Catégorie : Science

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai : l’éruption de tous les records (2ème partie)  // The eruption of all records (part 2)

L’éruption du 15 janviers 2022.

Une puissante éruption a de nouveau eu lieu sur le volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai le 15 janvier 2022. Le panache de cendre et de gaz s’est élevé à environ 16,7 km au-dessus du niveau de la mer, selon le VAAC de Wellington. Il s’est étendu de manière concentrique sur une distance d’environ 130 km par rapport au volcan, créant un panache de 260 km de diamètre. Selon le service géologique des Tonga, l’éruption a duré plus de 12 heures. C’est la plus importante observée depuis décembre 2021.

Source: Tonga Services

Tsunami.

Des vagues de tsunami de 83 cm ont été observées par des jauges à Nuku’alofa et des vagues de 60 cm ont été enregistrées à Pago Pago, la capitale des Samoa américaines. Une alerte tsunami a été émise pour toutes les îles des Tonga; il a été conseillé aux habitants de s’éloigner de la côte. Le tsunami a détruit des villages et coupé les communications dans l’archipel des Tonga et ses 105 000 habitants. Trois personnes ont été tuées. Ce bilan est faible car la population est bien préparée pour faire face à un tsunami. Les habitants sont même probablement parmi les mieux préparés pour affronter les catastrophes naturelles, avec des années d’exercices tsunami: C’est pourquoi de nombreuses personnes ont su se réfugier sur des endroits plus élevés.

La vague de tsunami a provoqué une marée noire au Pérou lorsqu’un pétrolier battant pavillon italien a déversé 6 000 barils de pétrole dans l’océan Pacifique, près de la raffinerie de La Pampilla dans la banlieue de Lima. Le pétrolier déchargeait sa cargaison à La Pampilla lorsque la connexion entre le navire et le terminal s’est rompue.

Une particularité de la vague de tsunami est sa hauteur. D’après une étude récente publiée dans la revue Ocean Engineering, elle aurait atteint une hauteur de 90 mètres à son point de départ, soit environ neuf fois la hauteur du tsunami qui a frappé les côtes du Japon le 11 mars 2011, avec à la clé la catastrophe à la centrale nucléaire de Fukushima. Un autre puissant tsunami a également frappé le Chili en 1960. Que ce soit au Japon ou au Chili, la hauteur initiale de la vague a été estimée à une dizaine de mètres, autrement dit rien en comparaison de celle générée lors de l’éruption du Hunga Tonga-Hunga Ha’apai.

Les tsunamis de 2011 et 1960 ont pourtant été bien plus dévastateurs et meurtriers. Plus de 18.000 personnes ont péri en 2011, alors que le tsunami du Hunga Tonga n’a causé la disparition que de quelques personnes. Les scientifiques prennent en compte plusieurs paramètres pour expliquer cette différence de bilan. Il y a la distance entre la source du tsunami et les terres, la morphologie du plancher océanique et du littoral, mais également d’autres facteurs, comme la fusion de plusieurs vagues, comme cela semble s’être produit en 2011. À l’approche des côtes, une vague de tsunami peut ainsi être soit être atténuée, ou bien amplifiée. Le volcan Hunga Tonga est situé à environ 70 kilomètres des îles Tonga. C’est probablement cette distance qui a permis d’éviter le pire.

Source : USGS

Onde de choc.

L’onde de choc générée par l’éruption a parcouru plusieurs milliers de kilomètres, a été observée depuis l’espace et enregistrée en Nouvelle-Zélande à environ 2000 km. Elle s’est déplacée à plus de 300 mètres par seconde et était si puissante qu’elle a fait résonner l’atmosphère comme le fait une cloche. C’est l’onde de choc la plus puissante depuis l’éruption du Krakatau (Indonésie) en 1883. Grâce au transfert de cette énergie de l’atmosphère vers l’océan, l’onde de choc a amplifié les vagues océaniques dans le monde entier, les a repoussées plus loin et a accéléré leur vitesse de déplacement, un phénomène pour lequel les centres d’alerte aux tsunamis se sont pas équipés. Les modèles de prévision et les systèmes d’alerte, conçus principalement pour évaluer les vagues déclenchées par les séismes conventionnels, ont été déconcertés par l’événement des Tonga et ont donc commis des erreurs.

Effets de l’éruption Source : NASA

Perturbations atmosphériques.

Plusieurs études ont indiqué que l’éruption du volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai a provoqué des perturbations à grande échelle dans l’atmosphère terrestre. En utilisant les données enregistrées par plus de 5 000 récepteurs GNSS – Global Navigation Satellite System – situés à travers le monde, les scientifiques de l’Observatoire Haystack du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et leurs collègues de l’Université arctique de Norvège ont observé des preuves d’ondes atmosphériques générées par les éruptions et de leurs empreintes ionosphériques à 300 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, et cela pendant une longue période. Ces ondes atmosphériques ont été actives pendant au moins quatre jours après l’éruption et ont fait trois fois le tour du globe. Les perturbations ionosphériques sont passées au-dessus des États-Unis six fois, d’abord d’ouest en est, puis en sens inverse. Cette éruption a été extraordinairement puissante et a libéré une énergie équivalente à 1 000 bombes atomiques de Hiroshima.
Une autre étude, menée par des chercheurs du MIT Haystack Observatory et de l’Arctic University of Norway, a été publiée le 23 mars 2022 dans la revue Frontiers in Astronomy and Space Sciences. Les auteurs pensent que les perturbations atmosphériques sont un effet des ondes de Lamb ; ces ondes, ainsi appelées d’après le mathématicien Horace Lamb, se déplacent à la vitesse du son sans grande réduction de leur amplitude. Bien qu’elles soient principalement situées près de la surface de la Terre, ces ondes peuvent échanger de l’énergie avec l’ionosphère de manière complexe. La nouvelle étude précise que « la présence dominante des ondes de Lamb a déjà été signalée lors de l’éruption du Krakatau en 1883 et à d’autres occasions. L’étude fournit pour la première fois une preuve substantielle de leurs empreintes de longue durée dans l’ionosphère à l’échelle de la planète. »

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The eruption of January 15, 2022.
A powerful eruption took place again on the Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcano on January 15th, 2022. The plume of ash and gas rose about 16.7 km above sea level, according to the Wellington VAAC. It extended concentrically over a distance of about 130 km from the volcano, creating a plume 260 km in diameter. According to the Tonga Geological Survey, the eruption lasted more than 12 hours. This was the largest eruption since December 2021.

A tsunami.
Tsunami waves of 83 cm were observed by gauges in Nuku’alofa and waves of 60 cm were recorded in Pago Pago, the capital of American Samoa. A tsunami warning was issued for all islands in Tonga; locals were advised to move away from the coast. The tsunami destroyed villages and cut communications in the Tonga archipelago and its 105,000 inhabitants. Three people were killed. This death toll is low because the population is well prepared to face a tsunami. The inhabitants are even probably among the best prepared to face natural disasters, with years of tsunami exercises: This is why many people knew how to take refuge on higher places.
The tsunami wave caused an oil spill in Peru when an Italian-flagged tanker spilled 6,000 barrels of oil into the Pacific Ocean near the La Pampilla refinery on the outskirts of Lima. The tanker was unloading its cargo at La Pampilla when the connection between the ship and the terminal broke.
A peculiarity of the tsunami wave was its height. According to a recent study published in the journal Ocean Engineering, it probably reached a height of 90 meters at its starting point, approximately nine times the height of the tsunami which hit the coasts of Japan on March 11th, 2011, with the disaster at the Fukushima nuclear plant. Another powerful tsunami also hit Chile in 1960. Whether in Japan or Chile, the initial height of the wave was estimated at ten meters, in other words nothing compared to that generated during the eruption of the Hunga Tonga-Hunga Ha’apai.
The 2011 and 1960 tsunamis, however, were far more devastating and deadly. More than 18,000 people died in 2011, while the Hunga Tonga tsunami caused the deaths of only a few people. Scientists take into account several parameters to explain this difference. There is the distance between the source of the tsunami and the land, the morphology of the ocean floor and the coastline, but also other factors, such as the merger of several waves, as seems to have happened in 2011. Approaching the coast, a tsunami wave can thus either be attenuated or amplified. The Hunga Tonga volcano is located about 70 kilometers from the Tonga Islands. It is probably this distance that made it possible to avoid the worst.

A shock wave.
The shock wave generated by the eruption traveled several thousand kilometres, was observed from space and recorded in New Zealand around 2000 km away. It moved at over 300 meters per second and was so powerful that it rang the atmosphere like a bell. It was the most powerful shock wave since the eruption of Krakatau (Indonesia) in 1883. Thanks to the transfer of this energy from the atmosphere to the ocean, the shock wave amplified the ocean waves in the world, pushed them further and accelerated their speed, a phenomenon for which the tsunami warning centers are not equipped. Prediction models and warning systems, designed primarily to assess waves triggered by conventional earthquakes, were confused by the Tonga event and therefore made mistakes.

Atmospheric disturbances.
Several studies have indicated that the eruption of the Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcano caused large-scale disturbances in the Earth’s atmosphere. Using data recorded by more than 5,000 GNSS – Global Navigation Satellite System – receivers located around the world, scientists from the Haystack Observatory at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) and their colleagues from the Arctic University of Norway have observed evidence of atmospheric waves generated by eruptions and their ionospheric footprints 300 kilometers above the Earth’s surface, and this for a long time. These atmospheric waves were active for at least four days after the eruption and circled the globe three times. Ionospheric disturbances passed over the United States six times, first from west to east, then in the opposite direction. This eruption was extraordinarily powerful and released energy equivalent to 1,000 Hiroshima atomic bombs.
Another study, conducted by researchers at MIT Haystack Observatory and the Arctic University of Norway, was published on March 23rd, 2022 in the journal Frontiers in Astronomy and Space Sciences. The authors believe that atmospheric disturbances are an effect of Lamb waves; these waves, so called after the mathematician Horace Lamb, travel at the speed of sound without much reduction in their amplitude. Although mostly located near the Earth’s surface, these waves can exchange energy with the ionosphere in complex ways. The new study states that « the dominant presence of Lamb waves was already reported during the eruption of Krakatau in 1883 and on other occasions. The study provides for the first time substantial evidence of their long-lasting footprints in the ionosphere on a planetary scale. »

Hunga Tonga-Hunga Ha’apai : l’éruption de tous les records (1ère partie)  // The eruption of all records (part 1)

Pour comprendre ce qui s’est passé le 15 janvier 2022, il est intéressant d’observer la situation au cours des semaines précédentes.

Fin décembre 2014, un volcan sous-marin est entré en éruption dans le Pacifique sud, dans le Royaume des Tonga, avec des panaches de vapeur et de cendre, ainsi que des projections de matériaux. Les panaches de cendre sont montés jusqu’à 9 kilomètres dans le ciel, occasionnant des perturbations au trafic aérien. Quand la cendre a finalement cessé de retomber en janvier 2015, la nouvelle île – qui culminait à 120 mètres de hauteur – était bien installée entre deux îles plus anciennes, et les trois édifices purent être observés par les satellites.

Crédit photo : Woods Hole Oceanographic Institution

On pensait généralement que la nouvelle île, baptisée Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, ne subsisterait que quelques mois, tandis qu’une étude de la NASA lui prévoyait une durée de vie de 6 à 30 ans.
Hunga Tonga-Hunga Ha’apai était la première île de ce type à sortir de l’océan et à persister depuis le début des observations satellitaires. C’était la troisième île volcanique « surtseyenne » à avoir émergé et persisté pendant plus de quelques mois au cours des 150 dernières années. (Surtsey a commencé à se former au cours d’une éruption explosive similaire au large des côtes islandaises en 1963.)


Vue de Hunga Tonga-Hunga Ha’apai en juin 2017 (Crédit photo: NASA)

Au cours des six premiers mois qui ont suivi l’éruption de décembre 2014, la nouvelle île était de forme relativement ovale et rattachée à l’île voisine à l’ouest. Cependant, en avril 2015, l’analyse des images satellitaires a révélé que sa forme avait radicalement changé. En mai, le rebord sud-est de la paroi interne du cratère a été emporté par les vagues du Pacifique, exposant le lac de cratère aux assauts de l’océan. À ce stade, les scientifiques de la NASA ont pensé que ce pourrait être la mort de l’île. Ce ne fut pas le cas car en juin l’imagerie satellitaire a montré qu’une barre de sable s’était formée et fermait le cratère. L’île continua à évoluer et devint plus stable à la fin de l’année 2016. Lorsque les scientifiques ont cartographié le plancher océanique en 2016, ils ont découvert une caldeira qui se cachait à 150 mètres de profondeur sous la surface de la mer. La caldeira mesurait environ 5 km de diamètre.

Source : The Conversation

Une nouvelle éruption a débuté le 19 décembre 2021 à Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, avec un panache de vapeur s’élevant jusqu’à 6 km d’altitude. L’éruption a baissé d’intensité au cours des premiers jours de janvier 2022. Plusieurs épisodes surtseyens pouvant durer jusqu’à 30 minutes se sont produits au cours des derniers jours de décembre 2021 avec des panaches de gaz, de vapeur et de cendres s’élevant parfois à 12 km d’altitude. Une décoloration de l’eau ainsi que des bancs de pierre ponce étaient visibles autour de l’île le 30 décembre et avaient déjà été observés depuis le début de l’éruption.

La naissance de l’île avait été très spectaculaire, avec de superbes cypressoïdes typiques des éruptions phréato-magmatiques. (Crédit photo : USGS)

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To understand what happened on January 15th, 2022, it is interesting to observe the situation during the prededing weeks.

At the end of December 2014, an underwater volcano erupted in the South Pacific, in the Kingdom of Tonga, with steam and ash plumes, as well as projections of material. Ash plumes rose up to 9 kilometers into the sky, causing disruption to air traffic. When the ash finally stopped falling in January 2015, the new island – which peaked at 120 meters in height – was well established between two older islands, and the three edifices could be observed by satellites.

The new island, dubbed Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, was widely thought to last only a few months, while a NASA study predicted a lifespan of 6 to 30 years.
Hunga Tonga-Hunga Ha’apai was the first such island to emerge from the ocean and persist since satellite observations began. It was the third « Surtseyan » volcanic island to have emerged and persisted for more than a few months in the past 150 years. (Surtsey began to form during a similar explosive eruption off the coast of Iceland in 1963.)

During the first six months after the December 2014 eruption, the new island was relatively oval in shape and attached to the neighboring island to the west. However, in April 2015, analysis of satellite images revealed that its shape had changed dramatically. In May, the southeast rim of the inner crater wall was washed away by Pacific waves, exposing the crater lake to the assault of the ocean. At this point, NASA scientists thought it might be the death of the island. This was not the case because in June satellite imagery showed that a sandbar had formed and was closing the crater. The island continued to evolve and became more stable at the end of 2016. When scientists mapped the ocean floor in 2016, they discovered a caldera that lurked 150 meters deep below the sea surface. The caldera was about 5 km in diameter.

An eruption began on December 19th, 2021 at Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, with a steam plume rising up to 6 km a.s.l. The eruption decreased in intensity during the first days of January 2022. Several Surtseyan episodes lasting up to 30 minutes occurred during the last days of December 2021 with plumes of gas, steam and ash sometimes rising to 12 km altitude. Discoloration of the water as well as pumice rafts were visible around the island on December 30th and had already been observed since the start of the eruption.

Voyage sur Io, la lune volcanique de Jupiter // A journey to Io, Jupiter’s volcanic moon

Galileo, la sonde spatiale de la NASA lancée le 18 octobre 1989, a acquis des images haute résolution de Io, la lune de Jupiter, le 3 juillet 1999 lors de son passage le plus proche de cette lune. L’image A en couleur ci-dessous a été acquise à une distance d’environ 130 000 kilomètres par le Solid State Imaging (SSI ) à bord de la sonde lors de sa vingt et unième orbite. Les couleurs sont proches de celles que verrait l’œil humain. La majeure partie de la surface d’Io a des couleurs pastel, ponctuées de taches noires, brunes, vertes, orange et rouges près des centres volcaniques actifs.

Image A

Une image en fausses couleurs (B) a été créée pour renforcer le contraste des différentes couleurs. La résolution améliorée révèle des unités de couleur à petite échelle qui n’étaient pas détectables sur l’image précédente et qui montrent que les laves et les dépôts de soufre sont composés de mélanges complexes.

Image B

Certains des dépôts blanchâtres aux hautes latitudes (près du haut et du bas de l’image) revêtent la transparence du givre (Image C).

 Image C

Les zones rouge vif n’étaient auparavant vues que comme des dépôts diffus. Elles apparaissent maintenant à la fois sous la forme de dépôts diffus et de caractéristiques linéaires nettes comme des fissures (Image D).

Image D

Certains centres volcaniques ont des coulées plus claires et colorées. Ce sont probablement des coulées de soufre plutôt que des coulées de lave silicatée. Dans cette région, on peut également voir des matériaux blancs très clairs sortir de failles linéaires et de falaises.

Galileo a effectué deux passages rapprochés d’Io à partir d’octobre 1999. La plupart des cibles à haute résolution visées lors de ces survols sont visibles sur l’hémisphère illustré sur la première image A. Le nord est en haut de l’image et le soleil qui éclaire la surface se trouve juste derrière le vaisseau spatial.

Des images plus spectaculaires d’Io ont été acquises au cours d’autres missions. L’une d’elles en 2014 montre de la lave en train de se répandre à la surface de la lune lors d’une éruption (Image E)…

Image E

…ou des volcans effondrés à la surface d’Io (Image F).

Image F

L’une des photos les plus populaires d’une éruption sur Io a été acquise le 28 juin 1997 :

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NASA’s Galileo spacecraft, launched on October 18th 1989, acquired its highest resolution images of Jupiter’s moon Io on July 3rd, 1999 during its closest pass to Io. The first color image (A) was acquired at a range of about 130,000 kilometers by the Solid State Imaging (SSI) system on NASA’s Galileo spacecraft during its twenty-first orbit. It approximates what the human eye would see. Most of Io’s surface has pastel colors, punctuated by black, brown, green, orange, and red units near the active volcanic centers.

A false color version (Image B) has been created to enhance the contrast of the color variations. The improved resolution reveals small-scale color units which had not been recognized previously and which suggest that the lavas and sulfurous deposits are composed of complex mixtures.

Some of the whitish, high-latitude (near the top and bottom) deposits have an ethereal quality like a transparent covering of frost. (Image C)

Bright red areas were seen previously only as diffuse deposits. However, they are now seen to exist as both diffuse deposits and sharp linear features like fissures. (Image D)

Some volcanic centers have bright and colorful flows, perhaps due to flows of sulfur rather than silicate lava. In this region bright, white material can also be seen to emanate from linear rifts and cliffs.

Galileo made two close passes of Io beginning in October 1999. Most of the high-resolution targets for these flybys are seen on the hemisphere shown in the first image (A). North is to the top of the picture and the sun illuminates the surface from almost directly behind the spacecraft. 1999 at a range of about 130,000 kilometers (81,000 miles) by the Solid State Imaging (SSI) system on NASA’s Galileo spacecraft during its twenty-first orbit.

More dramatic images of Io have been acquired by furtheerr missions. One of them in 2014 shows lava spilling onto the surface on the moon during an eruption (Image E)

Or collapsed volcanoes on Io’s surface. (Image F)

One of the most popular photos of an eruption on Io was acquired on June 28th, 1997. (Image G)

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