Catégorie : Islande

Géothermie, l’énergie du futur ? // Is geothermal the energy of the future ?

L’Islande est connue pour ses faibles émissions de gaz à effet de serre, en grande partie grâce à l’énergie géothermique produite sur plus de 30 sites volcaniques qui alimentent également ses célèbres sources chaudes. L’utilisation par l’Islande de la géothermie pour le chauffage et d’un mélange de géothermie et d’hydroélectricité pour l’électricité lui a permis d’avoir de la chaleur et de l’électricité à des prix abordables, sans être impactée par le hausse du prix du gaz naturel comme ce fut la cas pour le reste de l’Europe suite à l’invasion de l’Ukraine par la Russie.
À l’heure actuelle, l’énergie géothermique représente moins de 1 % de la production d’électricité aux États-Unis. Contrairement à l’éolien et au solaire, qui ne produisent de l’énergie que dans certaines conditions, l’énergie géothermique est beaucoup plus constante. Les sources d’énergie éolienne et solaire doivent être complétées par des centrales qui brûlent du charbon ou du gaz. La géothermie n’a pas ce problème. En revanche, le coût de son exploitation peut être élevé dans les endroits qui nécessitent un forage profond. En 2021, un kilowattheure d’électricité généré par la géothermie coûtait en moyenne 3,991 dollars dans les pays du G20, contre 0,857 dollars pour l’énergie solaire et 1,325 dollars pour l’éolien terrestre.
Les progrès technologiques récents, tels que les systèmes EGS peuvent résoudre ce problème. [Remarque personnelle : EGS est l’abréviation de Enhanced Geothermal System, traduit littéralement par système géothermique amélioré, mais EGS est couramment utilisé sous l’appellation française ‘principe des systèmes géothermiques stimulés’ ou encore ‘géothermie profonde des réservoirs’ que nous utiliserons ici]. Dans un EGS, comme dans un puits de fracturation hydraulique, un fluide est injecté profondément sous terre, provoquant l’ouverture de fractures dans la roche, ce qui permet au fluide chaud de remonter vers la surface. En juin 2022, le Département Américain de l’Energie a annoncé un investissement de 165 millions de dollars dans la recherche et le déploiement de l’énergie géothermique. Le secteur privé prend également des mesures timides en matière d’énergie géothermique et un grand nombre de jeunes entreprises ont levé des millions de dollars en capital.
En janvier 2022, une entreprise danoise a signé un accord pour développer la plus grande centrale de chauffage géothermique de l’Union européenne. Des entreprises islandaises développent actuellement des projets de chauffage et d’énergie géothermiques dans d’autres pays. Dans le cadre d’un partenariat entre l’islandais Orka Energy Holding et le chinois Sinopec, la province chinoise de Xiong, qui compte 390 000 habitants, est en train de se convertir à la géothermie pour le chauffage résidentiel. Des puits d’environ 1 500 à 1 900 mètres de profondeur font remonter de l’eau à 70°C qui sert à chauffer les habitations. Dans cette région où les familles brûlaient auparavant du charbon pour se chauffer, le résultat est une réduction spectaculaire des émissions de carbone et de brouillard. Orka et la société islandaise Mannvit construisent également des centrales électriques qui produiront de l’électricité à partir de la géothermie dans des pays comme la Slovénie et la Hongrie.
Aux États-Unis, la géothermie représente 6 % de l’électricité produite en Californie et 10 % dans des états comme le Nevada. Hawaii, l’Utah, l’Oregon et l’Idaho qui ont également des centrales géothermiques. Comme en Islande, où 27 % de l’électricité et du chauffage de 90 % des foyers proviennent de la géothermie, ces États de l’ouest américain ont une activité volcanique qui fait remonter la chaleur près de la surface de la Terre. Cela rend la géothermie plus économiquement viable que dans la moitié Est des États-Unis où la chaleur est enfouie plus profondément sous terre.
Les détracteurs de la géothermie attirent l’attention sur les problèmes techniques liés au forage profond. Certaines sociétés espèrent faciliter le forage profond grâce à l’EGS, qui pourrait permettre un essor géothermique similaire à la fracturation hydraulique. Cette dernière a transformé l’extraction du pétrole et du gaz, mais pour le moment le coût de cette technologie reste trop élevé dans le secteur géothermique. On s’attend toutefois à ce qu’au cours de la prochaine décennie, l’intensification de la recherche et du développement dans le domaine de l’EGS réduise suffisamment les coûts pour rendre l’énergie géothermique économiquement compétitive.
En Oregon, la société AltaRock a mis en place un projet de démonstration sur le volcan Newberry qui permet de faire remonter de l’eau à plus de 400°C à 4 200 m sous terre. A 374°C, l’eau atteint l’état supercritique auquel elle s’écoule avec la facilité du gaz tout en gardant la densité d’énergie d’un liquide. Pour obtenir une eau aussi chaude dans des États comme celui de New York, il faudrait descendre de 6 000 ou 9 000 mètres de profondeur. AltaRock travaille actuellement en laboratoire avec la société Quaise Energy sur l’utilisation de la technologie des ondes millimétriques. (voir ma note du 27 décembre 2022 à ce sujet)
Les sceptiques font d’autre part remarquer que les systèmes de géothermie profonde rencontreront de nombreux obstacles techniques. Il y aura de l’eau qui s’échappera dans les fractures de la roche, le besoin de matériaux capables de résister à des températures extrêmement élevées et le fait que les nouvelles techniques opérationnelles dans une zone ne le seront pas forcément partout, étant donné la variabilité de la géologie à travers le pays.
Il y a aussi les obstacles politiques et économiques potentiels, tels que les objections de la population locale qui – comme pour la fracturation hydraulique – peuvent s’inquiéter des séismes qui pourraient être déclenchés par l’injection de liquide à l’intérieur de la Terre. Il y a aussi des coûts élevés que les distributeurs d’électricité devraient supporter, comme l’acheminement des lignes de transmission vers les sites des futures centrales géothermiques et le fait qu’un processus à forte consommation d’eau peut ne pas être réalisable dans les zones affectées par la sécheresse et le manque d’eau.

Néanmoins, les compagnies pétrolières et gazières sont de plus en plus intéressées. Elles possèdent la technologie et le savoir-faire pour effectuer des forages profonds. De plus, cette technologie a évolué et s’est développée, et peut être directement appliquée à la géothermie.
Source : Yahoo Actualités.

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Iceland is known for its low greenhouse emissions thanks in part to its reliance on clean, geothermal energy derived from the more than 30 active volcanic systems that also power its famous hot springs. Iceland’s use of geothermal for heating and a mix of geothermal and hydropower for electricity has given it uninterrupted access to affordable heat and power, insulating its economy from the natural gas price shocks being felt by the rest of Europe since Russia’s invasion of Ukraine.

At present, geothermal energy accounts for less than 1% of the U.S. electricity portfolio. Unlike wind and solar energy, which do not produce as much energy in certain conditions, geothermal energy is much more constant. Wind and solar power sources need to be complemented with complementary plants which burn coal or gas. Geothermal does not have that problem. Yet the cost of tapping it can be expensive in places that require extensive digging. In 2021, a kilowatt hour of electricity generated by geothermal cost an average of $3,991 in G20 countries, compared to $857 for utility-scale solar power and $1,325 for on-shore wind

Recent technological advances, such as Enhanced Geothermal Systems (EGS) may solve that problem. In an EGS, much as in a fracking well, fluid is injected deep underground, causing fractures to open in the rock, which allows hot fluid to rise from far below. In June 2022, the U.S. Department of Energy (DOE) announced a $165 million investment in geothermal energy research and deployment. The private sector is also taking tentative steps into geothermal energy. A slew of geothermal energy startups have each raised millions of dollars in capital.

In January 2022, a Danish company signed an agreement to develop the largest geothermal heating plant in the European Union, and Icelandic companies are currently developing geothermal heating and energy projects in other countries. Under a partnership between Iceland’s Orka Energy Holding and China’s Sinopec, the 390,000-person Chinese county of Xiong is being converted to geothermal for residential heating. Wells roughly 1,500 to 1,900 meters deep bring up water at 70°C that is used to heat homes. In an area where families previously burned coal for heat, the result has been a dramatic cut in carbon emissions and smog. Orka and the Icelandic firm Mannvit are also building power plants that will produce electricity from geothermal in countries including Slovenia and Hungary.

In the U.S., geothermal accounts for 6% of the electricity produced in California and 10% in Nevada. Hawaii, Utah, Oregon and Idaho have geothermal plants as well. Like Iceland, where 27% of the electricity and heating in 90% of homes comes from geothermal, these western states have volcanic activity that brings heat close to the Earth’s surface. That makes geothermal more economically viable than in the eastern half of the U.S., where heat is buried deeper underground.

Skeptics of geothermal’s potential note the technological challenges to drilling deeper. Some energy companies hope to facilitate deeper drilling through EGS, which offers the possibility of a geothermal boom similar to the way fracking has transformed oil and gas extraction, but at the moment the cost is higher than other ressources. It is expected that over the next decade or so, increased research and development in EGS will bring the cost down enough to make geothermal energy economically competitive.

In Oregon, AltaRock is building a demonstration project at the Newberry Volcano to bring up water of more than 400°C from 4,200 m below ground. At 374°C, water reaches the supercritical state at which it flows with the ease of gas but carries the energy density of a liquid. Bringing up water that hot in states like New York would require going 6,000 to 9,000 meters below ground. AltaRock is currently working in a laboratory with the Quaise Energy company on using millimeter wave technology. (see my post of December 27th, 2022)

Skeptics point out that Enhanced Geothermal Systems will have plenty of technical obstacles. There will be water escaping into the rock cracks, the need for materials that can withstand incredibly high temperatures, and the fact that new techniques that work in one area may not apply everywhere, given the variability in geology around the country.

Then there are the potential political and economic roadblocks, such as objections of nearby residents who – like for fracking – may worry about earthquakes that could be triggered by injecting liquid into the Earth. There are also steep costs that utilities would have to bear, such as bringing transmission lines to the sites of future geothermal power plants and the fact that a water-intensive process may not be feasible in areas with water scarcity.

Nonetheless, oil and gas companies are increasingly interested. They have the technology and know-how to drill deep below the ground. Moreover, this technology has evolved and grown, and can be directly applied to geothermal power.

Source : Yahoo News.

Photos: C. Grandpey

Pour une meilleure sécurité sur la plage de Reynisfjara (Islande) // For a better safety at Reynisfjara Beach (Iceland)

Comme de nombreux touristes européens visitent l’Islande, j’ai attiré l’attention à plusieurs reprises sur les dangers de la plage de Reynisfjara dans le sud de l’île. Au cours des derniers mois, plusieurs accidents se sont produits, impliquant des visiteurs imprudents qui n’ont pas prêté attention aux mises en garde affichées à l’entrée de la plage.
J’ai expliqué dans plusieurs articles que de puissantes vagues et des lames de fond peuvent mettre les touristes en danger. Au début de l’été 2022, cinq d’entre eux avaient perdu la vie sur la plage de Reynisfjara depuis 2013.

Face à ces drames, une réunion de concertation a eu lieu parmi les autorités compétentes l’été dernier afin de mieux assurer la sécurité des visiteurs. A l’issue de la réunion, il a été décidé l’installation d’une signalisation d’information sur la plage. En plus des panneaux existants, une chaîne de 300 mètres de long a été tendue le long du parking afin de guider les visiteurs le long d’un chemin les obligeant à passer devant les panneaux. Des caméras ont été installées sur un mât sur le point haut de la plage. elles enverront en direct des images de la plage aux autorités policières de Selfoss.
Le nouvel ensemble de panneaux rédigés en trois langues vise à rendre l’information accessible et intéressante. On peut y lire ce qui est autorisé sur la plage, plutôt que de souligner ce qui est interdit. On remarque en particulier :
1) un panneau lumineux qui relaie les informations fournies par le système islandais de prévision des vagues;
2) trois grands panneaux informatifs dont l’un met en évidence les dangers du ressac;
3) six panneaux de signalisation ont également été installés.
A noter également que la plage de Reynisfjara ne sera jamais fermée au public. La plage sera divisée en zones, qui serviront à guider les visiteurs en fonction des conditions : un feu jaune clignotant indique que les visiteurs ne doivent pas entrer dans la zone jaune, et un feu rouge clignotant indique que les visiteurs ne doivent pas entrer dans la zone rouge, la plus proche du rivage. Les visiteurs sont invités à rester sur la partie haute de la plage où ils seront en sécurité pour admirer le paysage.
Aucun secouriste ne sera présent, au moins pour le moment. Cependant, il se pourrait que les secouristes fassent partie de la prochaine étape et soient présents les jours où les conditions de mer seront mauvaises avec le feu clignotant rouge. Afin de financer de telles mesures, les propriétaires fonciers percevraient une redevance; autrement dit, la plage deviendrait payante.
Les autorités islandaises espèrent que les nouvelles mesures de sécurité permettront aux visiteurs de la plage d’être davantage conscients des dangers et de se comporter en conséquence. Malgré tout, des panneaux, aussi bien conçus soient-ils, n’empêcheront personne de s’aventurer trop près des vagues. Leur seul but est de maintenir la plupart des visiteurs dans une zone sûre.
Source : médias d’information islandais.

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As many Europezn tourists are visiting Iceland, I have drawn attention several times to the dangers at Reynisfjara beach in southern Iceland. In the past months, sevral accidents happened, involving careless visitors who did not pay attention to the warnings posted at the beach entrance.

I have explained in several posts that the waves can creep quickly upon travellers and put them at risk. As of last summer, five travellers had died on Reynisfjara beach since 2013. In response to these tragedies, a consultation team was established last summer in order to better ensure the safety of visitors. The consultation team recommended the installation of informatory signage on the beach, which has now been installed. In addition to the signs, a 300-metre-long chain has been strung along the parking lot, guiding visitors along a path and past the signs. Cameras, which have been installed on a mast on the beach ridge, will also stream live video from the beach to the police authorities in Selfoss.

A set of signs is aiming to make the information accessible and interesting, explaining what can be done in the area, as opposed to simply highlighting what is prohibited :

1) One illuminated sign which relays information from the Icelandic wave-prediction system;

2) three big informatory signs, one of which highlights the dangers of the undertow; and

3) six guiding signs have been installed.

It should also be noted that the Reynisfjara beach will never be closed to the public. Instead, the beach will be divided into zones, which will serve to guide visitors based on conditions: a flashing yellow light indicates that visitors should not enter the yellow zone, and a flashing red light indicates that visitors should not enter the red zone (i.e. not past the illuminated sign). Visitors are encouraged to stay on the beach ridge, which affords a safe view of the beautiful scenery.

No lifeguards will be employed at this time. However, they might prove a logical next step during those days when conditions are labelled ‘red.’ In order to finance such measures, landowners would need to collect fees from visitors.

Lastly, the parties affiliated with the consultation team hope that the new safety measures will mean that visitors to the beach will become more mindful of hazards and behave accordingly. Signs, no matter how well designed, will not stop anyone from venturing near the tide; they are, however, useful in keeping most visitors within a safe zone.

Source: Icelandic news media.

Vagues traitresses sur la plage de Reynisfjara (Photo: C. Grandpey)

Des panneaux montraient déjà le danger (Photo: C. Grandpey)

Nouveaux panneaux et feux de signalisation (Source: Iceland Tourist Board)

Volcans du monde // Volcanoes of the world

Voici quelques informations sur l’activité volcanique dans le monde.

Le mont Cerberus, un volcan situé sur l’île Semisopochnoi (Aléoutiennes / Alaska) va changer de nom. Ce sera désormais le Mont Young en l’honneur de Don Young, député républicain au Congrès, disparu en mars 2022 à l’âge de 88 ans. La Chambre des Représentants a adopté à l’unanimité un projet de loi allant dans ce sens. La délégation de l’Alaska au Congrès a déclaré que le volcan était un hommage approprié à Don Young qui était le doyen de la Chambre.
Lisa Murkowski, sénatrice républicaine de l’Alaska, a déclaré : « J’ai connu son côté le plus doux, mais aussi le plus explosif. Nous avons cherché quelque chose qui puisse convenir. Nous nous sommes tournés vers les montagnes, en particulier celles qui continuent à faire exploser leur sommet en ce moment. » Don Young a également contribué à une législation qui a permis la construction de l’oléoduc trans-Alaska.
Source : Anchotage Daily News.

A côté de cela, les émissions de cendres ont repris dans le cratère nord actif du mont Cerberus. Des dépôts de cendres ont été observés sur la neige fraîche sur les flancs du volcan. Aucun panache de cendres n’est visible sur les images des caméras, ni sur les images satellite, mais un panache de vapeur s’élève du cratère actif. L’AVO a relevé la couleur de l’alerte aérienne à ORANGE et le niveau d’alerte volcanique à WATCH (Vigilance).

Source: AVO

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Les caméras de surveillance du Stromboli (Sicile) ont permis d’observer un débordement de lave de la zone du cratère Nord. Le phénomène a commencé à 20 h 18 (UTC) le 26 décembre 2022 et a été précédée d’une intense activité de spattering. La lave emprunte le chenal creusé par l’activité du 9 octobre dernier, mais l’écoulement semble marquer le pas.
Au cours des 24 heures qui ont suivi ce débordement, l’amplitude moyenne du tremor volcanique a montré une légère baisse tout en restant dans des valeurs moyennes.
Source : INGV.

 

Caméra thermique de l’INGV le 27 décembre 2022

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Les bouches éruptives à la base NE du cratère SE de l’Etna (Sicile), dans la Vallée del Leone à environ 2 800 m d’altitude, continuent d’alimenter des coulées de lave. Le champ de lave actif présente une superposition de coulées qui s’étendent dans la Valle del Leone et la Valle del Bove. Le 25 décembre 2022, la coulée de lave la plus active était descendue à 2 150 m d’altitude.
Source : INGV.

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L’activité éruptive se poursuit sur le volcan sous-marin Ahyi (îles Mariannes / USA). Les capteurs hydrophones détectent quotidiennement des signaux pouvant indiquer des explosions. Un panache sous-marin est visible sur les images satellites. La couleur de l’alerte aérienne reste au Jaune et le niveau d’alerte volcanique est maintenu à Advisory (surveillance conseillée).
Source : USGS.

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Le 24 décembre 2022, un séisme volcano-tectonique a été enregistré sur le Villarrica (Chili). Il a été suivi d’une intensification de l’activité strombolienne. Des explosions ont projecté des matériaux jusqu’à 400 m sur le flanc SO. Le niveau d’alerte reste au Jaune et le public est averti que des matériaux peuvent être éjectés jusqu’à 500 m du cratère.
Source : SERNAGEOMIN.

Activité éruptive sur le Villarrica (Crédit photo: SERNAGEOMIN)

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Un séisme de M 3,1 a été enregistré sur le Grímsvötn (Islande) vers 4h30 (heure locale) le 27 décembre 2022. C’est le séisme le plus significatif depuis le 2 août 2021, lorsqu’un événement de M 3,8 a été détecté sur le volcan. La région est de plus en plus active depuis deux crues glaciaires survenues sur le Grímsvötn en 2022. Cependant, il n’y a pas d’activité volcanique dans la région.
La dernière éruption du Grímsvötn s’est produite en 2011.
Source : IMO.

Crédit photo: IMO

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L’activité reste globalement stable sur les autres volcans.

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Ces informations ne sont pas exhaustives. Vous en trouverez d’autres (en anglais) en lisant le bulletin hebdomadaire de la Smithsonian Institution :
https://volcano.si.edu/reports_weekly.cfm

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Here is some news about volcanic activity around the world.

Mount Cerberus, a volcano on Semisopochnoi Island (Aleutians / Alaska) will be named mount Young after the late Alaska Republican Congressman Don Young. The U.S. House of Representatives passed a bill in this way. Alaska’s congressional delegation said the volcano is an appropriate tribute to the congressman who died in March 2022 at age 88 while serving as dean of the House.

Republican U.S. Senator Lisa Murkowski said : “I’ve known his softer side, and certainly his gruff and more explosive side, so as we were looking for something that might be fitting, we looked not only at mountains but we looked at mountains that continue to blow their top to this very day.” Don Young contributed to a legislation that allowed the building of the trans-Alaskan pipeline.

Source : Anchotage Daily News.

Ash emissions have resumed at the active north crater of Mount Cerberus. Minor ash deposits on the flanks of thge volcano were observed on fresh snow. No ash plumes have been observed in web camera or satellite imagery, but a persistent steam plume is rising from the active crater. The Alaska Volcano Observatory has raised the Aviation Color Code to ORANGE and Volcano Alert Level to WATCH.

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Surveillance cameras at Stromboli (Sicily) qhowed a lava overflow from the North crater. The phenomenon began at 8:18 p.m. (UTC) on December 26th, 2022 and was preceded by intense spattering.Lava travels down the channel dug by tha 9 October activity, but the flow seems to be declining.
During the 24 hours following this overflow, the average amplitude of the volcanic tremor showed a slight decrease while remaining at medium values.
Source: INGV.

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The vents at the NE base of Mt Etna’s SE Crater (Sicily), in the Valle del Leone at about 2,800 m elevation, continue to feed lava flows. The active flow field consists of overlapping lava flows that expand into the Valle del Leone and the Valle del Bove. By December 25th, 2022, the most active lava flow had descended to 2,150 m elevation.

Source : INGV.

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Unrest continues to be detected at Ahyi Seamount (Mariana islands / USA). Hydrophone sensors detect daily signals that possibly indicate explosions. An underwater plume is visible in satellite images. The Aviation Color Code remains at Yellow and the Volcano Alert Level remains at Advisory.

Source : USGS.

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On December 24th, 2022, a volcano-tectonic earthquake at Villarrica (Chile) was followed by increased Strombolian activity. Explosions ejected material as far as 400 m onto the SW flank. The Alert Level remains at Yellow and the public is warned that material could be ejected within 500 m from the crater.

Source : SERNAGEOMIN.

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An M 3.1 earthquake hit Grímsvötn (Iceland) at about 4:30 (local time) on December 27th, 2022. It was the biggest earthquake since August 2nd, 2021 when an M 3.8 event was detected on the volcano. The area has been increasingly active after two glacial floods occurred in Grímsvötn in the past year. However, there is no volcanic activity in the area.

The last eruption in Grímsvötn occurred in 2011.

Source : IMO.

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Activity remains globally stable on other volcanoes.

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This information is not exhaustive. You can find more by reading the Smithsonian Institution’s weekly report:

https://volcano.si.edu/reports_weekly.cfm

La géothermie avec de nouveaux forages à très grande profondeur // Geothermal energy with new very deep drillings

L’immense potentiel d’énergie géothermique qui sommeille sous la surface de la Terre ne demande qu’à être exploité pour chauffer les maisons ou produire de l’électricité, comme cela se fait en Islande où cette énergie est convertie en électricité grâce à la force de la vapeur. Portée à haute température dans des réservoirs géothermiques ou les aquifères dans la croûte terrestre, l’eau se transforme en vapeur qui fait ensuite tourner des turbines qui activent un générateur produisant de l’électricité. Lorsque la vapeur redevient de l’eau, elle est renvoyée dans sol et le cycle recommence. En bref, l’énergie géothermique a, en théorie, le potentiel de fournir une énergie propre au monde entier.
Pour puiser cette puissance naturelle, les ingénieurs devront inventer de nouvelles stratégies pour forer jusqu’à 20 kilomètres de profondeur à l’intérieur de la Terre. Quaise Energy, une start-up rattachée au Massachusetts Institute of Technology (MIT) pense avoir la solution avec le forage à ondes millimétriques. Les scientifiques pensent que la technologie peut vaporiser suffisamment de roche pour créer les puits de forage les plus profonds au monde. Ils pourront ainsi récolter l’énergie géothermique à grande échelle pour satisfaire la consommation humaine sans avoir besoin de combustibles fossiles.
L’énergie géothermique est pratiquement illimitée, mais elle est actuellement sous-utilisée. Selon l’Agence Internationale de l’Energie, la production d’électricité géothermique n’a augmenté que d’environ 2 % en 2020 avec une capacité supplémentaire de 200 mégawatts, ce qui représente une baisse significative par rapport à la croissance enregistrée au cours des cinq années précédentes. À titre de comparaison, une centrale au charbon classique a une capacité d’environ 600 MW.
Pour atteindre zéro émission nette d’ici 2030, la production mondiale d’énergie géothermique devrait augmenter de 13 % chaque année entre 2021 et 2030, soit environ 3,6 gigawatts de capacité. Pour y parvenir, il faudra un meilleur accès à l’eau ultra-chaude qui se trouve à très grande profondeur. C’est le but recherché avec le forage à ondes millimétriques.
Actuellement, le puits de forage le plus profond au monde est le Kola Superdeep Borehole en Russie, près de la Norvège. Résultat d’un projet remontant à l’Union Soviétique, il s’agissait de forer le plus profond possible dans la croûte terrestre, qui fait en moyenne environ 30 kilomètres d’épaisseur sous les continents. Au final, ce puits n’atteint que 12,1 kilomètres dans la croûte et il a fallu 20 ans pour le réaliser car les équipements conventionnels, tels que les foreuses mécaniques, ne peuvent pas gérer les conditions rencontrées à une telle profondeur.
La nouvelle technologie mise au point par Quaise Energy, conçue pour perforer la roche avec des ondes millimétriques, pourrait être une solution. En remplaçant les forets conventionnels par des ondes millimétriques générées par une machine baptisée gyrotron, il est possible de faire fondre puis de vaporiser la roche. Un gyrotron dispose d’une puissante source de faisceaux, comme les lasers, mais avec une gamme de fréquences différente. Il a fallu plus de 15 ans à la start-up pour développer la technologie en laboratoire, et démontrer finalement que les ondes millimétriques pouvaient forer le basalte. La technologie devrait permettre de creuser à 20 kilomètres de profondeur, là où les températures atteignent plus de 480 degrés Celsius.
Le projet devrait débuter par une conception hybride, utilisant d’abord la technologie de forage rotatif conventionnelle développée par les industries pétrolières et gazières pour perforer les couches de surface de la Terre. C’est alors que l’on utilise les ondes millimétriques à haute puissance. La première plate-forme de forage hybride à grande échelle devrait être opérationnelle d’ici 2024. D’ici 2026, le premier système géothermique prévu pour produire 100 mégawatts d’énergie thermique fonctionnera à partir de quelques puits de forage. D’ici 2028, le nouveau système devrait commencer à remplacer les centrales à combustibles fossiles par des centrales géothermiques.
Grâce aux températures élevées atteintes à très grande profondeur, la nouvelle technologie produit de la vapeur très proche de la température à laquelle fonctionnent les centrales électriques au charbon et au gaz d’aujourd’hui. Ainsi, il sera possible de remplacer 95 à 100 % de l’utilisation du charbon en développant un champ géothermique et en produisant de la vapeur à partir des profondeurs de la Terre.
Il reste encore beaucoup à faire pour développer pleinement la nouvelle technologie. Les scientifiques doivent mieux comprendre les propriétés des roches à grande profondeur et faire progresser la chaîne d’approvisionnement des gyrotrons qui produisent les ondes millimétriques. De plus, l’équipement devra être produit en quantité et avec une conception robuste adaptée à l’environnement des forages.
Viennent ensuite des défis techniques supplémentaires, tels que la technique d’élimination des matériaux remontés lors du forage et la nécessité de maintenir les puits stables et ouverts une fois le forage terminé.
Au moment où les sources d’énergie géothermique plafonnent à travers le monde parce que les méthodes de forage conventionnelles sont inadaptées pour gérer des profondeurs supérieures à 120 mètres, le Département américain de l’Energie a octroyé à Quaise Energy une subvention pour accélérer les expériences avec un gyrotron plus puissant, et continuer à améliorer les capacités de vaporisation.
Source : Yahoo Actualités, Popular Mechanics.

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The vast geothermal energy locked below Earth’s surface is just waiting to be tapped to heat the houses or to produce electricity, as this is done in Iceland where it is converted to electricity through steam. As water is heated in geothermal reservoirs or aquifers in Earth’s crust, steam is created, which then turns turbines that activate a generator, ultimately spitting out electricity. When the steam becomes water again, it’s returned to the ground so it can go through the cycle all over again. In short, it has the potential to provide clean energy to the entire world.

To tap into this natural power, engineers must devise a new strategy for drilling 20 kilometers into Earth, deep into rock. An MIT spinoff company believes it has the answer: millimeter wave drilling. Scientists believe the technology can vaporize enough rock to create the world’s deepest holes and harvest geothermal energy at scale to satisfy human energy consumption without the need for fossil fuels.

Although geothermal energy is a nearly limitless form of sustainable energy production, it is currently being underutilized. According to the International Energy Agency, geothermal electricity generation grew only about 2 percent in 2020 with an added 200 megawatts of capacity, a marked fall from the growth seen in the previous five years. As a comparison, a typical coal plant has about 600 MW of capacity.

To reach net-zero emissions by 2030, global geothermal energy production needs to increase by 13 percent each year between 2021-2030, or about 3.6 gigawatts of capacity. For that to happen, we need better access to this ultra-hot water from Earth’s core. It is hoped that millimeter wave drilling will do the job.

Currently, the world’s deepest drilled hole is the Kola Superdeep Borehole in Russia near Norway. A project of the Soviet Union, it was an attempt to drill as deeply as possible into Earth’s crust, which is on average about 30 kilometers thick beneath continents. But this hole reaches just 12.1 kilometerrs into the crust and took 20 years to complete because conventional equipment, such as mechanical drills, can’t handle the conditions at those depths.

The MIT new technology, designed to blast rock with millimeter waves, might be a solution. By replacing conventional drill bits with millimeter wave energy, powered by a gyrotron machine, it is possible to melt and then vaporize the rock to create many of these deep holes. A gyrotron features a powerful beam source, like lasers, but with a different frequency range. It took MIT over 15 years to develop the general technique in a lab, eventually demonstrating the millimeter waves could drill holes in basalt. The technology is expected to reach 20 kilometers into the ground, where temperatures reach over 480 degrees Celsius.

The plan is to usher in a hybrid design, first using conventional rotary drilling technology developed by the oil and gas industries to cut through Earth’s surface layers. Then, once crews reach the basement rock, they switch over to high-power millimeter waves. The first full-scale hybrid drilling rig will be operational by 2024. By 2026, the first geothermal system, rated to 100 megawatts of thermal energy, will be operating from a handful of wells. By 2028, ithe new system is likely to start replacing fossil fuel-powered energy plants with geothermal plants.

At these high temperatures, the new technology is producing steam very close to, if not exceeding, the temperature that today’s coal and gas-fired power plants operate at. So, it will be possible to replace 95 to 100 percent of the coal use by developing a geothermal field and producing steam from the Earth.

There is still a lot to do to fully develop the new technology. Scientists need to better understand rock properties at great depth and advance the supply chain for gyrotrons, the linear-beam vacuum tubes that produce the millimeter waves.The equipment must be produced in quantity and with a robust design suitable for a field environment.

Then come some additional engineering challenges, such as the proper removal technique for the ash created during the borehole drilling, and the need to keep the bored holes stable and open once completed.

With geothermal energy sources plateauing across the world because conventional drilling methods proved impractical to handle the hotter and harder crusts much deeper than the shallow depths of 120 meters, the United States Department of Energy has offered the MIT department a grant to increase the experiments with a larger gyrotron to continue improving the vaporizing abilities.

Source: Yahoo News, Popular Mechanics.

Vue du gyrotron (Source: Encyclopaedia Britannica)