Cienciaes.com : Avantages et défis de la géothermie. Nous avons parlé avec Víctor Vilarrasa.

Plus on s’enfonce dans la Terre, plus la température augmente. On calcule que cette augmentation, connue sous le nom de gradient géothermique, varie en moyenne entre 25°C et 30°C pour chaque kilomètre de profondeur. Comme il est logique, la température du sous-sol peut varier en fonction de la situation géographique et des caractéristiques géologiques de chaque zone. Les régions volcaniques et tectoniquement actives, comme l’Islande ou certaines parties des ceintures de feu du Pacifique, ont tendance à avoir des températures des eaux souterraines plus élevées. En Islande, par exemple, les installations géothermiques n’ont qu’à descendre 1 000 ou 2 000 mètres pour obtenir de l’eau à une température de 150 ºC ou plus, une température qui permet d’obtenir de l’énergie à double usage, produisant de l’électricité et du chauffage.

En exploitant la chaleur stockée au plus profond de la Terre, cette forme d’énergie offre des avantages indéniables, mais pose également des défis importants.

L’un des principaux avantages de la géothermie est son caractère renouvelable et surtout inépuisable. Contrairement aux sources d’énergie solaire ou éolienne, qui dépendent des conditions météorologiques, l’énergie géothermique est constante, ce qui en fait une option stable pour la production d’électricité et de chauffage. Maintenant, comment pouvons-nous utiliser cette énergie à notre avantage ? Victor Vilarrasa, notre invité sur Talking to Scientists, explique que le sous-sol, selon la composition de ses roches, a tendance à stocker de grandes quantités d’eau dans les pores et les fissures.

L’une des technologies les plus courantes est la soi-disant EGS (acronyme en anglais pour Improved Geothermal System). La méthode consiste à forer un ou plusieurs puits jusqu’à la profondeur de travail, qui atteint généralement 4 ou 5 kilomètres de profondeur. De l’eau froide à haute pression est injectée dans un puits depuis la surface. La haute pression de l’eau injectée permet d’ouvrir les fissures naturelles de la roche, permettant à l’eau de passer dans un autre puits où elle est collectée à haute température et ramenée à la surface. À des températures de 150 ºC ou plus, l’eau est liquide dans les profondeurs en raison des hautes pressions auxquelles elle est soumise, mais elle se transforme en vapeur à la pression atmosphérique de la surface, une vapeur qui sert à faire tourner les turbines qui produisent de l’électricité. Lorsque la température baisse, la vapeur se liquéfie et devient une source d’eau chaude qui peut être intégrée aux circuits de chauffage des habitations. Dans le processus final, l’eau est réinjectée dans le premier puits pour relancer le cycle.

Cependant, l’énergie géothermique présente également des défis. Un exemple des défis est le cas du projet de géothermie profonde de Bâle, en Suisse, dans les années 2006 et 2007. L’objectif du projet était de tirer parti de la chaleur stockée dans le sous-sol pour produire de l’électricité et du chauffage. Cependant, pendant la phase d’injection d’eau à haute pression dans le puits géothermique, une série de tremblements de terre s’est produite. Comme Víctor Vilarrasa l’a raconté lors de l’interview, l’activité était initialement très faible, mais lorsqu’un tremblement de terre de magnitude 2 a été détecté, les responsables du projet ont décidé d’arrêter l’injection d’eau à haute pression. C’est alors qu’un tremblement de terre de magnitude 3,4 sur l’échelle de Richter s’est produit. Par la suite, plus de 10 000 tremblements de terre supplémentaires ont été enregistrés dans les mois suivants, avec des magnitudes allant de 2,0 à 3,4. Ces événements sismiques ont été perceptibles par la population locale et ont causé des dommages mineurs à certains bâtiments, c’est pourquoi le projet a été annulé.

Maintenant, une équipe de scientifiques, dont Víctor Vilarraasa, a développé un outil numérique qui permet de reproduire la réactivation des failles qui se sont produites dans le EGS de Bâle. L’étude ouvre la voie au développement de méthodologies permettant d’utiliser l’énergie géothermique de manière sûre et propre pour produire de l’électricité en continu 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 et sans émission de CO2. Les travaux, publiés dans la revue Communications Earth & Environment, ont été réalisés en collaboration avec l’Institut de diagnostic environnemental et d’études sur l’eau (JOUR–SCCI) et l’Université du Colorado.

Nous vous invitons à écouter Víctor Vilarrasa, chercheur à l’Institut Méditerranéen d’Études Avancées, un Institut conjoint du Conseil Supérieur de la Recherche Scientifique et de l’Université des Îles Baléares.

LES RÉFÉRENCES:

Boyet, A., De Simone, S., Ge, S. et Vilarrasa, V., 2023. Relaxation des contraintes poroélastiques, transfert des contraintes de glissement et affaiblissement par frottement de la sismicité post-injection contrôlée au système géothermique amélioré de Bâle. Communications Terre & Environnement. EST CE QUE JE: 10.1038/s43247-023-00764-y