Lake Kivu's Great Gas Gamble

Det er en fredag ​​eftermiddag på den rwandiske side af Kivu-søen, og i det, der engang var en stille bugt, er et vovet forehavende ved at tage form.

Flydende lige ud for kysten, som en gigantisk mekanisk svane, er en næsten færdiggjort gasudvindingsplatform: 3.000 tons beton og rustfrit stål, der snart vil begynde at fange en ressource, der ikke findes i denne skala i nogen anden sø i verden. Opløst i Kivu, som skræver grænsen mellem Rwanda og Den Demokratiske Republik Congo (DRC), er cirka 60 milliarder kubikmeter metan og 300 milliarder kubikmeter kuldioxid. Gasserne, som kommer fra nærliggende vulkansk aktivitet og bakterier, der nedbryder organisk materiale i søen, repræsenterer både fare og økonomisk potentiale.

Denne historie var en del af vores maj 2015-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Hvis det udvindes, kan Kivus metan bruges til at tilføje op til 960 megawatt elproduktionskapacitet, mere end seks gange, hvad Rwanda har nu. For både Rwanda og det østlige DRC, som står over for lammende strømmangel og begrænsede muligheder for at udvide deres elnet, kunne det være en økonomisk game changer, støtte nye industrier og tilbyde en chance for at afhjælpe brændende fattigdom. Hvis udvindingen bliver gjort ordentligt, og landene kan samarbejde, kan det endda hjælpe med at forbedre deres urolige forhold og fremme stabiliteten i en region, der længe er præget af uro.

En sikkerhedsinspektør undersøger den nye pram på land i Kibuye, Rwanda.

Lige så kritisk, kan fjernelse af Kivus metan forhindre en mulig katastrofe. Med stigende metankoncentrationer advarer videnskabsmænd om, at Kivu i sidste ende vil opleve et dødeligt fænomen kendt som en væltning. Også kendt som et limnisk udbrud, kan et vælt ske, hvis trykket af gasserne i en sø overstiger trykket i vandet i en given dybde, hvilket forårsager en kædereaktion, der frigiver dem med voldsomme resultater. Kun to limniske udbrud vides at have fundet sted i den registrerede historie - begge i små søer i Cameroun i 1980'erne. I den mest dødelige af de to episoder, ved Nyos-søen i 1986, blev mere end 1.700 mennesker kvælet, da en sky af kuldioxid, som sprang ud af søen sammen med en 100 meter lang fontæne af vand, spredte sig så langt som 25 kilometer fra kysten. . Kivu indeholder tusind gange mere gas end Nyos: Hvis selv en del af den undslap på denne måde, ville mere end to millioner mennesker, der bor nær dens kyster, være i fare.

I Kivu er det metanen, snarere end kuldioxiden, der med størst sandsynlighed vil udløse et gasudbrud. Det tilføjer et presserende behov for at udnytte sit energipotentiale, noget både Rwanda og DRC længe har søgt at gøre. Efter årtier med få eller ingen fremskridt har gasudvindingsindsatsen i begge lande endelig taget fart. Ved mit besøg ved søen i februar var mere end hundrede orange-vestede arbejdere ved at lægge sidste hånd på den første fase af KivuWatt, et $200 millioner projekt ejet af det amerikanske energifirma Contour Global. Søens første gasdrevne elprojekt i industriel skala, forventes at tilføje 25 megawatt produktionskapacitet i midten af ​​dette år og i sidste ende skalere op til 100. Et andet amerikansk firma, Symbion Power, er indstillet på at begynde opførelsen af ​​en 50 -megawatt-projekt på den rwandiske side af søen ved årets udgang. I DRC’s fjerntliggende hovedstad, Kinshasa, gennemgår ministeriet for kulbrinter nu bud på landets første Kivu-gaskoncession.

Det vil dog være svært at få gassen ud korrekt. Selvom den rwandiske regering har drevet et pilotgasfyret kraftværk ved søen siden 2008, er udvindingsprocessen ny og er kun blevet udført i meget lille skala. Mens de fleste eksperter er enige om, at søens metan bør forhindres i at akkumulere yderligere for at forhindre en katastrofe inden udgangen af ​​århundredet, advarer nogle få om, at visse udvindingsprocesser kan forstyrre den naturlige lagdeling, der holder hovedparten af ​​gasserne fanget i dybt vand. . At udføre dem kan øge, snarere end at mindske, risikoen for gasudbrud. Indtil en storstilet udvindingsoperation er påbegyndt, er det også uklart, hvor effektivt teknologien vil fungere, og hvor meget elektricitet Kivu i sidste ende vil give.

Vi er meget nysgerrige efter at se, hvordan vores proces fungerer, siger Jarmo Gummerus, en finsk ingeniør og KivuWatts landechef i Rwanda. Meget snart vil vi have en meget bedre idé om potentialet i denne sø.

Forøgelse af nettet

Tre timer i bil over snoede veje fra KivuWatt, den rwandiske hovedstad, Kigali, ser ikke ud til at være en by midt i en energikrise. I de 21 år, der er gået siden folkedrabet i Rwanda, hvor anslået 800.000 mennesker blev dræbt, har en millionby forvandlet sig fra et ligfyldt dødvande til en ryddelig moderne metropol. I dag er Kigali en by med glatte gader med træer, spirende kontortårne ​​og underafdelinger i amerikansk stil, der strækker sig til de omkringliggende bakker. Det er også motoren i en rwandisk økonomi, der i gennemsnit er vokset med 8 procent om året i løbet af det sidste årti - en af ​​de højeste rater i verden.

Efterhånden som Rwanda og dets hovedstad har udviklet sig, har landets elnet dog kæmpet for at holde trit. Selvom den installerede kapacitet er fordoblet inden for de sidste fem år, er den stadig på sparsomme 156 megawatt. I dag mangler næsten 80 procent af Rwandas 12 millioner mennesker, inklusive det store flertal af beboere på landet, stadig forbindelse til nettet. Familier og virksomheder, der har strøm, står i mellemtiden over for nogle af de højeste elpriser i regionen - delvis fordi næsten en tredjedel af landets strøm er genereret fra importeret diesel og svær brændselsolie, som ankommer med lastbil fra Kenya og Tanzania. Ifølge Verdensbanken betaler rwandiske virksomheder i gennemsnit 24 cents per kilowatt-time sammenlignet med 15 cents i Kenya og 17 cents i Uganda. Den gennemsnitlige industrielle bruger i USA betaler mindre end syv cents.

Kivu, 1.460 meter over havets overflade, er en del af et system af søer langs Great Rift Valley.

I håb om at reducere sin udbredte fattigdom og styrke sin lille industrielle base, har Rwanda sat ambitiøse elektrificeringsmål. Landets anden strategi for økonomisk udvikling og fattigdomsbekæmpelse, der blev lanceret i 2013, forudsatte en næsten firedobling af elnettet til 563 megawatt ved udgangen af ​​2017. På grund af økonomiske begrænsninger og begrænsede indenlandske energiressourcer vil dette dog være vanskeligt at klare. Bortset fra KivuWatt er det eneste væsentlige elprojekt, der nærmer sig færdiggørelsen, et 15 megawatt anlæg, der vil brænde tørv. Selvom arbejdet er begyndt på endnu et 80 megawatt tørveanlæg, og der er ved at blive arrangeret finansiering til to store regionale vandkraftprojekter, er det ikke klart, om nogen vil være på nettet inden 2017-målet. Rwanda kan også have betydelige geotermiske ressourcer, hvis de foreløbige undersøgelser er korrekte, men to efterforskningsboringer, der blev boret i 2013, stod tomme. Og selvom Rwanda for nylig indviede Østafrikas første solcellefelt i brugsskala, og myndighederne arbejder på at bringe solcelleanlæg uden for nettet til landlige hjem, skoler og hospitaler, er det usandsynligt, at solenergi vil være i stand til at opfylde en væsentlig del af industriens krav. Ud af desperation kan Rwanda snart blive en betydelig elektricitetsimportør. Ifølge ministeriet for infrastruktur er der planer om at købe 30 megawatt fra Kenya i år og i sidste ende op til 400 megawatt fra Etiopien.

På tværs af grænsen i den østlige del af Den Demokratiske Republik Congo (tidligere kendt som Zaire) er magtkrisen endnu mere akut. DRC, et land med 77 millioner mennesker i et territorium, der er omtrent på størrelse med Vesteuropa, indeholder omfattende vandkraftressourcer. Hvis det udnyttes fuldt ud, kan Congo-flodens Inga-vandfald give anslået 40.000 megawatt, næsten det dobbelte af kapaciteten af ​​verdens største kraftværk, Three Gorges Dam i Kina. I dag har DRC's aldrende net imidlertid en installeret kapacitet på kun 2.400 megawatt, hvoraf cirka halvdelen rutinemæssigt er utilgængelig, fordi transmissionsinfrastrukturen er i så dårlig stand. I det krigshærgede øst er magten særligt begrænset. Goma, den største by ved Kivu-søen, har en tilgængelig kapacitet på mindre end fem megawatt - et ringe beløb for en by med en million indbyggere og en situation, som nogle hævder, er med til at fremme konflikter. Hvis en styrkelse af det østlige Congos net kan anspore udviklingen af ​​industrier, siger Bantu Lukambo, en miljøaktivist baseret i Goma, ville det reducere appellen fra regionens snesevis af væbnede grupper, som er magneter for unge uden andre beskæftigelsesmuligheder. Derudover, siger han, kan mere udvikling svække markedet for ulovligt trækul, en handel, der genererer millioner af dollars om året til lokale militser og fører til omfattende skovrydning.

Gasser fra søen vil komme ind i det grå rustfri stålrør for at blive adskilt.

Vulkanerne, der er ansvarlige for meget af Kivus gas, væver over Goma og dens omegn. I 2002 ødelagde et udbrud af Nyiragongo, en vulkan beliggende 20 kilometer nord for byen, en femtedel af byen, hvilket efterlod titusindvis af mennesker hjemløse og aflejrede lava, der stadig bruges som byggemateriale. På en køretur mod vest fra byen viser Mathieu Yalire, chefgeokemiker ved det regeringsdrevne Goma Volcano Observatory, mig adskillige lavninger, der vides at indeholde dødelige udsivninger af kuldioxid, der er koncentreret nær jorden ved kanten af ​​tidligere lavastrømme og lejlighedsvis kvæler børn . På Kasinga Primary School i byen Sake, 25 kilometer vest for Goma, viser rektor Batchoka Lubungo os et foto, vist på væggen på hans kontor, af et ungt offer.

En morgen fandt vi drengen død derovre, siger han og peger på en kendt farezone lige uden for sit vindue. Vi gemmer dette billede her som en advarsel til eleverne.

Tilstedeværelsen af mazuku er en påmindelse om Kivusøens potentiale til at så katastrofe. Men kuldioxiden er ikke den eneste fare. Søens geokemi er usædvanlig, hovedsageligt som en konsekvens af lokale subakvatiske kilder, der absorberer kuldioxid fra regionens vulkanske jord og tilfører gassen til Kivus dybeste vand. Meget af metanen kommer fra nedbrydning af organisk stof; resten kommer enten fra den vulkanske jord eller fra bakterier, der omdanner kuldioxiden til metan. Kritisk er disse kilder saltholdige, mens vandkilderne, der fodrer søens øverste lag, er friske. Da saltvand er meget tættere end ferskvand, skaber dette tæthedsgradienter, der forhindrer gasserne i at diffundere opad og ind i atmosfæren. Selvom denne lagdeling er stabil på nuværende tidspunkt, har den gasophobning, den muliggør, tilsyneladende ført til limniske udbrud i en fjern fortid. Hvis der ikke bliver gjort noget, vil det sandsynligvis gøre det i fremtiden.

Øverst: Kvinder tørrer lille sambaza eller sardiner.
Nederst: Et skilt i Kibuye forklarer KivuWatt.

Alligevel er meget om denne risiko fortsat usikkert. Undersøgelser af Kivus sedimentrekord tyder på, at søen har oplevet mindst fem væltninger i de sidste 6.000 år. Det er dog ikke klart, om disse begivenheder involverede alle søens vandlag og dermed frigav al dens gas eller kun dele af dens øverste lag. Derudover, selvom nylige målinger har fundet ud af, at koncentrationen af ​​metan stiger - med en hastighed, der kan bringe gassen tæt på mætning ved slutningen af ​​århundredet - er det endnu ikke kendt, hvorfor dette sker, eller om det vil fortsætte. Det komplicerede sager, Kivu består af fem forskellige bassiner med varierende dybder, hver med forskellige fysisk-kemiske egenskaber.

Det er dog klart, at et udbrud i Kivus hovedbassin kan forårsage en katastrofe af apokalyptiske proportioner. Hvis al den metan og kuldioxid, der i øjeblikket er opløst i Kivu, blev frigivet til atmosfæren, ville de dække hele søen i en gassky, der er mere end 100 meter tyk. Hvis selv en lille brøkdel af gassen skulle komme ud, kunne den kvæle hele byer langs søbredden. Dette kan ske, hvis vand på en given dybde bliver fuldt mættet med gas og løftes af et stort jordskælv, et vulkanudbrud eller en anden ekstern forstyrrelse til en dybde, hvor vandtrykket ikke er stort nok til at holde gassen opløst.

Udvinding

Uanset omfanget af Kivus udbrudsrisici, har dets metan længe været af kommerciel interesse. Fra 1963 til 2006 brændte Rwandas Bralirwa Brewery ved søen sine kedler med metan udvundet 800 meter offshore. I 1980'erne tappede forskere fra Holland Bralirwas overskydende gas til brændstof til en flåde af biler, selvom projektet til sidst blev grundlagt. I begyndelsen af ​​1990'erne var grænseoverskridende bestræbelser på at udnytte gassen til elektricitet begyndt at tage fart, men fremskridtet blev afbrudt af det rwandiske folkedrab og efterfølgende krige i det østlige Congo. Til sidst, med tilbagevenden af ​​stabiliteten i Rwanda, indgik regeringen i Kigali partnerskab med et skotsk firma om at bygge et lille pilotanlæg på søen. Anlægget, kendt som KP1, begyndte at arbejde med mellemrum i 2008 og producerer et par megawatt elektricitet. Et andet projekt producerede kortvarigt 2,4 megawatt i 2010, men udstyret blev fjernet fra søen, efter at det blev beskadiget i en storm.

KivuWatt er landets første forsøg på storstilet gasudvinding. Selvom teknologien er ny, er konceptet relativt enkelt. En pram skal forankres til søbunden 13 kilometer ud for kysten, hvor fire plastikrør skal trække vand op fra 350 meter under overfladen. Når vandet stiger, vil bobler af metan og kuldioxid begynde at dannes; til sidst vil omkring 80 procent af metanen og 40 procent af kuldioxiden blive suget af inde i et vandret underjordisk kammer kendt som en separator. Derfra vil det delvist afgassede vand blive reinjiceret dybt ind i søen, og gassen - på dette tidspunkt omkring 30 procent metan og 70 procent kuldioxid, med spormængder af svovlbrinte - vil fortsætte opad i et af fire tårne ​​på prammen . Her vil vaskevand taget fra 40 meters dybde blive blandet med gassen for at fjerne så meget af den resterende kuldioxid som muligt. Dette vand vil blive returneret til en dybde på 60 meter, lavt nok til, at noget af kuldioxiden til sidst kan diffundere ud i atmosfæren. Slutproduktet, en gas bestående af omkring 85 procent metan, vil derefter blive sat under tryk og sendt til et kraftværk på land.

For en region med et så stort behov for elektricitet er Kivus gas et attraktivt forslag. Ifølge Gummerus, ingeniøren, der fører tilsyn med projektet, vil KivuWatt sælge strøm genereret i sin første fase til Rwandas statsejede forsyning for mindre end 15 cents per kilowatt-time. Det er konkurrencedygtigt med de satser, der forventes fra landets kommende tørveprojekter og mindre end halvdelen af ​​omkostningerne ved el produceret fra importerede fossile brændstoffer. (Senere forventes satsen at falde til mindre end 12 cents pr. kilowatt-time.)

Så ønskværdigt som projektet synes af både økonomiske og sikkerhedsmæssige årsager, kan det dog udgøre sine egne miljømæssige risici - herunder chancen for, at afgasningsoperationerne kan ændre søens struktur og egenskaber.

Børn af fiskere leger omkring fiskerbåde ud for Gisenyis kyster.

Ifølge Management Prescriptions for the Development of Lake Kivu Gas Resources, et dokument fra 2009 - kendt som MP'erne - som både Rwanda og DRC har vedtaget som generelle retningslinjer for gasudvinding, har risiciene mindre at gøre med fjernelsen af ​​gassen sig selv end ved reinjektion af det afgassede vand. Da Kivus metanrige dybvand er saltholdigt, tæt og rigeligt af næringsstoffer, kan frigivelse af det nær overfladen skade søens økosystem og svække dens tæthedsstratificering. For at afbøde disse risici dikterer rapporten, at alt vand, der udvindes fra søens dybvandsressourcezone, skal reinjiceres mindst 260 meter under overfladen, så det forbliver under tilstrækkeligt tryk. Fordi KivuWatts design blev godkendt før rapporten blev frigivet, er projektet dog ikke underlagt dette krav, og dets afgassede vand vil blive returneret over dette niveau i en dybde på 240 meter. Selvom denne skelnen kan virke triviel, mener Philip Morkel, en sydafrikansk ingeniør og medlem af den fem-personers ekspertkomité, der skrev retningslinjerne, noget andet. Når du først slår gennem disse gradientlag, begynder du at beskadige den beskyttelsesmekanisme, som søen skal bevare, siger han. I stor skala bliver det alvorligt problematisk.

Nogle eksperter ser mindre grund til alarm. Dario Tedesco, en italiensk vulkanolog med omfattende viden om søen, fortæller mig, at mængden af ​​genindsprøjtet vand næppe vil være stor nok til at skabe en alvorlig forstyrrelse. Alfred Johny Wüest, leder af den akvatiske fysik-forskningsgruppe ved det schweiziske føderale institut for akvatisk videnskab og teknologi og et andet medlem af parlamentsmedlemmernes udvalg, siger, at det tog fejl på siden af ​​forsigtighed, hvilket betyder, at selv vandet fra KivuWatt vil blive reinjiceret dybt. nok til sikkerhed.

Wüest har dog andre bekymringer, herunder at projektet kan skade søens økologi. Det bekymrer også nogle fiskere. Fiskeri vil være forbudt i en udelukkelseszone omkring KivuWatt, men selv uden for dette område kan reinjektion af vaskevand og støj og vibrationer fra indvindingsprojektet være mærkbar. Fiskere i nærheden af ​​KP1 pilotanlæg fortalte mig, at deres fangster, hovedsagelig af sardiner kendt som distribuere , er faldet betydeligt siden anlægget begyndte at fungere. Det er dog svært at isolere årsagen der, da et fald ind distribuere antallet er blevet dokumenteret på tværs af søen - en nedgang forbundet med en stigning i uregulerede både og introduktionen af ​​en rovdyrart.

Arbejdere deltager i den sidste byggefase af KivuWatt-prammen.

Et portræt af Rwandas præsident rager over kontrol i KP1-pilotanlægget.

Den mest presserende bekymring fra et energisynspunkt er, hvor godt gasudvindingsteknologien vil fungere. Parlamentsmedlemmernes forfattere vurderer, at søen er i stand til at levere mellem 160 og 960 megawatt produktionskapacitet over en periode på 50 år. Derefter kan den gas, der fortsætter med at akkumulere, udnyttes til op til 100 megawatts kapacitet i evighed.

Alt dette afhænger dog af effektiviteten af ​​udvindingsprocessen og onshore-strømkonverteringsteknologien. KivuWatt bør udvinde omkring to tredjedele af metanen fra det vand, det trækker op, mens resten går tabt under separationsprocessen og i vasketårnene. Selvom noget af denne gas vil blive returneret til søen i det reinjicerede vand og teoretisk set kan udvindes igen på et senere tidspunkt, vil den sandsynligvis sætte sig i mindre koncentrationer, hvilket kan gøre det uøkonomisk at fange. Men disse fremskrivninger er kun baseret på simuleringer, og den reelle effektivitet vil ikke være kendt, før prammen begynder at fungere. I det væsentlige er søens potentiale stadig meget usikker.

Skuffende resultater kan anspore til stridigheder mellem Rwanda og Den Demokratiske Republik Congo. Selvom de to lande underskrev en aftale i 1975 om at dele metanen ligeligt, betyder Rwandas forspring med hensyn til udnyttelse, at det potentielt kan krænke sin nabos ressource, især hvis søen giver mindre strøm end forventet. (Fordi gasniveauerne i søens hovedbassin er ensartede over en given dybde, er det umuligt at udvinde fra rwandiske farvande uden at påvirke den tilgængelige mængde i DRC.) De to lande har ikke ligefrem en mindelig historie. Siden den nuværende rwandiske regering tog magten i slutningen af ​​folkedrabet, har Rwanda to gange lanceret oprør for at vælte regeringer i Kinshasa – én gang med succes. Det har også været impliceret i støtten fra adskillige proxy-militser i DRC's østlige del samt den udbredte smugling af congolesiske mineraler, herunder guld, tin og coltan, en malm udvundet til brug i elektronikfremstilling. I denne sammenhæng er nogle bekymrede, Kivus gas kan simpelthen være et andet middel, hvormed Rwanda, en lille, men højt organiseret stat, formår at tjene penge på bekostning af sin større, dysfunktionelle nabo.

Efter at prammen er færdig, vil den blive bugseret 13 kilometer op på søen for at begynde at udvinde gas.

Hvis projektet lykkes, kan det dog hjælpe med at rette op på grænseoverskridende relationer. De to lande, som allerede deler strøm fra et vandkraftværk på deres grænse syd for Kivu, har længe forsøgt at gennemføre et fælles gas-til-kraft-projekt, ifølge Augusta Umutoni, leder af Rwandas Lake Kivu Monitoring Program, et regeringsorgan, der fører tilsyn med udvindingsprocessen. På trods af politikkens luner, siger hun, samarbejder energiembedsmænd fra de to lande godt på et teknisk niveau. Begge venter dog, indtil konceptet har vist sig at virke i kommerciel skala.

Med så mange spørgsmål dvælende, mens KivuWatt forbereder sig på lanceringen, er det let at glemme, at KP1, pilotanlægget, nu er i sit ottende år i drift. Selvom projektet, der oprindeligt var udtænkt til at generere fem megawatt, kæmpede for at producere mere end en enkelt megawatt i årevis, genererer det nu konsekvent mellem to og tre – hvilket giver myndighederne et lille løft af tillid.

En februaraften slutter jeg mig til Olivier Ntirushwa, KP1’s fabrikschef, på en rundtur på prammen, som flyder en kilometer fra kysten, inden for synsvidde af grænsen mellem Rwanda og DRC. Ser jeg mod nord, ser jeg byen Goma og dens uberegnelige kludetæppe af lys. Længere væk er den dampende kegle Nyiragongo. Over støjen fra prammens maskineri giver Ntirushwa mig en kort historie om projektet: hvordan det fungerede langt under kapaciteten i årevis; hvordan nylige forbedringer af dens separator endelig forstærkede dens effekt. Når jeg spørger om hans forudsigelser for KivuWatt, siger Ntirushwa, at han ikke ved meget om projektet, eller hvor meget elektricitet søen i sidste ende kan give. I stedet understreger han, hvordan det føles at være involveret i et så højspændt eksperiment.

Det er spændende, fordi vi er pionererne inden for denne teknologi, siger han, mens vi stirrer ud over vandet. Ingen andre har nogensinde gjort dette.

Jonathan W. Rosen er journalist baseret i Kigali.

skjule