Användningen av smutsigt kol som värmekälla gör livet tufft på den mongoliska vintern. ETH -geofysiker hjälper till att utveckla geotermisk energi som ett rent alternativ.

Många européer har en idyllisk syn på Mongoliet som ett land med vidsträckt, tomma utrymmen och orörd natur. Men sanningen är mer komplicerad, särskilt på vintern. Det är den tid på året då livet är allt annat än idylliskt för människorna som bor här. Deras bosättningar är höljda i tjocka, sotig rök som gör det svårt att andas. Invånarna möter föroreningsnivåer som är upp till 80 gånger högre än riktvärden som anges av Världshälsoorganisationen (WHO) - en oacceptabel situation med tanke på att den smutsiga luften orsakar allvarliga hälsoproblem bland lokalbefolkningen.

Underjordisk potential

En väg ut ur detta dilemma skulle vara att sluta värma hus med föråldrade kolugnar som släpper ut ofiltrerad rök, byter istället till förnybar, rena energikällor. Mongoliet erbjuder många av de rätta förutsättningarna för att uppnå detta, till stor del tack vare den heta magmen som gömmer sig under landets yta. Många varma källor - vissa når temperaturer så höga som 87 grader Celsius - signalerar närvaron av denna naturresurs. Mongoliet använder redan geotermisk energi för olika ändamål, inklusive uppvärmning av växthus. Dock, varje större användning av denna energikälla skulle kräva mycket mer vatten än vad som för närvarande når ytan. Problemet är att det varma vattnet bara rinner längs vissa underjordiska lager - och utan att veta var de är, alla försök att borra ner i dessa värdefulla geotermiska reservoarer är i slutändan något av en chansning.

Detta är en upplevelse som är bekant för många lokalbefolkningen i Tsetserleg, huvudstaden i Arkhangai -provinsen i centrala Mongoliet. Vattnet som kommit upp till ytan av tidigare borrprojekt har varit knappt varmare än 40 grader Celsius. Det kan vara acceptabelt för ett varmt bad, men det räcker inte med att värma upp en hel stad, än mindre generera el. Lokala myndigheter var därför skeptiska när ETH -forskare föreslog att de skulle göra ett nytt försök att utnyttja regionens geotermiska energiresurser i stor skala.

Men Martin Saar, Professor i geotermisk energi och geofluider vid institutionen för geovetenskap, och Friedemann Samrock, Seniorassistent i Saars grupp, är övertygade om att staden kan värmas upp med geotermisk energi. "Förhållandena i Tsetserleg är idealiska, med varmvatten under jorden, plus ett befintligt fjärrvärmesystem för att fördela värmen, "säger Saar. Systemet drivs för närvarande av energi från koleldning, men det skulle vara relativt enkelt att använda det med varmt vatten under jordens yta.

Fält och fluktuationer

Saar och Samrock har god anledning att känna sig säkra på att de kan hitta de rätta platserna för att komma åt dessa magasiner med varmt grundvatten. Deras plan är att använda magnetotellurika, en geofysisk mätmetod som kan användas för att utläsa exakt var vattenbärande underlag ligger. Denna metod är baserad på det faktum att tidsmässiga variationer i jordens magnetfält inducerar virvelströmmar i elektriskt ledande strukturer under jordens yta. Fluktuationer i jordens magnetfält kan orsakas av fenomen som solvind och global blixtaktivitet. Det naturligt förekommande elektriska fältet som induceras av dessa fluktuationer ger ett sekundärt magnetfält som - med rätt mätutrustning - kan mätas och analyseras på jordens yta. "De uppmätta data avslöjar variationerna i elektrisk konduktivitet för underjordiska material. Och eftersom ledningsförmågan hos vattenbärande skikt skiljer sig från den för det torra berget runt dem, denna analys berättar var vi kan hitta varmt vatten, säger Samrock.

En av fördelarna med Mongoliet är att det finns mindre elektrisk buller från mänsklig aktivitet än i tungt befolkade länder som Schweiz. Detta hjälpte den snabba avslutningen av den första mätkampanjen förra sommaren. Forskarna kunde sätta upp sin mätutrustning för att detektera underjordiska strukturer på totalt 184 olika platser. "Vi håller nu på att analysera data, "säger Samrock." Nästa sommar tänker vi köra en andra mätkampanj för att ta en mer ingående titt på de platser som vi tycker är särskilt lovande. "

ETH -geofysikerna har ett annat trumfkort att spela när det gäller att analysera data, nämligen deras samarbete med gruppen Earth and Planetary Magnetism, som har ägnat flera år åt forskning i Mongoliet. Gruppen har utvecklat sofistikerade numeriska metoder för att analysera strukturer under ytan. "Våra kollegors beräkningsprogram har två viktiga styrkor. Det tar hänsyn till topografin på jordytan - till skillnad från andra program som helt enkelt antar att den är platt - och den modellerar korrekt variationerna i upplösning som orsakas av ojämn fördelning av mätstationerna , säger Samrock.

Forskning för utveckling

Ändå handlar detta projekt inte bara om geofysisk forskning, men också om kunskapsöverföring. Det beror på att det ingår i det schweiziska programmet för forskning om globala utvecklingsfrågor, vilket innebär att den får gemensam finansiering från Swiss National Science Foundation och Swiss Agency for Development and Cooperation SDC. Det inkluderar också deltagande av den mongoliska vetenskapsakademin. "En av våra teammedlemmar är en ETH -doktorand i min grupp, ursprungligen från Mongoliet, som kommer att fortsätta arbeta där när han tar examen som expert på detta område, "säger Saar." Vi kommer också att lämna vår utrustning i Mongoliet när vi slutfört våra mätkampanjer så att lokala geofysiker kan fortsätta söka efter hett grundvatten i andra områden, också. "Detta kan markera inledningen till enorma förbättringar av Mongoliets vinterluftkvalitet och, på samma gång, bidra till att minska landets koldioxidutsläpp ₂ utsläpp.