À l’heure où le monde est à la recherche de nouvelles sources d’énergie viables, la géothermie a-t-elle un avenir? C’est possible, si certaines contraintes sont surmontées. Sur le plan du pur avantage de l’échelle, la géothermie est peut-être l’une des meilleures solutions. L’échelle est importante puisque, contrairement à l’éolien et au solaire, l’énergie géothermique est toujours là.
À ce jour, la plupart des centrales géothermiques ont été situées dans des parties de la croûte terrestre particulièrement propices à l’exploitation de l’énergie géothermique. Ce sont des endroits où la roche est très perméable et où il y a beaucoup d’eau souterraine pour faire remonter la chaleur des profondeurs de la Terre et la rendre ainsi accessible. Des puits relativement peu profonds sont forés dans cette roche, et l’eau chaude qui en est extraite alimente une turbine.
De nombreux pays, dont l’Indonésie, le Kenya et la Nouvelle-Zélande, produisent une partie importante de leur énergie à l’aide de la géothermie (cette publication de l’IRENA [en anglais seulement] est une excellente référence sur la production actuelle d’énergie dans le monde). Néanmoins, ces pays exploitent les ressources « faciles », de sorte que la croissance de la géothermie est limitée tant que des technologies de systèmes géothermiques ouvragés (EGS) ne seront pas mises au point.
De nombreuses tentatives ont été faites par des entreprises, des organismes publics et des universités pour rendre la géothermie accessible. Le principal intérêt, c’est que l’énergie provenant du noyau de la Terre est toujours là et qu’elle pourrait donc répondre autant à la demande d’énergie en période de pointe qu’à la demande de base.
Cependant, les endroits où la technologie géothermique actuelle est utilisée sont très dispersés, l’exploitation se fait à petite échelle et les installations sont souvent situées loin du lieu des besoins en énergie. Ainsi, la géothermie languit depuis des décennies aux limites du monde de l’énergie verte, sans pouvoir jamais quitter, semble-t-il, la sphère des possibilités intéressantes.
Mais une équipe de chercheurs de WSP tente de solutionner le problème géothermique et de permettre l’accès à une source d’énergie propre qui, loin d’être limitée géographiquement, est présente à peu près partout sur Terre.
Clé pour l’avenir de la géothermie : puits profonds, fracturation hydraulique et bonnes données
La nouvelle approche repose sur le fait que lorsqu’on creuse suffisamment, il y a de la chaleur partout dans le monde. À quelques kilomètres à peine sous la surface, des températures de l’ordre de 200 °C sont courantes. Le problème est de ramener la chaleur à la surface, afin qu’elle puisse être utilisée pour actionner une turbine.
Trois percées technologiques, toutes issues d’un autre secteur, celui du pétrole et du gaz, pourraient être la clé pour enfin libérer le plein potentiel de l’énergie géothermique.
- Technologies avancées de forage : la croissance de l’extraction de pétrole de schiste a fait évoluer les techniques de forage, de sorte qu’il est désormais techniquement pratique et rentable de forer jusqu’à une profondeur où la chaleur naturellement présente dans la roche peut servir de source d’énergie.
- Fracturation hydraulique : à cette profondeur, en raison du type de roche et aussi simplement du poids de la masse au-dessus, la roche a tendance à comporter peu de fractures, et les fractures qui s’y trouvent sont étroites, ce qui laisse peu d’espace pour la circulation de liquides. Cela pose problème parce que la géothermie repose sur la percolation de l’eau dans la roche, où elle accumule de la chaleur qui peut être utilisée lorsque l’eau est pompée à la surface. Une partie de la solution pourrait être de recourir à la fracturation hydraulique, souvent utilisée pour élargir les fractures naturelles dans les schistes contenant des hydrocarbures par injection d’eau, de produits chimiques et de sable sous haute pression. Cette technologie est suffisamment mature pour être appliquée à l’accroissement de la circulation de l’eau dans la roche afin d’accumuler la chaleur nécessaire pour répondre aux besoins de la production d’énergie géothermique.
- Modélisation des fractures: une meilleure compréhension des fractures naturelles dans une masse rocheuse et de la façon dont ces fractures sont susceptibles de réagir si elles sont stimulées à l’aide d’un processus comme la fracturation hydraulique est rendue possible par les logiciels de modélisation actuels. Il s’agit notamment du logiciel exclusif d’analyse de réseau de fractures discrètes de WSP, FracManMD. Ce genre de technologie est important pour la compréhension de la nature d’une formation rocheuse et de la façon dont un réservoir géothermique efficace peut être créé ou amélioré à l’aide de la fracturation hydraulique.
Des percées de ce genre ont attiré l’attention du département de l’Énergie des États-Unis. En 2014, celui-ci a créé le Frontier Observatory for Research in Geothermal Energy [lien en anglais] (FORGE) (observatoire avancé pour le recherche sur l’énergie géothermique) afin de mettre sur pied un laboratoire souterrain pour l’élaboration et la mise à l’essai de technologies de systèmes géothermiques ouvragés et l’accélération des progrès dans ce domaine.
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