qu’est-ce que c’est, comment pourrait-il lutter contre le changement climatique ?

L’emblématique Old Faithful Geyser prend vie (toutes les 90 minutes) dans l’Upper Geyser Basin du parc national de Yellowstone le 18 septembre 2022, dans le parc national de Yellowstone, Wyoming. Situé au sommet d’une caldeira volcanique active, Yellowstone, le premier parc national d’Amérique, abrite plus de caractéristiques hydrothermales géologiques (geysers, mares de boue, sources chaudes, fumerolles) que dans le reste du monde combiné.

George Rose | Getty Images Actualités | Getty Images

L’avenir de l’énergie propre et renouvelable est sous nos pieds. Littéralement.

Le noyau de la terre est très chaud — quelque part entre 7 952 degrés et 10 800 degrés Fahrenheit au centre même. Si nous pouvions forer depuis la surface dans ce qu’on appelle la roche super chaude, alors nous pourrions accéder à la chaleur de la terre et la transformer en une source massive d’énergie sans carbone, toujours disponible.

Un nouveau rapport publié vendredi par le Groupe de travail sur la qualité de l’airune organisation climatique à but non lucratif, constate que cette catégorie d’énergie de roche super chaude propre et de base a le potentiel d’être compétitive en termes de coûts avec d’autres technologies sans carbone – tout en ayant également, très important, une petite empreinte terrestre.

Le Clean Air Task Force a mandaté une organisation géothermique à but non lucratif, la Organisation de recherche sur l’énergie des roches chaudeset un cabinet international de conseil en énergie propre, LucidCatalyst, pour estimer le coût actualisé de l’électricité des roches superhot à l’échelle commerciale. Ils ont déterminé que cela pourrait éventuellement coûter entre 20 $ et 35 $ par mégawattheure, ce qui est compétitif par rapport à ce que coûte aujourd’hui l’énergie des centrales au gaz naturel.

Ce n’est pas encore la réalité. Actuellement, il n’y a pas de systèmes d’énergie géothermique superhot rock fonctionnant et fournissant de l’énergie, Bruce Colline, géoscientifique en chef du Clean Air Task Force et auteur du rapport, a déclaré à CNBC. Mais l’argent afflue vers des projets de recherche et des entreprises qui travaillent au développement de la technologie.

Le rapport postule que l’énergie des roches super chaudes peut être commercialisée dans les années 2030 et affirme que son ensemble unique de caractéristiques – c’est une source propre d’énergie de base inépuisable avec une petite empreinte – rend l’investissement rentable.

“Cela nécessitera des investissements publics et privés similaires à ceux alloués au nucléaire, au captage du carbone et aux combustibles à hydrogène”, a déclaré Hill à CNBC. “Les programmes géothermiques reçoivent beaucoup moins de financement du Congrès et du Département américain de l’énergie que ces autres programmes. La géothermie superhot rock n’est même pas dans le débat sur la décarbonisation – mais compte tenu d’une décennie ou deux d’investissements agressifs, elle pourrait produire de l’énergie de base – locale, dense en énergie, ferme propre (charge de base) et compétitive », du point de vue des prix.

Le graphique ici montre que si la technologie se développe permettant le forage dans la roche chaude et sèche, l’énergie géothermique de la roche superchaude peut être disponible pratiquement n’importe où.

Graphique avec l’aimable autorisation de Clear Air Task Force

Géothermie régulière versus superchaude

Alors que l’énergie des roches super chaudes n’est pas utilisée actuellement, l’énergie géothermique est utilisée dans quelques endroits où des températures super chaudes existent près de la surface de la terre. Actuellement, environ 16 gigawatts d’électricité proviennent de la géothermie dans le monde, selon le CATF, soit moins de 0,2 % du total mondial. À titre de comparaison, il y a 2 100 térawatts de capacité pour l’énergie du charbon dans le monde et 1 térawatt de capacité pour l’énergie générée à partir de panneaux photovoltaïques ou solaires.

Mais accéder à l’énergie des roches super chaudes implique de puiser dans des roches plus chaudes et sèches – qui sont partout, mais parfois loin sous la surface.

Le forage le plus profond jamais foré dans la terre a descendu près de 8 miles dans la péninsule de Kola en Russie dans les années 1970, mais la roche n’était pas aussi chaude que 752 degrés Fahrenheit – le minimum requis pour ce type d’énergie. (La roche commence à fondre entre 1 112 et 1 832 degrés Fahrenheit, de sorte que la fenêtre fonctionnelle pour la géothermie à roche super chaude se situe approximativement entre 752 et 1022 degrés Fahrenheit, a déclaré Hill.)

La distance à laquelle vous devez forer pour atteindre 752 degrés dépend de l’endroit où vous vous trouvez. Sur les bords des limites des plaques tectoniques ou à proximité de l’activité volcanique récente, il pourrait y avoir deux milles plus bas, a déclaré Hill à CNBC, mais au milieu d’un continent, vous devrez peut-être descendre 12 milles.

L’eau serait pompée dans le trou et renvoyée à la terre dans un état surchauffé appelé “supercritique”, qui a les propriétés d’un gaz et d’un liquide en même temps. Cette eau supercritique serait ensuite dirigée vers des générateurs d’électricité.

Les systèmes d’énergie géothermique conventionnels “ont une empreinte carbone très faible mais mesurable”, a déclaré Hill à CNBC. C’est pourquoi le Hellisheiði ON Centrale électrique en Islande a un Usine de capture de carbone Carbfix attaché à celle-ci. Un système d’énergie à roche super chaude aurait des émissions de carbone associées à la construction des centrales, mais “parce que le fluide de travail, l’eau, est injecté dans la roche sèche, il n’y a pas d’émissions de dioxyde de carbone liées à l’hydrothermie”, a déclaré Hill.

Pour accéder à l’énergie géothermique des roches superchaudes, il faut forer jusqu’à 400 degrés Celsius ou 752 degrés Fahrenheit.

Graphique avec l’aimable autorisation de Clear Air Task Force

L’Islande est un chef de file dans l’étude de l’énergie géothermique des roches superchaudes avec son Projet de forage profond en Islande. Un test là-bas suggère qu’un puits pourrait produire 36 mégawatts d’énergie, soit cinq à dix fois plus que les trois à cinq mégawatts d’énergie typiques qu’un puits géothermique conventionnel pourrait générer.

L’Islande est bien adaptée à l’étude de l’énergie géothermique car elle est située là où les plaques crustales américaine et eurasienne se séparent.

“Nous sommes réapprovisionnés en énergie magmatique constante pour alimenter nos systèmes géothermiques”, Guðmundur Ó. Friðleifsson, qui a été coordinateur et chercheur principal dans l’effort IDDP pendant plus de 20 ans, a déclaré à CNBC. “L’énergie du magma est également à des profondeurs relativement peu profondes et relativement facilement accessible, et les Islandais sont par nature des explorateurs d’origine celtique et nordique qui aiment naviguer vers ou vers l’inconnu”, a déclaré Friðleifsson.

Au-delà de l’Islande, l’Italie, le Japon, la Nouvelle-Zélande et les États-Unis sont les leaders de la géothermie à roche super chaude, selon Friðleifsson. D’autres zones situées en bordure des plaques tectoniques, notamment l’Amérique centrale, l’Indonésie, le Kenya et les Philippines, connaissent également un certain développement.

Pour que l’énergie géothermique de roche superhot soit commercialisée et déployée à grande échelle, il faudra de nouvelles technologies, y compris des méthodes de forage ultra-profond rapides, des matériaux et des outils de puits résistants à la chaleur et des moyens de développer des réservoirs de chaleur profonde dans la roche sèche chaude.

Celles-ci ne sont pas insignifiantes, mais ce sont “des défis d’ingénierie, pas des percées scientifiques nécessaires”, indique le rapport du CATF.

Par exemple, le forage dans la roche cristalline dure prend beaucoup de temps avec les techniques de forage à rotation actuelles et les trépans doivent être remplacés fréquemment. Une solution potentielle consiste à utiliser de l’énergie au lieu d’une perceuse mécanique.

Quaise Energy est en train de développer un tel exercice, en s’appuyant sur les recherches de Paul Woskov au MIT. La perceuse Quaise est actuellement testée au laboratoire national d’Oak Ridge, selon le CATF.

“La solution au forage est de remplacer le processus de broyage mécanique par une pure interaction énergie-matière. Une intensité énergétique suffisante fera toujours fondre-vaporiser la roche sans avoir besoin d’outils physiques”, a déclaré Woskov à CNBC.

« Le forage à énergie dirigée est envisagé depuis l’invention du laser dans les années 1960, mais jusqu’à présent sans succès car les longueurs d’onde infrarouges sont dispersées dans un environnement de forage, les sources laser sont de puissance moyenne trop faible et les sources laser ne sont pas efficaces. ont des sources de gyrotron depuis les années 1990 qui fonctionnent à des longueurs d’onde millimétriques qui sont plus robustes dans un environnement de forage, plus puissantes et plus efficaces.”

Il faudra de l’innovation et des investissements au cours des prochaines décennies pour être en mesure de commercialiser des térawatts d’énergie géothermique à roche super chaude.

Graphique avec l’aimable autorisation de Clear Air Task Force

“Très petit” investissement jusqu’à présent

Jusqu’à présent, l’investissement privé dans l’espace superhot rock est “très faible”, selon Hill. Le FCFSA n’avait pas de chiffre exact, mais il estime qu’il s’agit tout au plus de centaines de millions de dollars, et cela comprend les investissements du Consortium d’énergie géothermique de Newberry pour le travail effectué il y a 10 ou 15 ans, a déclaré Hill.

Mais il devient plus facile de lever des fonds dans l’espace, selon Carlos Araquele PDG de Quaise, qui a déjà levé 75 millions de dollars, dont 70 millions de dollars en capital-risque.

“Les 10 premiers [million] a pris beaucoup plus de temps que les 65 autres car cela a été fait au cours de la période 2018-20; les choses se sont considérablement accélérées au cours de la période 2021-22, probablement poussées par de nombreux investisseurs réalisant le besoin de nouvelles technologies dans cet espace “, a déclaré Araque à CNBC. “Les investisseurs sont de plus en plus conscients que nous devons investir maintenant dans les technologies qui permettront une décarbonation complète vers 2050 .”

L’investisseur Vinod Khosla, le premier bailleur de fonds de Quaise, a récemment parlé à CNBC de sa conviction de soutenir des technologies potentiellement révolutionnaires pour lutter contre le changement climatique, et a cité l’exemple de la géothermie super chaude.

“Un puits de roche super chaud, comme 500 degrés, produira 10 fois la puissance d’un puits à 200 degrés. Et c’est ce dont nous avons besoin”, a déclaré Khosla à CNBC. “Si nous pouvons forer suffisamment profondément, nous pouvons atteindre ces températures – beaucoup, beaucoup – tout l’ouest des États-Unis pourrait être alimenté uniquement par des puits géothermiques, car il y a de la géothermie partout si vous allez à 15 kilomètres, 10 miles de profondeur.”

Le rapport du CATF indique que les grandes entreprises technologiques et leurs poches profondes associées pourraient avoir “un rôle important” dans le financement du développement précoce et de la commercialisation de l’énergie des roches superhot en achetant des accords d’achat d’électricité ou des dollars d’investissement pour alimenter “des opérations à forte intensité énergétique en expansion rapide comme centres de données », indique le rapport.

En effet, le président de Microsoft, Brad Smith, a expliqué à Seattle à quel point il est vital pour Microsoft d’élargir l’accès à des sources d’énergie propres pour pouvoir continuer à développer son activité.

Les sociétés pétrolières et gazières pourraient utiliser leurs ressources pour aider à stimuler le développement de l’industrie des roches super chaudes, selon le rapport du CATF. “Forer profondément dans la Terre pour produire de l’énergie est l’expertise de base de l’industrie pétrolière et gazière, qui a fourni des innovations qui ont conduit à une transformation rapide des ressources énergétiques fossiles de schiste auparavant considérées comme impossibles.”

Le gouvernement intervient également. Le département américain de l’énergie a également jusqu’à 20 millions de dollars disponibles en financement pour développer un forage géothermique meilleur et plus rapide. En outre, la loi bipartite sur les infrastructures du président Biden alloue 84 millions de dollars au département américain de l’énergie Bureau des technologies géothermiques pour construire quatre sites pilotes de démonstration de ce qu’il appelle des systèmes géothermiques améliorés, y compris la géothermie superhot rock. De même, le ministère de l’Énergie a récemment annoncé Tir géothermique amélioré dans le but de réduire le coût des systèmes géothermiques améliorés de 90 %, à 45 $ par mégawattheure, d’ici 2035.

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