Hydrotermální průduchy – netradiční obnovitelný zdroj energie

V současné době mohou moře a oceány poskytnout obnovitelnou energii ve formě pohybujících se vln, teplotních rozdílů mořské vody, případně slapové energie. To ale není vše, co moře může nabídnout. Lze očekávat, že jednou bude možné zachytit a přeměnit na elektřinu i obrovská množství tepelné, v podstatě geotermální energie, kterou produkuje magma a která neustále uniká průduchy na mořském dně.

Podle kalifornského vynálezce Bruce C. Marshalla (viz patent Mashall Hydrothermal Recovery System) se dosud jen málo pozornosti věnovalo vydatnému, ale zatím nevyužitému zdroji energie, teplu z nitra Země unikajícímu na povrch hydrotermálními průduchy na dně moří a oceánů. Magma z velké hloubky zemské kůry si vytrvale razí cestu k povrchu a nutí tektonické desky k vzájemnému pohybu. Při separaci desek se hornina pod nimi částečně taví a magma stoupá vzhůru a způsobuje další rozšiřování mořského dna. Tektonická deska je masivní částí litosféry, která se pohybuje na astenosféře, tj. horké poloplastické vrstvě. Tektonické desky se pohybují nezávisle na sobě, někdy na sebe narážejí, jindy po sobě kloužou. Na zemském povrchu bychom našli 10 až 12 velkých tektonických desek a velmi mnoho menších. Tyto desky, z nichž každá má tloušťku téměř sto kilometrů, ročně urazí dráhu okolo dvou centimetrů. Pohybují se tedy asi tak rychle, jako lidem rostou nehty.

Obří zdroj přehřáté vody

Hydrotermální průduchy jsou vlastně přírodními gejzíry magmatem přehřáté vody. Nacházejí se po celé planetě na vrcholech oceánských hřebenů v hloubce téměř tří kilometrů. Pohybem tektonických desek Středoatlantského hřebenu vznikly i některé ostrovy, například Island, Bermudy a Azory. Jejich pohybem však také vznikají na mořském dně trhliny a do nich se dostává voda pod vysokým tlakem. Magma ohřívá vodu na teplotu 200 až 400 stupňů Celsia a vytváří gejzír o rychlosti 1 až 5 m/s. Vzhledem k vysokému tlaku zůstává voda kapalná a nemění se v páru. Okolní chladnou vodou se z ní vysrážejí kovy a minerály a padají ke dnu. Tato sraženina obsahuje železo, zlato, stříbro, měď, zinek a další kovy.

Obdoba ropných vrtů

Hloubka přes 2 200 metrů není lidmi nedosažitelná, například ropné plošiny v Mexickém zálivu jsou vybudovány ve vodě hluboké více než 1,5 kilometru. Odtud lze ještě vrtat až deset kilometrů hluboko. Mapování a využití vulkanických průduchů nebude proto o nic větší technická výzva, než jsou ropné vrty. Mnohem složitější však bude hydrotermální energii zachytit a ekonomickým způsobem přeměnit na elektřinu nebo tepelnou energii. Hřeben Juan de Fuca Ridge, vzdálený přes 300 km od Seattlu, má aktivní průduchové pole až 180 m široké a 350 m dlouhé. Uvnitř tohoto pole existuje přes 15 průduchů o průměru kolem 30 m, které neustále chrlí vodu o teplotě 370 °C rychlostí 3 až 5 m/s. Každý z nich teoreticky nabízí tepelný výkon 40 GW. Kromě toho obsahuje ještě spoustu menších nebo neaktivních průduchů.

Podmořské průduchy byly objeveny teprve před třiceti lety, ale již tehdy vznikl nápad získávat z nich obrovské množství energie. V National Geographic News ze dne 12. prosince 2005 je zpráva o hydrotermálním ložisku v Indickém oceánu, které je přes kilometr dlouhé a obsahuje ekvivalent tepelného výkonu 100 000 MW. Ve zprávě se uvádí, že tepelný výkon všech známých průduchů ve světě představuje 17 000 000 MW, což je přibližně dnešní celkový výkon všech elektráren na světě. Jiné velké průduchy jsou při pobřeží USA, Číny, Japonska, Koreje, Jižní Ameriky a také ve Středozemním a Mrtvém moři. Navíc existují ještě desetitisíce km oceánských hřebenů, které dosud nebyly prozkoumány.

Princip elektrárny

Marshallův systém přivede vysokoteplotní kapalinu z průduchu prostřednictvím sítě tepelně izolovaných potrubí do elektrárny na plošině, jakou dnes využívají ropné společnosti. Kapalina bude stoupat vzhůru díky kombinaci rychlosti vyvěrající vody, konvekce a tlaku páry. Pára vzniká tehdy, když přehřátá voda stoupá vzhůru a současně se snižuje tlak. Horká voda z průduchu se na hladině při atmosférickém tlaku změní na přehřátou páru, která bude pohánět turbínu a vyrábět energii. Z vody lze navíc získat mnoho užitečných minerálů. Tento přístup ale naráží na problém eroze a zanášení potrubí. Jinou možností je instalovat na mořské dno tepelný výměník, ve kterém by geotermální voda ohřívala pracovní kapalinu, která by se pak horká čerpala na povrch. Zřejmou překážkou by bylo velké množství pomocné energie potřebné k recirkulaci pracovního média.

Vyrobená elektřina by se na břeh přenášela podmořskými kabely stejnosměrného proudu o vysokém napětí.

Zdroj života?

Nedávné průzkumy hydrotermálních průduchů, které uskutečnily organizace US National Oceanic and Atmospheric Administratioon a The Woods Hole Oceanographic Institute, odhalily překvapující různorodé formy života, které neexistují nikde jinde na naší planetě. Mezi ně patří rostliny, které aby přežily v tmavých hloubkách, využívají místo fotosyntézy chemosyntézu. Někteří vědci se dokonce domnívají, že podzemní vulkanické průduchy byly onou silou, která stála za vznikem „prvopočáteční polévky“ vedoucí k prvním formám života na Zemi. (Pozn. red.: Což mimochodem vede k otázce, zda chceme kvůli troše elektřiny tyto unikátní ekosystémy zdevastovat.)

Jules Verne jednou napsal, že „cokoliv si jeden člověk může představit, jiní to budou schopni realizovat“. Bruce C. Marshall sice není Verne, oba muži však mají společný přístup k problému. Kdyby se podařilo uskutečnit uzavřený hydrotermální cyklus s účinností jen 1 % u 15 průduchů v oblasti Juan de Fuca Ridge, bylo by možné získat výkon 6 000 MW. I když to určitě nebude zítra, zaslouží si tato myšlenka pozornosti a dalšího výzkumu ze strany expertů zabývajících se vrtáním do mořského dna, vulkanologů, biologů a odborníků na geotermální energii.

Pramen:

Peltier, R.: Tapping seafloor volcanic vents. Power, 2008, č. 7, s. 94‑96