L’avenir de la géothermie

Il suffit de se tenir près d’un geyser en éruption ou de visiter un volcan pour constater la puissance immense de la ressource géothermique de la Terre. Elle est présente partout. Partout sur Terre, si l’on fore suffisamment profondément, on atteint des températures suffisantes pour produire de l’électricité. La géothermie est un géant énergétique souterrain inexploité. Comment pouvons-nous exploiter cette ressource sous-utilisée ? ¹

Comparaison de l'énergie thermique totale dans la croûte terrestre, par rapport aux matières fissiles et aux combustibles fossiles. Notez que le total des combustibles fossiles, comparé à l'énergie thermique de la croûte terrestre, équivaut à moins d'un pixel au bas du graphique. — Comparaison de l'énergie thermique totale dans la croûte terrestre (ressources énergétiques géothermiques) par rapport aux matières fissiles (ressources énergétiques nucléaires) et aux combustibles fossiles (ressources énergétiques pétrolières et gazières). Notez que le total des combustibles fossiles, comparé à l'énergie thermique de la croûte terrestre, équivaut à moins d'un pixel au bas du graphique. ²

L’avenir de la géothermie nous prendra-t-il par surprise ?

Selon les auteurs de The Future of Geothermal in Texas, les nouvelles technologies et méthodes issues de l’industrie pétrolière et gazière et perfectionnées au cours des vingt dernières années, telles que le forage horizontal, la fracturation hydraulique et le forage à pression contrôlée, se sont avérées si perturbatrices qu’au cours de la dernière décennie, elles ont réorganisé la géopolitique mondiale et propulsé les États-Unis vers l’indépendance énergétique.³ Mais ces technologies de rupture et ces méthodes de travail dans le secteur pétrolier et gazier n’ont pratiquement pas encore été appliquées aux ressources géothermiques, et lorsque ces technologies seront transférées grâce à l’engagement de l’industrie pétrolière et gazière dans la géothermie, il faut s’attendre, et même se préparer, à un impact décisif, ainsi qu’à des progrès rapides et exponentiels en termes de capacités et de performances dans les années à venir. ⁴

Le plein potentiel de l'énergie géothermique peut être réalisé grâce à la création de nouvelles technologies de puits et à la modernisation des puits existants, à l'hybridation avec d'autres énergies renouvelables, à de nouvelles ressources et technologies de production d'électricité, et au chauffage, au refroidissement et à la résilience communautaires.⁵

La plupart, voire la majorité, des analyses géothermiques réalisées au fil des ans n’ont pas tenu compte de l’impact rapide et spectaculaire que l’engagement de l’industrie pétrolière et gazière aurait sur le développement et l’expansion de la géothermie au cours des prochaines décennies. En raison d’une sous-estimation ou d’un manque de reconnaissance de l’impact du transfert de technologie, de l’innovation rapide et de l’engagement à grande échelle de l’industrie pétrolière et gazière, plusieurs rapports et modéles de tansition énergétique (par exemple ceux de l’U.S. Energy Information Administration⁶ continuent de projeter une croissance limitée de la géothermie, le plus souvent à deux chiffres modestes. ).⁷

Tout comme l’essor des énergies non conventionnelles, dont l’ascension soudaine a largement surpris le monde, la géothermie est prête pour une croissance exponentielle similaire si le développement et le transfert de technologies suivent les traces du boom du schiste. Compte tenu de l’engagement croissant de l’industrie pétrolière et gazière dans le domaine de la géothermie, cette possibilité ne devrait plus être négligée alors que le monde recherche des stratégies de transition énergétique. Le développement de la géothermie à l’échelle mondiale semble de plus en plus accessible aux entités pétrolières et gazières si les compétences acquises au cours des dernières décennies sont pleinement exploitées et optimisées pour le développement de la géothermie. ⁸

La géothermie et le public

Nous utilisons chaque jour de l’énergie sous forme d’électricité et de chaleur ; l’énergie est indispensable à notre mode de vie. La dépendance de notre vie quotidienne à l’accès immédiat à l’électricité est de plus en plus appréciée par la société, car les médias présentent des réseaux qui ne fonctionnent plus en raison de tempêtes, de glace, de chaleur extrême ou d’autres situations imprévues. Des données de sondage récentes montrent que la géothermie est une technologie unique et bipartite que les républicains, les démocrates et les indépendants souhaitent voir davantage mise en avant. Les données suggèrent que nous avons encore beaucoup de chemin à parcourir pour familiariser le public avec la géothermie, en particulier dans les États où la ressource n’a pas de manifestations en surface et est effectivement invisible. ⁹¹⁰¹¹

Au fur et à mesure que l’activité que l’on observe actuellement avec les projets de développement évolue vers des projets commercialement viables, le public commencera à avoir une appréciation plus tangible des contributions des ressources géothermiques à notre vie quotidienne. Les images de puits géothermiques et de centrales électriques feront également partie du portefeuille public. Le forage d’un puits, comme le montre la figure ci-dessous, ne surprendrait pas les habitants d’un État producteur de pétrole et de gaz comme le Texas ou l’Oklahoma, mais le fait que le puits soit foré pour la géothermie est probablement inconnu du grand public.

Un projet de démonstration de Sage Geosystems en 2022 situé près de McAllen, dans le sud du Texas. Des projets comme celui-ci pourraient-ils faire passer la géothermie à sa prochaine phase de contribution au portefeuille énergétique des États-Unis ?¹²

Croissance lente + forte demande = potentiel immense

La croissance du secteur de l’énergie géothermique semble lente. L’absence de politiques visant à accélérer l’octroi des permis et les risques financiers inhérents à l’exploration et au développement des ressources ont ralenti l’expansion de l’énergie géothermique. Environ 6 gigawatts (GW) de capacité seront ajoutés de 2022 à 2027, principalement en Afrique et en Asie du Sud-Est. Pour mettre cela en perspective, la capacité installée pour ERCOT, l’opérateur indépendant fournissant 90 % de l’électricité aux Texans, est de 92 GW¹³. Les États-Unis sont le leader mondial en tant que pays ayant la plus grande capacité dans le secteur de la production d’électricité, avec une capacité nominale de ~3,8 GW¹⁴. La Chine est le leader dans le secteur des pompes à chaleur géothermiques.¹⁵

La capacité électrique installée dans le monde s’élève à ~7 térawatts (=7 000 GW). C’est environ 1 000 fois la quantité de capacité géothermique qui pourrait être ajoutée au réseau au cours des 5 prochaines années environ. La capacité mondiale de production d’électricité devrait plus que doubler au cours des trois prochaines décennies, dépassant 14 térawatts (=14 000 GW) d’ici 2050.¹⁶

Le scénario actuel de l’Agence internationale de l’énergie pour la contribution de l’énergie électrique géothermique au bouquet énergétique mondial est de 1 % d’ici 2050. Dans un scénario avec 70 000 puits géothermiques forés chaque année de 2030 à 2050 (chaque puits ayant une production de 10 MW), la géothermie pourrait contribuer à 77 % du bouquet énergétique électrique mondial. ¹⁷ Quand on considère qu’environ 60 000 à 70 000 puits sont forés à terre dans le monde chaque année, ce nombre ne semble pas hors de propos.¹⁸¹⁹

Il est clair que la géothermie a un potential énorme pour contribuer aux besoins mondiaux en électricité. La main-d’œuvre actuelle dans le domaine de la géothermie est insuffisante pour faire croître l’industrie. Peut-être ferez-vous partie de l’avenir de la géothermie ?

Afin que la géothermie contribue à plus de 70 % du bouquet énergétique électrique mondial d'ici 2050, combien de puits géothermiques (à 10 MW chacun) devraient être forés chaque année pendant 20 ans ?

700 puits

Faux

Réfléchis davantage.

10 000 puits

Faux

Réfléchis encore.

70 000 puits

Vrai

Quand on considère qu'environ 60 000 à 70 000 puits sont forés à terre dans le monde chaque année, ce nombre ne semble pas hors de propos.

250 000 puits

Faux

Nous n'aurons pas besoin d'autant de puits dans ce scénario.

Pleins feux sur une carrière : Jamie Beard

Formation académique

B.S. Technologie industrielle, Appalachia State University, 2002
J.D. Boston University School of Law, 2007

Avocate, Jamie a obtenu son J.D. de l’université de Boston. Mme Beard est une chef de file dans l’industrie de l’énergie géothermique, ayant été directrice générale de deux organisations repoussant les limites de l’industrie géothermique. Jamie a fondé la Geothermal Entrepreneurship Organization financée par le département américain de l’Énergie à l’université du Texas à Austin, dans le but de construire un écosystème géothermique prospère au sein de l’industrie pétrolière et gazière. Elle a également fondé et dirige Project InnerSpace, un organisme sans but lucratif 501(c)3 basé à Houston, au Texas. Grâce au travail de Project InnerSpace, Jamie se concentre sur le développement et l’augmentation de la production d’énergie géothermique dans le monde entier. Elle réalise cette mission en connectant de nombreux secteurs afin d’accélérer le calendrier du développement géothermique grâce à des stratégies efficaces et rentables.²⁰

Transcription de la vidéo

Le noyau de la Terre atteint une température d’environ 6 000 °C, comparable à celle de la surface du Soleil. Le concept de forage pour exploiter une énergie géothermique ultra-chaude et très profonde est relativement simple : il s’agit d’appliquer les méthodologies et les techniques déjà utilisées dans l’industrie pétrolière et gazière afin d’atteindre des profondeurs bien plus importantes et des températures beaucoup plus élevées.
On parle de forages pouvant atteindre 30 000 pieds (9 km) et des températures avoisinant 350 °C. À ces profondeurs, nous concevons des réservoirs de type échangeur de chaleur au sein de la roche chaude afin de produire de l’énergie.

Écoute Jamie raconter une animation sur la technologie des puits géothermiques supercritiques profonds avec une vidéo créée par la Cockrell School of Engineering de l’université du Texas à Austin.²¹

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Source d’image :

Abondance d’énergie géothermique: L’avenir de la géothermie au Texas
Plein potentiel de l’énergie géothermique: Al Hicks, U.S. National Renewable Energy Laboratory
Sage Geosytems demo project in South Texas: Sage Geosystems, The Future of Geothermal in Texas
Jamie Beard: Jamie Beard
Jamie Beard en couverture du magazine Wired 2023: WIRED