the ability of corals to produce their limestone skeletons, which therefore makes them much more vulnerable to erosion.

In forty years, 40% of reefs have already disappeared and scientists agree that if nothing is done by 2050, all of them will have disappeared. This predicted death concerns all of the planet’s coral reefs. A loyal visitor to my blog informed me of a “carnage” on the corals of Martinique and Guadeloupe. In these regions, “the bottom of the sea resembles the winter mountains, with a white environment.» According to official counts, 90% of the colonies are decimated in these two overseas departments.
According to a diver, “the main cause is water that has been at 30° or more for more than 2 months continuously. The corals tolerate a few days of warming, but not such a long period of stress… » He adds that « within a few weeks, all the dead corals will be covered in algae and green/brown will become the dominant tone in our waters… »
Source: French news media and personal source.

Coraux sur l’île de la Réunion (Photo: C. Grandpey)