L’énergie sous nos pieds : mettre en lumière l’avenir de la production d’électricité géothermique

La production d’électricité liée à la géothermie – ciblée comme étant une source d’énergie puissante, durable, propre et rentable – pourrait répondre aux besoins des consommateurs américains tout en réduisant les émissions de carbone, ce qui cadre avec notre engagement à apporter des changements positifs pour créer un monde meilleur. En novembre 2021, le président américain Biden a signé un accord d’infrastructure de 1,2 millier de milliards de dollars américains¹, allouant ainsi des fonds et des ressources considérables à l’élaboration d’initiatives d’énergie propre et à l’investissement qui s’y rattache.

La réduction des émissions de gaz à effet de serre fait l’objet d’une attention accrue à l’échelle mondiale. Pour contribuer à cette initiative, le secteur de l’énergie continue d’investir dans l’infrastructure liée aux sources d’énergie renouvelable pour produire de l’électricité. Actuellement, l’énergie géothermique représente un faible pourcentage de la consommation énergétique globale par source d’énergie aux États-Unis, comme le montre la figure 1.

Figure 1 : Consommation d’énergie primaire aux États-Unis par source d’énergie, 2020⁽²⁾

Le pays s’efforce d’accroître son portefeuille d’énergie renouvelable et sa capacité de production, tout en investissant dans des programmes et des projets relatifs à l’énergie propre. L’électricité produite à partir de l’énergie géothermique jouera un rôle important dans l’avenir des énergies renouvelables. La législation américaine alloue plus de 500 millions de dollars à des projets qui font la démonstration d’une ou de plusieurs technologies d’énergie propre, y compris l’énergie géothermique. Les producteurs d’énergie et le public profiteront de cet incitatif gouvernemental destiné aux infrastructures et aux technologies de centrales électriques associées à des projets géothermiques. L’énergie géothermique présente de nombreux avantages, notamment :

• Énorme potentiel d’énergies renouvelables disponibles.
• Fiable et durable.
• Non polluant et écologique.
• Contrairement aux énergies solaire et éolienne, l’énergie géothermique ne dépend pas des conditions météorologiques actuelles.
• Aucun carburant requis.

Emplacement pour l’électrification

Comme pour la plupart, sinon la totalité, des sources d’énergie renouvelable, l’emplacement et les conditions qui y prévalent sont des facteurs-clés pour déterminer la viabilité et la rentabilité de la source d’énergie potentielle. Le choix de l’emplacement d’une centrale géothermique est un sujet branché. Littéralement. Les caractéristiques du gradient de température et du réservoir définissent le processus et les paramètres commerciaux³. Certaines zones de la surface terrestre se trouvent relativement près de réservoirs de haute température et, grâce aux progrès réalisés dans les technologies de forage et de fracturation en subsurface, de plus en plus de réservoirs de chaleur deviennent accessibles à l’exploitation de l’énergie géothermique.

Les progrès technologiques créent davantage d’options pour les producteurs d’électricité. Le système géothermique amélioré (EGS)est une approche technologique en développement visant à capter la chaleur dans les zones souterraines sèches. L’EGS utilise des technologies de forage et de fracturation en profondeur pour créer un échangeur thermique souterrain. Après le forage en profondeur, le fluide à haute pression est pompé dans le réservoir pour fracturer la matrice rocheuse, ce qui augmente les caractéristiques de perméabilité et d’écoulement du fluide. Les centrales géothermiques pompent ensuite l’eau dans la roche fracturée, où elle est chauffée par le matériau rocheux. L’eau chauffée retourne à la surface sous forme de vapeur et est utilisée pour alimenter les turbines qui produisent l’électricité.

Solutions en matière de fluides

Dans la plupart des régions des États-Unis, où les réservoirs de haute température sont présentement indisponibles, les producteurs d’électricité ont la possibilité d’établir une centrale électrique à cycle binaire. Les centrales de production d’énergie géothermique à cycle binaire utilisent généralement un fluide géothermique à chauffage modéré (saumure) et un fluide secondaire (généralement du propane, du butane ou du pentane) dont le point d’ébullition est beaucoup plus bas⁴. Les centrales à cycle binaire fonctionnent en circuit fermé, ce qui signifie qu’il n’y a pratiquement aucune émission de gaz à effet de serre dans l’atmosphère.

Le coût de l’électricité produite par les centrales géothermiques doit aussi être comparé aux nouvelles centrales à cycle combiné. La US Energy Information Administration prévoit que le coût total d’installation pour les centrales géothermiques qui seront mises en service en 2026 sera comparable à celui de l’entrée en service d’une nouvelle centrale à cycle combiné⁵.

Le futur, c’est maintenant

Les producteurs d’électricité utiliseront la chaleur géothermique comme moyen fiable de produire de l’électricité et, grâce aux nouveaux incitatifs gouvernementaux combinés aux progrès technologiques, à la planification adéquate et à l’engagement dans les projets, le secteur de la géothermie peut s’attendre à une croissance importante très prochainement.

Le secteur de l’énergie verra bientôt davantage de centrales géothermiques en phase d’élaboration et de construction. Hatch collabore actuellement avec des producteurs d’énergie géothermique en Californie et s’empresse de mettre ces centrales en service. Prenons l’exemple du projet Hell’s Kitchen Geothermal Integrated Lithium and Power, qui comprend la création d’une centrale géothermique à vapeur détendue à haute température qui sera intégrée à une usine d’extraction de lithium. Le lithium produit peut être utilisé dans des batteries au lithium destinées aux véhicules électriques. Hatch dispose d’une équipe diversifiée et expérimentée qui allie une vaste connaissance de l’ingénierie et des affaires dans le but de soutenir les progrès de l’énergie géothermique. Veuillez communiquer avec nous si vous mettez en œuvre ou envisagez des projets similaires.

Références

1 Chambre des représentants (H.R. 3684), document intitulé « An act to authorize funds for Federal-aid highways, highway safety programs and transit programs, and for other purposes. » (loi autorisant des fonds pour la loi fédérale sur les autoroutes, les programmes de sécurité routière et de transport en commun, et à d’autres fins)

2 U.S. Energy Information Administration, Évaluation mensuelle de l’énergie, tableaux 1.3 et 10.1, avril 2021, données préliminaires.

3 National Renewable Energy Laboratory (NREL), cartes, Geothermal Prospector, Estimated Temperature at Depth 2000 m (consultation le 26 octobre 2021), maps.nrel.gov/geothermal-prospector.

4 Office of Energy Efficiency & Renewable Energy, Production d’électricité, (consultation le 26 octobre 2021), energy.gov/eere/geothermal/electricity-generation.

5 U.S. Energy Information Administration, Levelized Costs of New Generation Resources in the Annual Energy Outlook 2021, février 2021.