Exploiter 1 % des roches ultra-chaudes peut fournir plus de huit fois la production électrique mondiale actuelle
Bien en dessous de la surface de la Terre se trouve une source d’énergie immense, que les scientifiques estiment capable de contribuer à alimenter un avenir bas carbone.
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Un nombre croissant de chercheurs et d’entreprises énergétiques se livrent désormais à une course pour exploiter la géothermie « superchaude », une forme d’énergie à la fois très ancienne et nouvelle, qui pourrait fournir une électricité constante et sans carbone presque partout sur la planète.
Plus tôt cette année, l’Agence internationale de l’énergie (AIE) a mis en avant la géothermie superchaude dans son rapport State of Energy Innovation (source en anglais), la décrivant comme une source prometteuse de « production propre pilotable » capable d’accompagner la sortie des combustibles fossiles.
Désormais, l’un des projets les plus scrutés du secteur entre dans sa phase concrète dans l’État américain de l’Oregon, où la start-up Quaise Energy affirme vouloir construire d’ici 2030 ce qu’elle présente comme la première centrale géothermique superchaude au monde.
Qu’est-ce que la géothermie superchaude ?
L’énergie géothermique utilise la chaleur provenant des profondeurs de la Terre pour produire de l’électricité ou assurer le chauffage.
Son rôle comme source d’électricité ou de chaleur n’a donc rien de vraiment nouveau.
En Islande, l’eau géothermale est utilisée pour chauffer les habitations depuis près d’un siècle. Aujourd’hui, environ 30 % de l’électricité du pays provient de sources géothermiques.
Selon l’AIE (source en anglais), les centrales géothermiques classiques reposent sur des réservoirs souterrains d’eau chaude ou de vapeur présents naturellement, généralement concentrés dans les zones volcaniques actives ou le long des frontières des plaques tectoniques de la Terre.
La géothermie superchaude vise, elle, à aller beaucoup plus en profondeur.
La technologie cible des roches chauffées à plus de 300 °C, où l’eau atteint un état supercritique et peut transporter beaucoup plus d’énergie que dans les systèmes géothermiques conventionnels.
D’après l’organisation américaine à but non lucratif Clean Air Task Force (source en anglais), exploiter ne serait-ce qu’un pour cent de ces ressources pourrait fournir plus de huit fois la production d’électricité actuelle au niveau mondial.
Pourquoi est-ce si difficile ?
Le principal défi, jusqu’à présent, est de forer suffisamment profondément pour atteindre ces températures extrêmes.
Selon différentes agences de l’énergie (source en anglais), les systèmes de forage classiques – souvent adaptés de l’industrie pétrolière et gazière – se heurtent à de grandes difficultés face à la chaleur et à la pression extrêmes qui règnent à plusieurs kilomètres de profondeur. Les coûts augmentent également à mesure que les puits s’enfoncent.
Cela a poussé les chercheurs à explorer des technologies de forage alternatives.
Quaise Energy prévoit d’utiliser des techniques de forage classiques pour la partie supérieure de ses puits dans l’Oregon, avant de passer à une technologie à ondes millimétriques (source en anglais) mise au point au Massachusetts Institute of Technology, d’où la jeune pousse est issue.
Ce système utilise des ondes électromagnétiques à haute fréquence, similaires à celles des fours à micro-ondes, pour faire fondre et vaporiser la roche plutôt que de la découper mécaniquement.
S’il fonctionne, ce procédé pourrait permettre aux puits d’atteindre des ressources géothermiques bien plus profondes que ce que permet aujourd’hui la technologie.
L’eau serait ensuite pompée en profondeur, chauffée par la roche environnante puis ramenée à la surface sous forme de vapeur pour produire de l’électricité, avant d’être recyclée dans le système.
Quaise affirme que ce dispositif pourrait fournir 50 mégawatts d’électricité renouvelable disponible en permanence, soit de quoi alimenter des dizaines de milliers de foyers. L’entreprise espère porter rapidement le projet à 200 mégawatts après sa mise en service, un changement potentiel de dimension pour un monde qui peine à réduire ses émissions tout en répondant à une demande énergétique croissante.
Pourquoi est-ce important ?
À la différence du solaire et de l’éolien, l’énergie géothermique peut fonctionner en continu, quelles que soient les conditions météorologiques. La chute rapide du coût du stockage par batteries permet toutefois aux renouvelables de fournir de l’électricité 24 heures sur 24 à des prix qui rivalisent avec les combustibles fossiles, selon un nouveau rapport de l’Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA).
Les défenseurs de la géothermie soulignent aussi son emprise au sol relativement faible par rapport aux vastes parcs solaires ou éoliens.
Rien d’étonnant, donc, à ce que l’intérêt pour la géothermie superchaude soit en plein essor dans le monde.
En Islande, des chercheurs ont récemment obtenu 10 millions d’euros (source en anglais) de financement européen pour développer des projets similaires. L’an dernier, la Nouvelle-Zélande (source en anglais) a également conclu un accord de coopération avec l’Islande pour développer la technologie géothermique dans le cadre de ses plans de sécurité énergétique à long terme.
Les experts estiment que ce type d’énergie pourrait finir par s’étendre au-delà des seules régions volcaniquement actives. Selon l’AIE, les progrès du forage profond pourraient la rendre viable sur de vastes zones en Europe, en Asie et en Amérique du Nord.
Aussi prometteuse soit-elle, la technologie est encore loin de transformer les réseaux électriques à l’échelle mondiale.
Aucune centrale géothermique superchaude commerciale n’est encore en service, et les chercheurs doivent toujours démontrer que les systèmes de forage, les formations rocheuses souterraines et les infrastructures électriques peuvent résister à ces conditions extrêmes sur de longues périodes.
Des interrogations environnementales subsistent également.
Les chercheurs indiquent que le forage géothermique peut déclencher de petits séismes, un phénomène appelé sismicité induite. Si la plupart sont trop faibles pour être ressentis, certains peuvent être sérieux.
En 2017, un séisme de magnitude 5,4 sur l’échelle de Richter a frappé près d’un site géothermique à Pohang, en Corée du Sud, causant d’importants dégâts. Il aurait été provoqué par une sismicité induite, après l’injection de fluides à haute pression dans le sous-sol du site.
Malgré tout, estiment ses partisans, le potentiel de cette énergie est difficile à ignorer.
Selon Clean Air Task Force, environ deux pour cent de l’énergie géothermique située entre 3 et 10 kilomètres sous la surface de la Terre pourraient fournir l’équivalent de 2 000 fois la demande énergétique actuelle des seuls États-Unis.