J’ai consacré un article (le 18 juillet 2024) à l’Axial Seamount, un volcan sous-marin situé à environ 480 km au large des côtes de l’Oregon. Il s’agit d’un volcan bouclier, dont la structure est comparable à celle des volcans que l’on trouve à Hawaï.
Carte montrant la position de l’Axial sur la dorsale Juan de Fuca (Source : USGS)
En mars 2024, ce volcan sous-marin présentait une inflation importante, faisant craindre une éruption aux scientifiques locaux. Cette phase de gonflement s’accompagnait d’une hausse de l’activité sismique. Les volcanologues ont évoqué la possibilité d’une éruption entre 2025 et 2026, tout en soulignant le caractère imprévisible de l’activité volcanique. À ce jour, aucune éruption n’a eu lieu.
Source: USGS
Malgré les risques éruptifs, des chercheurs viennent de réaliser, sur l’Axial Seamount, la toute première démonstration d’une centrale géothermique sous-marine. Bien que la production d’électricité n’ait duré que moins de 10 secondes, cette expérience a montré la faisabilité technique d’exploiter une nouvelle forme d’énergie renouvelable en milieu sous-marin.
Endurance Energy, une start-up basée à Seattle à l’origine de ce projet, ambitionne à terme de commercialiser l’énergie géothermique sous-marine, notamment auprès des nations insulaires du Pacifique et d’autres clients en quête d’alternatives à l’importation de combustibles fossiles coûteux.
L’exploitation de l’énergie géothermique sur les fonds marins soulève des défis bien différents de ceux rencontrés dans les projets géothermiques terrestres. Elle peut également entraîner des coûts d’installation et d’exploitation plus élevés.
Pour mener à bien cette opération, Endurance Energy a déployé, depuis le navire Ocean Guardian, un équipement de forage sous-marin afin de creuser deux puits dans le plancher océanique, à une profondeur d’environ 1 524 mètres.
Les deux forages ont rapidement laissé échapper des fluides hydrothermaux atteignant une température d’environ 260 °C. L’équipe d’Endurance Energy a procédé au tubage et à la cimentation du second puits, avant d’y installer une vanne. L’entreprise a ensuite mis en place sa centrale électrique de 100 kilowatts, baptisée Adélie ; celle-ci est conçue pour vaporiser les fluides hydrothermaux captés, afin d’actionner une turbine reliée à un générateur électrique. Un robot sous-marin télécommandé a été utilisé pour faciliter le raccordement de la centrale au puits nouvellement foré. La centrale Adélie a également été reliée au centre de contrôle d’Endurance Energy à Seattle, grâce au raccordement à un réseau sous-marin de 900 kilomètres composé de câbles à fibre optique et de câbles électriques. Ce réseau a fourni à la fois de l’énergie et une connectivité aux capteurs installés sur le plancher océanique.
Tout était alors prêt pour le test d’Adélie, mais un problème majeur est rapidement apparu : le forage de 16 mètres dans les fonds marins ne fournissait pas une quantité suffisante de fluide hydrothermal pour faire fonctionner la centrale. Par ailleurs, le puits de test ne mesurait que 5 centimètres de diamètre, alors que les puits utilisés pour l’extraction de pétrole, de gaz ou pour la géothermie terrestre présentent généralement des tubages d’un diamètre compris entre 50 et 90 centimètres. Pour éviter ce genre de difficulté à l’avenir, Endurance Energy prévoit de réaliser des forages plus profonds afin d’accéder à un volume plus important de fluides. L’équipement de forage actuel de l’entreprise peut atteindre environ 80 mètres de profondeur, soit cinq fois plus que le puits utilisé lors du premier test.
Afin de tenter tout de même de faire fonctionner la centrale Adélie, l’équipe scientifique l’a déplacée vers une source hydrothermale naturelle située à proximité, où du fluide s’écoule à une température d’environ 281 °C. En l’espace d’une trentaine de secondes, la turbine de la centrale a atteint une vitesse d’environ 26 000 tours minute, permettant au générateur de produire 60 wattheures d’électricité. La centrale a même atteint un bilan énergétique positif, puisqu’elle produisait plus d’électricité qu’elle n’en consommait, pendant 8,7 secondes. Elle a généré une puissance nette moyenne d’environ 2 kilowatts, avec un pic atteignant 16,5 kilowatts.
Cependant, un problème logiciel a interrompu le fonctionnement de l’installation, qui a été arrêtée par mesure de sécurité. Lors de la procédure de redémarrage, un câble électrique alimentant la pompe du fluide frigorigène a subi une défaillance, ce qui a définitivement mis fin à l’essai.
Endurance Energy compte toutefois tirer parti de cette expérience pour améliorer la conception et les tests de ses câbles sous-marins. L’installation de la centrale géothermique au-dessus d’une source hydrothermale naturelle constituait un test ponctuel, mené exclusivement à des fins de recherche et de démonstration. Endurance Energy prévoit de prendre des mesures pour limiter les éventuels impacts environnementaux sur les fonds marins et la faune marine. Le prochain test, prévu pour l’hiver 2026-2027, mettra en œuvre une unité Adélie remise à neuf et améliorée – rebaptisée Gentoo par référence au manchot papou – conçue pour permettre une importante production d’énergie.
L’entreprise développe par ailleurs un générateur commercial plus puissant, de 2 mégawatts, en vue de sa première mise en oeuvre commerciale, prévue en 2027 dans le royaume des Tonga. Cet État insulaire polynésien, situé dans le sud de l’océan Pacifique, alimente son réseau électrique principalement grâce à du diesel importé, dont le prix a considérablement augmenté depuis le début du conflit au Moyen-Orient.
Source : ARS Technica.
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I have dedicated a post 18 July 2024) to Axial Seamount, a submarine volcano located about 482 km off the coast of Oregon. It is a shield volcano structure, similar to those found in Hawaii.
By March 2024, the seamount was showing significant inflation and local scientists feared an eruption. The rise in inflation was accompanied by an increase in seismic activity. Volcanologists said that an eruption might occur between 2025 and 2026, but they admitted the unpredictability of volcanic activity. Actually, no eruption has occurred yet.
Despite the eruptive risk, researchers have just made on Axial Sealount the world’s first demonstration of a subsea geothermal power plant. It generated less than 10 seconds of net-positive electricity but showed the technical feasibility of tapping another form of renewable energy underwater.
Endurance Energy, the Seattle-based startup behind the effort, aims to eventually commercialize subsea geothermal power for Pacific island nations and other customers looking for alternatives to importing expensive fossil fuels.
Tapping geothermal power on the seafloor face many different challenges from land-based geothermal projects, which can also add up to higher installation and operational costs.
Endurance Energy’s deployment required a subsea lander drill to deploy from the ship Ocean Guardian and drill two holes in the seafloor at a depth of about 1,524 meters.
Both drilled holes started venting hot hydrothermal fluid at a temperature of about 260° C. The Endurance Energy team proceeded to case and cement the second hole before installing a valve to create a well. Next, the company deployed its 100-kilowatt power plant – named Adélie – designed to vaporize incoming hydrothermal fluid to spin a turbine and drive an electric generator. A remotely operated submersible was used to help connect the power plant to the newly drilled well.
Adélie also connected to Endurance Energy’s Seattle command center by plugging into a 900-kilometer network of undersea fiber-optic and electric cables that provides both power and connectivity to scientific sensors on the seafloor.
Everything was then ready for the Adélie power test. But a major hitch soon arose : the drilled well extending16 meters down into the seafloor was not delivering enough of the hydrothermal fluid to run the power plant.
The test well was also just 5 centimeters wide, compared to oil, gas, and onshore geothermal wells that typically have casings 50 to 90 centimeters across. Endurance Energy plans to avoid this issue in the future by drilling deeper wells to access more fluid. The company’s current lander drill can reach about 80 meters, which would be five times deeper than the initial test well.
To try running the Adélie power plant anyway, the team redeployed it to a nearby natural vent where hydrothermal fluid was already flowing out at about 281° C. Over nearly half a minute, the power plant turbine reached about 26,000 rpm and enabled the generator to produce 60 watt-hours of electricity. The power plant also became net-positive by producing more electricity than it consumed for about 8.7 seconds. It produced a median of about 2 kilowatts of net power and peaked at 16.5 kilowatts of net power.
But then a software issue brought the power run to a halt and the power plant was stopped as a safety precaution. When the team was restarting the power plant, a power cable feeding the refrigerant pump also failed, which ended the trial run, although Endurance Energy already plans to use the experience to improve how it builds and tests subsea cables.
Placing the geothermal plant on top of a natural hydrothermal vent was a one-time test for purely research and demonstration purposes. Endurance Energy plans taking steps to reduce potential environmental impacts on the seafloor and marine life.
The company’s next trial run planned for the winter of 2026 – 2027 will involve a refurbished and upgraded Adélie, renamed Gentoo, that will aim to sustain higher power generation.
The company is also developing a larger 2-megawatt commercial generator for its first planned commercial deployment with the Kingdom of Tonga in 2027. The Polynesian island nation in the South Pacific Ocean runs its power grid primarily on imported diesel fuel, which has significantly increased in price since the Middle East conflict.
Source : ARS Technica.
