Assurer la durabilité et la sécurité des opérations géothermiques
Bien que la Terre se refroidisse depuis sa formation, les températures intenses au centre de notre planète continuent de réchauffer son écorce interne. Lorsque cette chaleur remonte à la surface, transportée par de l’eau ou de la vapeur, elle peut être exploitée et utilisée pour le chauffage ou pour produire de l’électricité propre. «Il y a tellement d’énergie sous le sol», explique Maren Brehme, coordinatrice du projet EASYGO, rattachée à l’ETH Zurich en Suisse. «Plus on s’enfonce, plus il fait chaud. De plus, une centrale géothermique n’a pas besoin de beaucoup d’espace en surface, contrairement aux dispositifs de récupération de l’énergie solaire ou éolienne.»
Les défis de l’exploitation de l’énergie géothermique
Néanmoins, l’énergie géothermique n’est pas aussi avancée que d’autres formes d’énergie renouvelable. Le projet EASYGO, soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, a cherché à faire évoluer la situation. «L’exploitation de l’énergie géothermique se heurte à trois problèmes fondamentaux», explique Maren Brehme. «Le premier consiste à comprendre où se trouvent ces ressources géothermiques et s’il existe des canaux d’eau pour transporter la chaleur.» Le deuxième défi porte sur l’accession à cette énergie et sur son extraction. Deux forages sont toujours nécessaires pour créer le cycle de l’énergie géothermique: l’un pour extraire l’eau et évacuer la chaleur à la surface, l’autre pour réinjecter l’eau refroidie dans la terre afin de la réchauffer. Cela peut coûter très cher. Le projet EASYGO s’est concentré sur le troisième défi majeur: assurer la durabilité et la sécurité des opérations géothermiques. L’injection d’eau dans la Terre risque de modifier la pression et la température, entraînant parfois des événements sismiques. Les fluides géothermiques peuvent également être affectés par ces changements, provoquant des réactions géochimiques dans le sous-sol et les infrastructures de surface. L’obstruction des canalisations, la perte de chaleur et d’autres perturbations opérationnelles sont ainsi susceptibles d’entraîner la fermeture d’usines.
Sécurité et efficacité des systèmes géothermiques
EASYGO a rassemblé 13 doctorants qui ont proposé de nouveaux composants de système, des concepts de surveillance et des techniques opérationnelles pour améliorer la sécurité et l’efficacité des systèmes géothermiques. «Notre approche consistait à essayer de trouver des solutions préventives aux problèmes potentiels», ajoute Maren Brehme. «Chacun des étudiants a collaboré avec deux universités et un partenaire industriel.» Ils ont travaillé à l’élaboration de techniques de mesure permettant de détecter les fronts d’eau froids, ainsi que de méthodes pour évacuer plus efficacement la chaleur à la surface. De nouveaux moyens de surveillance des événements sismiques et de prédiction du risque de colmatage ont par ailleurs été développés. «Ce travail est important, car nous avons besoin que les centrales géothermiques soient proches des gens et des villes», explique Maren Brehme. «Le transport de chaleur sur de longues distances n’est pas possible, c’est pourquoi nous devons construire des centrales là où se trouve la demande.» La détection précoce des problèmes permet aux usines de fonctionner en toute sécurité et de mieux contrôler leurs activités. Des mesures peuvent être prises à temps pour éviter des perturbations problématiques. «Prises ensemble, ces innovations représentent une avancée majeure», déclare Maren Brehme.
Une vision holistique de l’énergie géothermique
L’enseignement est un autre héritage important du projet. Une semaine de formation a été organisée chaque année dans l’une des universités participantes, avec la contribution de partenaires industriels. L’objectif de ces semaines était d’apporter aux étudiants une vision globale de l’énergie géothermique. «Pour comprendre l’énergie géothermique, il faut connaître la chimie, la physique, la géologie et les mathématiques», note Maren Brehme. «Ces semaines de formation sont devenues permanentes et se poursuivent depuis l’achèvement du projet.» De nombreux étudiants participants ont depuis été embauchés par l’industrie et travaillent actuellement à la mise en pratique de leurs idées. «L’industrie sait que ces diplômés apportent une valeur ajoutée grâce à leurs connaissances et leur formation», conclut Maren Brehme.
Mots‑clés
EASYGO, géothermie, énergie, durable, électricité, Terre, solaire