Dans une première mondiale, des scientifiques proposent des centrales géothermiques qui servent également de précieux réservoirs d’énergie propre

L’énergie provenant de l’intérieur de la Terre peut produire des quantités folles d’électricité.

De la lave sortant d’un volcan actif. Brent Keane/Pexels

Une équipe de chercheurs de l’université de Princeton affirme que les systèmes géothermiques améliorés (EGS) pourraient permettre de produire jusqu’à cinq térawatts d’électricité aux États-Unis seulement. C’est énorme car, actuellement, la quantité totale d’électricité produite annuellement dans le pays, toutes sources confondues, est d’environ un térawatt seulement.

L’énergie géothermique est la chaleur qui est naturellement produite dans les parties intérieures de la planète, notamment la croûte terrestre. Elle est considérée comme l’une des formes d’énergie les plus stables, fiables et durables. Cependant, elle n’est pas aussi populaire que l’énergie solaire et l’énergie éolienne car la mise en place d’une centrale géothermique conventionnelle nécessite un investissement initial élevé, a un long temps de retour sur investissement et est limitée par divers facteurs, notamment l’emplacement et la disponibilité des ressources.

Les chercheurs ont proposé un système géothermique qui a le potentiel de surmonter plusieurs de ces limitations. Ils affirment que le système géothermique peut non seulement fonctionner comme une centrale électrique efficace pour produire de l’énergie propre, mais aussi comme une solution bon marché pour un stockage et une répartition efficaces de l’énergie.

L’un des auteurs de l’étude et candidat au doctorat à l’université de Princeton, Wilson Ricks, a déclaré à IE : “L’énergie géothermique est actuellement limitée par la nécessité de disposer de réservoirs hydrothermaux naturels, qui sont extrêmement rares. Il s’agit de sites qui abritent à la fois une chaleur géothermique importante et un aquifère qui peut être pompé pour extraire cette chaleur. Les systèmes géothermiques améliorés (EGS) sont une technologie émergente qui supprime cette deuxième condition, permettant le développement géothermique dans des endroits où la roche est chaude mais où il n’y a pas d’aquifère. Ces conditions sont beaucoup plus courantes et pourraient permettre de développer jusqu’à 5 térawatts de géothermie rien qu’aux États-Unis.”

Le potentiel inexploité d’un système géothermique amélioré

Lac situé près d’un réservoir de chaleur naturel. Pixabay/Pexels

Les chercheurs suggèrent le développement d’un système géothermique artificiel qui utilise des technologies avancées similaires à celles employées dans les industries pétrolières et gazières. Un tel système géothermique est alimenté par un réseau de fractures artificielles qui peut démontrer de puissantes fonctions de forage et d’hydraulique. Alors que les réservoirs géothermiques classiques peuvent se trouver naturellement dans des zones perméables, l’EGS proposé doit être établi uniquement dans des formations rocheuses chaudes et imperméables.

La roche entourant le réservoir étant effectivement imperméable, le surplus d’eau restant après la production d’électricité peut être pompé dans le réservoir et y être stocké. Plus tard, en cas de besoin, cette eau excédentaire peut être pompée à la surface, ce qui permet une production d’électricité plus importante que celle qui serait impossible autrement.

Les chercheurs soulignent que le stockage d’eau supplémentaire ne nécessite aucune modification de la structure existante du système géothermique, car il s’agit de capacités inhérentes à tout réservoir géothermique amélioré situé dans des roches imperméables. Le stockage est donc fourni gratuitement avec la centrale géothermique améliorée.

Il est toutefois important de noter que cette méthode de stockage ne fonctionne pas avec les réservoirs géothermiques classiques – des aquifères chauds naturels – car la majeure partie de l’eau excédentaire pompée dans le réservoir s’échappera simplement dans la roche perméable environnante.

Un autre aspect de cette technique est qu’elle ne permet pas de stocker l’électricité produite par d’autres sources. Au lieu de cela, elle accomplit efficacement la même tâche en stockant la propre énergie de la centrale géothermique pour l’utiliser à des moments précis.

L’EGS est une situation gagnant-gagnant pour tout le monde

Un parc éolien. Zybnek Burival/Unsplash

L’énergie géothermique est une alternative énergétique propre beaucoup plus stable et durable que l’énergie solaire et l’énergie éolienne, qui sont très fluctuantes par nature et dépendent des conditions de l’environnement extérieur. Les parties intérieures de la Terre ne sont pas beaucoup affectées par les facteurs atmosphériques externes. Par conséquent, l’EGS proposé peut fonctionner comme une source d’énergie et une solution de stockage d’énergie meilleures et plus fiables que n’importe quel parc éolien ou solaire.

Interrogé sur les limites de cette technologie, M. Ricks a expliqué que “notre étude est basée sur des simulations de réservoirs géothermiques et que les performances du stockage d’énergie dans les réservoirs de l’EGS ne peuvent être vérifiées que par des essais sur le terrain à l’échelle réelle. Nous n’évaluons également que la valeur du stockage pour les centrales géothermiques individuelles et n’explorons pas les implications pour le système électrique dans son ensemble”.

La recherche montre que l’EGS peut apporter beaucoup plus de valeur que ce que l’on supposait auparavant, et peut s’avérer être une motivation pour un plus grand investissement dans la technologie. M. Ricks pense que si la technique de stockage de l’énergie dans les réservoirs est démontrée avec succès sur le terrain, la valeur supplémentaire obtenue pourrait même aider les centrales EGS à être compétitives sur le marché de l’électricité.

La capacité de stockage des plantes elles-mêmes pourrait contribuer à réduire le coût des systèmes électriques décarbonés dans leur ensemble, en permettant aux centrales géothermiques de stocker leur énergie pendant les périodes où la production éolienne et solaire est abondante et de la restituer lorsqu’elle est le plus nécessaire.

Les résultats de cette recherche initiale ont également motivé un projet de suivi visant à démontrer le stockage d’énergie dans les réservoirs sur le terrain, qui a reçu un financement de 4,5 millions de dollars du ministère américain de l’énergie. Les chercheurs travaillent actuellement sur l’étude de suivi et la publieront prochainement.

L’étude est publiée dans la revue Applied Energy.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche