EPFL : Fracturation ultra-profonde et énergie géothermique illimitée.
Par Ana Manuel
Matériaux & Énergie
Énergie géothermique, fracturation ultra-profonde
0 commentaires
Quaise Energy
Le potentiel d’une énergie géothermique propre et quasi illimitée s’est considérablement amélioré. Les chercheurs du Laboratoire de Mécanique Expérimentale des Roches (LEMR) de l’EPFL ont démontré que les roches semi-plastiques et visqueuses trouvées à des profondeurs supercritiques peuvent encore être fracturées pour permettre à l’eau de circuler.
Avec l’énergie nucléaire — par fission ou fusion — et quelques autres sources d’énergie avancées, l’énergie géothermique pourrait rendre les préoccupations liées aux pénuries d’énergie aussi obsolètes que la peur des tigres à dents de sabre. En exploitant la chaleur immense de l’intérieur de la Terre, nous pourrions théoriquement générer suffisamment d’énergie propre pour répondre aux besoins de l’humanité pendant des millions d’années, relevant ainsi presque instantanément le plus grand défi du changement climatique.
Le problème est que cette immense énergie se trouve à des kilomètres sous la surface terrestre, rendant son accès coûteux. Par conséquent, l’énergie géothermique est actuellement une ressource de niche, limitée aux régions volcaniques où la chaleur est plus proche de la surface.
Énergie géothermique supercritique
Cependant, une ressource géothermique supercritique plus puissante existe presque partout si nous pouvons forer suffisamment profondément pour atteindre des roches extrêmement chaudes. À plus de 400 °C (752 °F), l’eau devient “supercritique”, une phase efficace pour l’extraction d’énergie, permettant potentiellement aux centrales géothermiques de produire dix fois plus d’énergie que les centrales conventionnelles.
Bien que le forage à de telles profondeurs — parfois au-delà de 12 km (7,5 miles) — soit actuellement au-delà des limites d’ingénierie, des projets prometteurs visent à résoudre ce problème. Si cela réussit, des centrales géothermiques pourraient être construites presque partout, y compris sur des sites de centrales à charbon reconvertis.
Il reste encore de nombreux défis à relever, l’un d’eux étant que l’énergie géothermique nécessite un contact maximal entre les surfaces rocheuses et le fluide qu’elles chauffent. Une manière très efficace d’augmenter ce contact est de fracturer la roche, similaire à la fracturation pour le pétrole et le gaz. Fervo Energy a démontré à quel point cette approche peut considérablement augmenter l’efficacité d’une centrale géothermique.
La fracturation des roches profondes pour l’énergie géothermique supercritique est-elle possible ?
Cependant, comme personne n’a foré aussi profondément, il n’est pas clair si la roche à de telles profondeurs peut se fissurer et permettre à l’eau de passer. Les observations près de la marque de 10 km (6,2 miles) montrent que la roche se comporte différemment de la roche en surface : elle devient douce, plastique et visqueuse, soulevant des doutes sur sa capacité à se fracturer à des températures supercritiques.
Cette compréhension a évolué lorsqu’une équipe de l’EPFL, dirigée par Gabriel Meyer, a réalisé des tests en laboratoire en utilisant un nouvel appareil triaxial à gaz, une imagerie 3D synchrotron haute résolution et une modélisation par éléments finis.
L’équipe de Meyer simule les conditions extrêmes de la Terre pour étudier le comportement des roches.
Meyer et son équipe ont reproduit la pression et les conditions profondes de la croûte terrestre pour étudier la transition de la rupture à la ductilité (BDT). Ces tests en laboratoire sont cruciaux, car il est presque impossible d’observer ce processus dans des conditions réelles. À l’aide d’un dispositif d’essai, ils ont recréé la température et la pression de l’échantillon de roche, puis l’ont scanné avec un synchrotron pour produire des images en 3D, qui ont été intégrées dans des simulations informatiques.
Ils ont découvert que la roche se comporte davantage comme de la pâte à modeler que comme de la pâte classique. Comme la pâte à modeler, qui peut être moulée et s’écoule lentement comme un liquide, elle se brise également comme du verre lorsqu’on lui applique une force. De même, la roche au-dessus de la zone supercritique, bien que ductile, peut toujours être fracturée pour permettre à l’eau de passer. Cela suggère qu’avec une technologie de fracturation profonde avancée, il est possible de développer des centrales géothermiques hautement efficaces.
L’eau peut s’écouler à travers la roche ductile.
« Les géologues ont longtemps cru que la transition de la roche fragile à la roche ductile marquait le point le plus profond où l’eau pouvait circuler dans la croûte terrestre, » déclare Meyer. « Cependant, nous avons démontré que l’eau peut également s’écouler à travers la roche ductile. C’est une découverte très prometteuse qui ouvre la voie à de nouvelles opportunités de recherche dans notre domaine. »
Cette découverte est particulièrement pertinente pour des entreprises comme Quaise Energy, une startup de la côte est qui vise à prouver que des forages géothermiques très profonds peuvent être réalisés en utilisant la technologie des accélérateurs de particules du secteur de l’énergie de fusion, plutôt que des forets traditionnelles qui ne résistent pas à de telles profondeurs et températures extrêmes.
Des entreprises comme Fervo et Sage Geosystems démontrent qu’une approche basée sur le fracturation hydraulique pour l’énergie géothermique peut générer beaucoup plus de puissance que les méthodes traditionnelles. Cette recherche montre que le même concept pourrait être appliqué aux projets géothermiques supercritiques ultra-profonds.
Si ces entreprises réussissent à développer ce type de centrale électrique, les défis énergétiques de l’humanité pourraient être essentiellement résolus. Le résultat serait une énergie propre, réactive au réseau, disponible 24/7 et presque illimitée. Bien que de nouveaux défis doivent encore être relevés, le potentiel est prometteur et des progrès supplémentaires sont attendus avec impatience.
Lisez l’article original sur : New Atlas
En savoir plus : New Battery Breakthrough Could Tackle Renewable Energy’s Key Challenge
