2009年の偶然の遭遇がもたらした超高温の記録
2009年、アイスランド北東部の活性な火山地域であるクラフラで、極めて高温の地下水を求めていた掘削チームが予想外の事態に直面した。計画では水が液体と気体の境界を失う超臨界状態に達する深さ約4キロメートルを目指していたが、わずか2キロメートル余りで回収された岩石が新しい火山ガラスへと変化した。ビットは、約900度の溶融岩石であるマグマへと直接突き刺さっていたのである。ハワイにおける2007年の事例を除き、マグマに到達した掘削井は世界で他に存在しなかった。
穴をそのまま放置することを選択した結果、アイスランドの国営電力会社であるランズビルクユン（Landsvirkjun）とそのパートナーらは、アイスランド深部掘削計画（Iceland Deep Drilling Project）を通じて調査を続行した。カリフォルニア大学の地質学者であり、その後の経緯を扱った学術誌『Geothermics』の特集号を編集したウィルフレッド・エルダーズ（Wilfred Elders）は、鋼鉄製ケーシングをマグマ付近の区間で有孔加工し、セメントで固定するという修復手法を説明している。数か月に及ぶゆっくりとした再加熱期間を経たのち、IDDP-1は140barのウェルヘッド圧力で450度を超える過熱蒸気を生産し、これまで測定された中で最も高温の生産井となった。エルダーズはこれを、地球上で初となるマグマ熱利用型地熱システムであり、溶融岩石から直接熱を引き出した初の事例であると称した。
従来の地熱発電を圧倒するエネルギー密度と限界
通常のアイスランドの地熱井が生成する流体は約250度であり、タービンに送る前に水と蒸気の分離が必要となる。しかし、約374度を超える環境ではこの混合状態が存在しなくなる。水は1キログラムあたりの熱エネルギーをはるかに多く運ぶ超過熱蒸気へと変わり、表面に到達する1キログラムごとにより多くの仕事をタービンから引き出すことが可能になる。
クリーン・エア・タスク・フォース（Clean Air Task Force）がデータを検証したところ、IDDP-1は最大36メガワットの電力を生成できた可能性があり、これは低温域における一般的な商業用井戸の出力を5倍から10倍上回る数値であった。クラフラ・マグマ・テストベッド（Krafla Magma Testbed）の最高経営責任者（CEO）であるビョルン・ソール・グズムンドソン（Björn Þór Guðmundsson）は、ほぼ2年間にわたる断続的な流量テストを通じて、平均的な地熱井の10倍に相当する出力を記録したと述べている。より少ない本数で同等の電力を生み出すことこそが、地熱経済学がスケールするための唯一の道筋である。
しかし、この井戸は化学的要因によってその生命を終えた。蒸気とともに上昇してきた酸性ガス、硫黄、シリカ粉塵により腐食が進行し、流体が乾いた過熱蒸気ではなく湿った混合状態にあった期間にはケーシングが大きな打撃を受けた。2012年7月に複数の地表バルブが故障したため、冷水で井戸を急冷せざるを得なくなり、熱ショックによって最内層のケーシングが収縮して破裂した。それ以降、IDDP-1が再び稼働することはなかった。
マグマとの再挑戦に向けた新たな国際コンソーシアムの計画
こうした失敗から得られた知見、すなわちケーシングの深度、セメントの配合、合金の延性、そして再加熱にかけるべき期間などは、次の挑戦に向けた仕様書そのものとなっている。国際大陸科学掘削プログラム（International Continental Scientific Drilling Program）、アイスランド環境・エネルギー省、ランズビルクユン、レイキャビク・エナジー（Reykjavik Energy）、アイスランド・ドリーリング・カンパニー（Iceland Drilling Company）が出資する非営利コンソーシアムが、同じマグマ体への意図的な再挑戦を計画している。
GeoExpro誌の報道によると、KMT-1は深度約2,100メートルまで到達し、約970度と予想されるマグマ内部に直接センサーを設置して温度と圧力を測定するように設計されている。一方のKMT-2は深度約2,050メートルで停止し、約500度の熱帯の直上においてエネルギーシステムがその熱に耐えられるかを検証する目的を持つ。グズムンドソンはアメリカ石油地質学者協会（American Association of Petroleum Geologists）に対し、井戸の完全性、熱応力、腐食、セメント固定を最大の懸念事項としつつ、2027年に掘削を開始する予定であることを語っている。
科学的観測の新たなフロンティアとしてのマグマ観測所
電力供給以上に大きな意義を持つのが科学的な成果である。地表からマグマだまりを確実に発見する地球物理学的手法は存在しないため、火山学者たちは常に一歩引いた立場から、地表変形、ガス放出、地震波信号を通じて地下の動態を読み解いてきた。プロジェクトチームは学術誌『Eos』の中で、その野望が発電所というよりもむしろ望遠鏡アレイに近い、常設のマグマ観測所を構築することであると述べている。
