Qu’est-ce que la production d’énergie géothermique ?

L’énergie géothermique profite de la chaleur sous vos pieds pour recharger vos appareils et garder votre maison bien au chaud pendant les mois les plus froids. Mais étant donné le manque relatif d’attention que la source d’énergie reçoit par rapport aux autres ressources de production, examinons les bases.


La génération d’énergie géothermique est une méthode de production d’électricité. En puisant dans l’intérieur de la Terre, nous pouvons tirer parti de l’énergie thermique de la planète pour faire tourner un générateur à turbine avec de la vapeur.

L’intérieur de la Terre est composé de plusieurs couches, dont un noyau interne de fer solide, un noyau externe de magma, un manteau de magma et de roche, et la croûte de roche solide sur laquelle vous vivez actuellement. Les promoteurs énergétiques ont creusé plusieurs kilomètres dans le sol et construit des puits pour permettre à la vapeur de remonter d’un réservoir géothermique potentiel.

Selon le type de centrale électrique, le processus et l’infrastructure nécessaire changent. Le Laboratoire national des énergies renouvelables, ou NREL, indique qu’il existe trois types de centrales géothermiques.

Avec une centrale électrique à vapeur sèche, « la vapeur est acheminée directement des puits souterrains à la centrale électrique », profitant essentiellement de l’endroit où la vapeur jaillit naturellement de la terre sans trop d’intervention, selon le laboratoire. Ce style de centrale géothermique est rare, a expliqué Maurice Dusseault, expert en énergie géothermique et professeur à l’Université de Waterloo. La plus grande de ce type d’installation de production est également la plus grande centrale géothermique au monde : le Geysers Geothermal Complex au nord de San Francisco.

Ensuite, il y a les centrales à vapeur instantanée, un processus que le NREL appelle la forme « la plus courante » de production d’énergie géothermique. Les fluides géothermiques sont pompés d’un puits sous pression vers une chambre hors sol, où les fluides se vaporisent en vapeur.

Une autre forme est la génération géothermique à cycle binaire. Ce processus utilise plusieurs chambres qui maintiennent les fluides géothermiques séparés d’un fluide secondaire. Un échangeur de chaleur est ensuite utilisé pour élever la température du fluide secondaire avec la chaleur du fluide géothermique, transformant le liquide en vapeur pour faire tourner une turbine.

Un type de génération de cycle binaire est connu sous le nom de système géothermique amélioré.

« Nous utilisons [EGS] faire référence à la tentative d’extraire l’énergie thermique de roches profondes, à faible perméabilité et à faible porosité qui ne contiennent pas de fluides en quantité significative, comme dans le New Hampshire, le Maine et le Massachusetts », a déclaré Dusseault.

L’énergie géothermique n’est pas seulement utilisée pour la production d’électricité – elle peut également être utilisée pour chauffer votre maison au lieu de combustibles de chauffage domestique grâce à une pompe sur place. Certaines villes, comme la capitale islandaise Reykjavík, chauffent tous leurs bâtiments à l’énergie géothermique. Et, bien sûr, les réservoirs géothermiques peuvent chauffer des bassins d’eau et créer des sources chaudes relaxantes et former des geysers qui crachent de l’eau extrêmement chaude dans l’air.

Qu’est-ce qui rend un site adapté à l’énergie géothermique ?

Pour faire tourner un générateur à turbine, suffisamment de vapeur et d’eau chaude – un mélange appelé fluides géothermiques – doivent être présentes dans un réservoir géothermique et pouvoir être siphonnées afin de transformer cette énergie thermique en électricité.

Un réservoir doit également être suffisamment chaud pour que l’effort en vaille la peine, et toute roche doit être suffisamment perméable pour permettre aux fluides géothermiques de se déplacer, selon l’Office of Energy Efficiency & Renewable Energy du Département américain de l’énergie. Plus vous vous enfoncez dans la terre, plus la température est élevée.

« Mais dans un endroit comme le Maine… il n’y a pas de points chauds et il y a très peu de sédiments », a expliqué Dusseault. « Si vous voulez essayer d’accéder à des températures élevées, vous devez maintenant forer cinq, six ou sept kilomètres à travers la roche dure. Et ça coûte cher. »

Mais qu’est-ce qu’un point chaud ? Dusseault dit que cela dépendra de qui vous demandez et de votre objectif. Si vous cherchez à produire de l’électricité à des prix économiquement réalistes, les températures que vous envisagez pour un tel projet seront extrêmement élevées et facilement accessibles. Mais si vous cherchez à utiliser l’énergie géothermique à des fins de chauffage dans une région du pays moins proche d’un fluide à haute température, un développeur pourrait envisager des zones avec des températures relativement plus basses dans des types de roche plus difficiles à pénétrer. .

Où se trouvent les centrales géothermiques ?

Aux États-Unis, il existe peu de points chauds en dehors des États de la côte ouest, le point chaud géothermique le plus à l’est étant situé dans le parc national de Yellowstone, dans le Wyoming, selon Dusseault. Cela signifie que la majeure partie des centrales géothermiques américaines se trouvent en Californie, au Nevada, en Utah et à Hawaï.

Pourtant, les États-Unis sont en tête de la production mondiale d’énergie géothermique, même si les données de l’US Energy Information Administration montrent qu’une telle production ne représente que 0,4 % de la production totale d’électricité à grande échelle aux États-Unis. D’autres estimations fédérales suggèrent que l’énergie géothermique pourrait se développer à un taux de 2 % par an à l’avenir ; la production électrique géothermique devrait passer de 16 milliards de kWh en 2019 à 52,2 milliards de kWh en 2050, soit une augmentation de 226,25 % sur 31 ans.

En 2019, 72 % de la capacité électrique géothermique installée sur la planète provenait de six pays : les États-Unis, l’Indonésie, les Philippines, la Turquie, le Mexique et la Nouvelle-Zélande, selon les données de l’Agence internationale pour les énergies renouvelables citées par l’Université du Michigan.

Mais en attendant 2022, seuls quatre pays 一 l’Indonésie, le Kenya, la Turquie et les Philippines 一 représenteront environ les deux tiers de cette nouvelle capacité. Le rapport Renewables 2020 de l’Agence internationale de l’énergie prévoit que la capacité géothermique cumulée mondiale augmentera de 7 % pour atteindre 16,5 GW cette année-là.

En outre, le rapport de l’AIE note que si l’Indonésie en particulier peut surmonter de nombreuses préoccupations énergétiques et environnementales nationales, telles que les bas prix de l’énergie et le manque d’investissements, le pays « pourrait avoir autant de capacité installée accumulée que le [U.S.] d’ici 2025. »

Même sans développement humain, l’énergie géothermique bouillonne jusqu’à la surface de la terre à travers les volcans, les sources chaudes et les geysers. Dans l’océan Pacifique, par exemple, la ceinture de feu sismiquement active est un point chaud géothermique bien connu qui suit la frontière de plusieurs plaques tectoniques. Par la suite, la région compte le plus de volcans et de tremblements de terre sur Terre, selon National Geographic.

Comparaisons avec la fracturation hydraulique

La production d’énergie géothermique présente peu d’inconvénients signalés, ce qui en fait l’une des sources d’énergie les plus sûres tant pour les travailleurs que pour l’environnement. Siphonner l’électricité et la chaleur de l’énergie thermique pratiquement illimitée du noyau terrestre s’accompagne de peu d’émissions, de faibles coûts et d’une stabilité à long terme.

Cependant, la plupart des réservoirs géothermiques ne sont pas facilement accessibles, ce qui augmente les défis techniques impliqués et nécessite l’utilisation de techniques telles que l’approche des systèmes géothermiques améliorés. Cette approche est similaire aux méthodes utilisées dans la fracturation hydraulique, le processus controversé d’extraction de pétrole et de gaz.

Il y a plusieurs différences, dont la façon dont les fractures sont faites, selon Dusseault, qui estime que « les dangers de la fracturation hydraulique ont été massivement, massivement exagérés ».

Avec EGS, les fractures sont conçues pour créer une voie unique entre les puits, alors qu’avec la fracturation de gaz naturel, un développeur crée de nombreuses fractures à partir de ce puits unique. Quoi qu’il en soit, ce processus de fracturation a soulevé des inquiétudes chez certains experts quant à l’augmentation potentielle de l’activité sismique.

Les systèmes géothermiques améliorés ont déjà été accusés d’avoir provoqué des tremblements de terre dévastateurs dans certains pays. En 2019, le gouvernement sud-coréen a admis qu’un tremblement de terre de magnitude 5,4 qui a blessé des dizaines de personnes et causé 290 millions de dollars de dégâts dans la ville de Pohang était le résultat d’une centrale électrique EGS opérationnelle à proximité.