Qu'est-ce que la géothermie et quel est son avenir?

Qu'est-ce que l'énergie géothermique? Grâce aux améliorations apportées à la technologie des systèmes géothermiques améliorés, la chaleur de la terre pourrait devenir un important générateur d'électricité. Flickr / xavierbt

La géothermie signifie littéralement «chaleur de la terre». La température de la terre augmente à mesure que nous forons plus profondément vers son cœur. Nous pouvons utiliser cette chaleur pour produire de l'énergie en faisant circuler de l'eau à travers des réservoirs souterrains chauds, amenant l'eau chaude ou la vapeur à la surface. Nous pouvons ensuite convertir l'énergie du fluide chaud en énergie mécanique et électrique à la surface à l'aide d'un moteur thermique.

L'investissement privé dans le développement de l'énergie géothermique en Australie a ralenti après un démarrage très rapide il y a dix ans. Cela devrait reprendre à mesure que les nouveaux développements apportent une viabilité commerciale aux systèmes géothermiques améliorés. Ceux-ci ont le potentiel de croître de façon exponentielle, promettant une puissance abondante pour le monde.

Systèmes géothermiques conventionnels

En 2010, le monde a généré 20 térawattheures (TWh) d'électricité géothermique. Tout cela provenait de ressources conventionnelles. Ce sont des flux d'eau chaude ou de vapeur d'origine naturelle chauffés par le magma et circulant à travers la roche perméable. Ils sont associés aux systèmes volcaniques et limités aux régions avec des volcans actifs ou jeunes.

L'utilisation des ressources conventionnelles n'est pas nouvelle. En 1904, une usine a été construite à Larderello, Italie, pour produire de l'électricité à partir de vapeur géothermique. Depuis lors, les installations géothermiques se sont développées à un rythme soutenu mais se sont limitées à des ressources relativement faciles d'accès.

Systèmes géothermiques améliorés

Il existe une autre forme de chaleur géothermique qui est abondante et généralement disponible dans le monde entier. Il est produit par la désintégration radioactive des isotopes du potassium, de l'uranium et du thorium trouvés dans certains types de granit.

Dans les granites du bassin de Cooper, en Australie-Méridionale, il existe des concentrations d'isotopes à l'état de traces. La chaleur est générée à un rythme très faible. À un rythme aussi bas, il faudrait près d'un million d'années pour qu'une masse de granit augmente sa température de 100 ° C. Pendant ce temps, la roche doit rester bien isolée à grande profondeur.

Pour accéder à cette chaleur profonde, au moins deux puits doivent être forés. De l'eau froide est injectée d'un puits, elle est chauffée par la roche et extraite de l'autre puits. Les deux puits sont généralement espacés de 800 à 1000 m. Dans un tel système, l'eau ne voyagera d'un puits à l'autre que si la roche entre les puits est suffisamment perméable.


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La perméabilité naturelle des roches n'est pas suffisamment élevée mais peut être améliorée par des techniques d'ingénierie pétrolière et gazière bien établies. Ces systèmes sont appelés Enhanced Geothermal Systems (EGS).

Développement commercial EGS

L'électricité provenant de systèmes géothermiques améliorés n'est pas compétitive sur le plan des coûts, car les puits profonds sont chers. Pour produire suffisamment d'électricité pour payer les puits et les équipements de surface, l'eau chaude doit remonter à la surface à des taux proches de 100kg / s. L'un des meilleurs débits EGS au monde a été atteint par la société australienne Geodynamics, et ce n'était que le tiers de cet objectif. Bien qu'il s'agisse d'une réalisation importante, elle n'est pas suffisante pour rendre l'électricité EGS commercialement compétitive.

Il est possible de compenser ces faibles débits si vous pouvez améliorer l'efficacité de la conversion de l'énergie en énergie. Mais les améliorations dans ce domaine doivent encore voir la production d'électricité devenir compétitive sur le plan des coûts.

Les débits EGS doivent être triplés avant que l'électricité EGS ne soit commercialement réalisable. C'était signalé en décembre dernier qu'une technique prometteuse pour les puits géothermiques aurait pu être développée par la société américaine AltaRock. Si les résultats rapportés sont corroborés par des tests supplémentaires, cela donnera un nouveau souffle au développement géothermique EGS dans le monde et en Australie.

Autres ressources géothermiques australiennes

La division entre les systèmes géothermiques conventionnels et améliorés est artificielle et la ressource géothermique mondiale actuelle couvre un spectre continu s'étendant des sources chaudes naturelles aux systèmes géothermiques améliorés.

Des résultats récents montrent que bien que l'Australie ne soit pas un pays volcanique, elle possède des zones où le magma se rapproche de la surface pour produire de l'eau chaude dans la roche sédimentaire. L'industrie géothermique australienne les appelle aquifères sédimentaires chauds. On s'attend à ce qu'ils aient des perméabilités naturelles supérieures à l'EGS mais peut-être pas aussi élevées que les systèmes géothermiques conventionnels.

Partout dans le monde, il n'y a pas eu beaucoup de travail dans ce type de ressource mais il y a de nouveaux développements en Australie ainsi que dans d'autres endroits comme Turquie et Amérique du Sud à ces ressources.

Impacts environnementaux

En accédant à l'énergie géothermique, les technologies impliquées peuvent avoir de légers effets sur l'environnement immédiat. Comme l’a vu le Expérience Paralana, de légers tremblements peuvent être ressentis en surface mais ne constituent pas un risque significatif. L'énergie géothermique n'utilise pas plus d'eau que d'autres applications d'énergie thermique renouvelable. De plus, la stimulation de la fracture utilisée dans les projets EGS ne pose aucun risque pour les aquifères de surface car les réservoirs EGS sont très profonds et les puits sont scellés dans des tubages en acier.

Dans certaines ressources géothermiques conventionnelles d'origine volcanique, gaz dissous libérés dans l'atmosphère peut affecter l'environnement immédiat. Il s'agit probablement du danger le plus grave associé à l'énergie géothermique, mais il n'est limité qu'à certaines ressources conventionnelles (non pertinentes pour l'Australie) et est facile à contrôler.

L'avenir de la géothermie

Les fondamentaux de la géothermie sont solides. Il est abondant - la ressource sous le grand bassin artésien est estimé assez grand pour fournir la consommation d'énergie annuelle australienne actuelle pendant 6000 ans. Il s'agit de l'une des rares sources d'énergie renouvelables pouvant remplacer complètement le charbon comme générateur d'électricité de base. Il a également un impact environnemental très faible.

L'incapacité à atteindre un débit suffisant entravait son développement commercial, mais ce problème pourrait être résolu dans un avenir proche. Si cela se produit, la géothermie pourrait devenir l'une des principales technologies d'énergie renouvelable pour les années 2020.La Conversation

A propos de l'auteur

Hal Gurgenci, professeur de génie mécanique, L'Université du Queensland

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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