energie superhot rock

Qu'est-ce que energie superhot rock et quels sont ses avantages ?

energie superhot rock est une nouvelle source d'énergie transformatrice, sans carbone et toujours disponible, qui pourrait être utilisée pour l'électricité, la chaleur, la production d'hydrogène et l'énergie des processus industriels. Elle a le potentiel d'être économiquement compétitive par rapport à la plupart des autres sources d'énergie sans carbone et pourrait être déployée rapidement dans une grande partie du monde. Elle pourrait potentiellement réalimenter ou remplacer de nombreuses installations existantes utilisant des combustibles fossiles et renforcer la sécurité énergétique en fournissant une source d'énergie locale, le tout avec une empreinte environnementale relativement faible.

energie superhot rock est une forme d'énergie géothermique, une source de "charge de base" constante et répartissable. Contrairement à d'autres sources d'énergie renouvelables, l'énergie géothermique est disponible en permanence et ne nécessite pas l'utilisation de batteries de stockage, ni le recours à une source d'énergie de base comme les combustibles fossiles. Grâce à la technologie du forage profond, nous pourrions accéder au site energie superhot rock dans le monde entier, ce qui améliorerait l'accès à l'énergie, l'équité énergétique et la sécurité énergétique.

Qu'est-ce que l'énergie géothermique et comment fonctionne-t-elle ?

L'énergie géothermique exploite l'énergie qui se trouve sous nos pieds. L'intérieur de notre planète contient de la chaleur naturelle, qui se propage par conduction et convection jusqu'à la surface de la Terre. Dans les régions "à faible profondeur", où la chaleur est concentrée près de la surface, comme en Italie, en Turquie ou dans l'ouest des États-Unis, l'énergie géothermique conventionnelle, ou hydrothermique, fonctionne en forant dans des réservoirs d'eau souterraine chauffée et en ramenant la vapeur à la surface pour fournir de l'eau chaude pour chauffer les bâtiments et faire tourner des turbines pour produire de l'électricité. Lorsque la chaleur est profonde, l'accès à l'eau chaude nécessite un forage plus profond dans la croûte terrestre. Dans de nombreuses régions, la chaleur existe sans source d'eau. Dans ces régions, l'eau peut être envoyée vers le bas pour circuler dans la roche chaude. La chaleur transforme l'eau en vapeur, qui est ensuite ramenée à la surface. De nombreuses innovations émergentes cherchent à exploiter ces régions pour le chauffage, le refroidissement et la production d'électricité.

En quoi le site energie superhot rock diffère-t-il de l'énergie géothermique classique ?

L'énergie géothermique conventionnelle est produite à partir d'eaux souterraines naturellement chauffées près de la surface et généralement à des températures de 150-200°C. energie superhot rock sera produite en forant dans des roches plus chaudes à des profondeurs plus importantes (>400°C), en injectant et en faisant circuler de l'eau dans la roche pour la chauffer à des températures très élevées, puis en la pompant à nouveau à la surface vers une centrale de production. Grâce à une innovation réussie en matière de forage profond, energie superhot rock pourrait être produit n'importe où dans le monde et ne sera pas limité aux régions où la chaleur et les eaux souterraines sont peu profondes.

L'eau à plus de 400 °C est à l'état "superchaud" (supercritique). Elle est beaucoup plus dense en énergie et peut circuler plus efficacement que l'eau à plus basse température. Ces propriétés permettront aux systèmes energie superhot rock de produire environ 5 à 10 fois plus d'énergie que les systèmes géothermiques classiques, ce qui leur permettra d'être compétitifs par rapport aux coûts actuels de l'électricité. Ce potentiel énergétique élevé a été démontré en Islande, où le forage Krafla du Iceland Deep Drilling Project a produit de l'eau super-chaude à 452°C et un potentiel de production d'énergie estimé à 36 mégawatts (MWe). En comparaison, un projet géothermique classique produit environ 7 à 8 MWe par puits.

Bien que les humains utilisent l'énergie géothermique depuis plus de 100 ans (en commençant par la Toscane, en Italie, en 1904), ce n'est que récemment que les avancées technologiques ont fait de energie superhot rock une possibilité. En 2018, il n'y avait que 15 GW d'énergie géothermique conventionnelle dans le monde et la géothermie représentait moins de 0,5 % de la production totale d'électricité mondiale. En raison de sa capacité énergétique nettement supérieure et de son potentiel "géothermique partout", energie superhot rock peut être une source d'énergie beaucoup plus importante, potentiellement à l'échelle du térawatt.

Où peut-on développer energie superhot rock ?

Les températures requises pour créer energie superhot rock ont déjà été atteintes dans des régions où la chaleur de la terre est proche de la surface, comme l'Islande, l'Italie, la Turquie ou l'ouest des États-Unis. Ces régions à faible chaleur seront probablement les premières régions où energie superhot rock sera développé. Cependant, la roche super chaude a le potentiel d'être déployée à l'échelle mondiale, presque partout dans le monde. Pour que la géothermie soit présente partout, il faudra mettre au point des technologies de forage innovantes permettant d'atteindre de manière rentable les ressources super chaudes à des profondeurs pouvant atteindre 15 km (contre 7 km pour les méthodes de forage actuelles). Plusieurs entreprises travaillent actuellement à repousser les limites du forage actuel, et les innovations nécessaires sont des innovations techniques plutôt que des percées scientifiques majeures.

Consultez la carte du projet de roches superhot.

Combien coûtera la production de energie superhot rock?

Clean Air Task Force a demandé à Hot Rock Energy Research Organization (HERO) et à LucidCatalyst d'estimer le coût nivelé de l'énergie pour les futures centrales électriques à roches super-chaudes matures (" nième du genre "). Le coût énergétique nivelé (LCOE) est une mesure standard dans l'industrie de l'énergie qui est utilisée pour comparer le coût des sources d'énergie. Il est calculé en divisant le coût de la vie d'une centrale électrique par l'énergie totale produite par cette centrale. Les résultats suggèrent que la roche super-chaude mature sera compétitive à 20-35 $ par MWh, par rapport à 40 $ par MWh, le prix actuel de l'électricité sur le marché américain.

Est-ce que energie superhot rock produit du CO₂ ?

La chaleur de la Terre est une source d'énergie sans carbone. Contrairement à l'énergie produite par les combustibles fossiles, aucun dioxyde de carbone direct (CO₂) ne sera émis dans le processus de production d'énergie dans la roche sèche. La roche super chaude représente également un avantage par rapport aux systèmes géothermiques hydrothermiques commerciaux, qui exploitent des fluides hydrothermaux contenant parfois du dioxyde de carbone. Étant donné que le site energie superhot rock fonctionnera dans de la roche sèche chaude, qui a très peu de chances de contenir du CO₂ libre, il est envisagé comme une forme d'énergie entièrement exempte de carbone.

Le site energie superhot rock est-il renouvelable ou risque-t-il d'épuiser la chaleur de la Terre ?

energie superhot rock ne risque pas d'épuiser la chaleur de la Terre. À l'échelle humaine, energie superhot rock est inépuisable, c'est la ressource renouvelable par excellence. Selon une estimation, 0,1 % de la chaleur terrestre pourrait répondre aux besoins énergétiques de notre monde pendant 2 millions d'années. Les scientifiques prévoient que la Terre continuera à produire de la chaleur géothermique pendant des milliards d'années, et la quantité d'énergie nécessaire à l'homme est minime par rapport à l'énergie produite. L'utilisation de la géothermie par l'homme n'affectera pas la chaleur de la Terre de manière significative.

Comment le site energie superhot rock peut-il contribuer à la production d'hydrogène ?

energie superhot rock est bien adapté à la production d'hydrogène à faible teneur en carbone, qui peut être utilisé pour décarboniser des secteurs difficiles à éliminer, tels que les transports lourds et l'industrie. De multiples facteurs font que le site energie superhot rock et la production d'hydrogène se complètent bien.

Premièrement, la chaleur et l'énergie intenses que la roche surchauffée génère pourraient être utilisées pour la production d'hydrogène. energie superhot rock génère de l'électricité, qui peut être utilisée pour la production d'hydrogène par électrolyse à haute température. La vapeur surchauffée pourrait augmenter l'efficacité de la production électrolytique d'hydrogène dans les électrolyseurs à oxyde solide.

En outre, energie superhot rock est une source d'énergie inépuisable et ferme, qui fonctionne 24 heures sur 24, indépendamment des conditions météorologiques ou d'autres facteurs externes. Ce profil de production d'énergie est ce dont les usines d'hydrogène ont besoin pour fonctionner 24 heures sur 24.

Une analyse à venir de Lucid Catalyst produite pour Clean Air Task Force estime que energie superhot rock pourrait produire de l'hydrogène à un coût compétitif, bien que la production d'hydrogène à partir de energie superhot rock doive encore être démontrée.

Le site energie superhot rock est-il la même chose que l'énergie géothermique supercritique ?

"Supercritique" est un terme technique qui désigne l'eau dont la chaleur est égale ou supérieure à 400°C et dont la pression est égale ou supérieure à 22 MPa. "Superchaud" est un terme moins technique qui désigne l'eau dont la température est égale ou supérieure à environ 400°C, quelle que soit la pression, ainsi que d'autres fluides très chauds.

Que sont les systèmes géothermiques techniques (EGS) et les systèmes de roches chaudes et sèches, et quel est leur lien avec energie superhot rock?

L'énergie géothermique nécessite généralement une source de chaleur (roche), de l'eau et une roche perméable afin que l'eau puisse circuler à travers elle et absorber la chaleur. Dans les systèmes géothermiques où la roche chaude ne contient pas de source naturelle d'eau et de perméabilité, la perméabilité doit être créée. Les systèmes géothermiques d'ingénierie (EGS) sont des systèmes géothermiques qui n'utilisent pas d'eau hydrothermale naturelle. Ils ont également été appelés "systèmes de roches chaudes sèches".

energie superhot rock est un sous-ensemble de la géothermie qui permet d'accéder à des températures beaucoup plus élevées (supérieures à 400°C) que celles auxquelles la géothermie a toujours eu accès. "La roche très chaude par contact direct consiste à pomper de l'eau dans la roche chaude par un tuyau, où elle circule dans de minuscules fractures de la roche pour absorber la chaleur, puis remonte dans un second tuyau jusqu'à la surface. Une alternative à la circulation de l'eau dans les fractures pourrait être les systèmes d'injection en circuit fermé, qui chauffent l'eau à l'intérieur de conduits ou de tuyaux forés en profondeur dans la roche chaude.

Que faut-il faire pour accélérer le développement de energie superhot rock?

Des innovations clés sont nécessaires pour permettre le déploiement à grande échelle du site energie superhot rock. Il s'agit notamment de mettre au point des outils fonctionnant dans les conditions extrêmes des roches super-chaudes, de nouveaux matériaux de construction de puits, de nouvelles méthodes conçues pour fonctionner dans la chaleur profonde, de nouvelles méthodes de forage ultra-profond et de nouvelles méthodes de création de réservoirs. Bien qu'elles soient techniquement difficiles, ces avancées sont réalisables et pourraient être développées relativement rapidement avec un financement agressif, comme cela a été le cas pour de nombreuses autres technologies énergétiques.

Un programme intensif de forage et de développement des ressources par des consortiums bien financés pourrait fournir les connaissances et l'innovation nécessaires pour développer et commercialiser rapidement les roches super-chaudes dans le monde entier. L'utilisation de l'expertise souterraine et des ressources en capital de l'industrie pétrolière et gazière pourrait accélérer le développement rapide des systèmes energie superhot rock .

Les besoins réglementaires mondiaux et les effectifs techniques des agences doivent être anticipés dès le départ afin de fournir une feuille de route aux développeurs du site energie superhot rock tout en donnant confiance aux décideurs et au public dans le fait que ces projets seront sûrs et respectueux de l'environnement.

Quelles sont les technologies de forage avancées en cours de développement ?

Le forage profond dans la roche dure entraîne l'usure rapide des trépans. Les innovations émergentes telles que le forage au marteau, le forage hybride PDC/particules et le forage à énergie sans contact résolvent ce problème en trouvant d'autres façons de forer.

• Le forage au plasma, tel que la foreuse Plasmabit en cours de développement par GA Drilling, fonctionne en émettant un flux de plasma - une énergie thermique extrême formée lorsque les électrons sont arrachés aux atomes à l'aide d'un courant électrique à haute tension.
• Le forage à ondes millimétriques vaporise la roche et est en cours de développement par Quaise à Houston, TX, en collaboration avec Oak Ridge National Laboratory.
• Il a été prouvé que le trépan PDC augmentait le taux de pénétration et réduisait les temps de forage de manière significative dans la roche cristalline de FORGE.
• Parmi les autres technologies en développement, citons le forage hybride PDC/particules, le forage par projectile, le forage hybride par laser et le forage par marteau-piqueur.

Quelles sont les prochaines étapes de la commercialisation des technologies des roches très chaudes ?

De nombreux projets de forage ont été réalisés dans des roches superhot. L'Islande et l'Italie ont toutes deux accueilli des projets internationaux de R&D et d'autres démonstrations pilotes sont en cours de planification dans des régions du monde où les conditions de surchauffe sont proches de la surface. Une fois que ces démonstrations pilotes auront réussi à produire de l'eau super-chaude dense en énergie à la surface, et finalement à créer de l'électricité, l'étape suivante consistera à faire la démonstration de energie superhot rock à l'échelle commerciale (par exemple, 100+ MW) dans des endroits présentant un large éventail de géologies et de profondeurs à chauffer. Dans la dernière étape, energie superhot rock sera étendu à la commercialisation à l'échelle mondiale.

Chacune de ces étapes nécessitera un énorme apprentissage par la pratique et reposera également sur des recherches en laboratoire sur la création de réservoirs, le forage et l'infrastructure de surface. Des investissements publics et privés seront nécessaires dans les premières étapes de la commercialisation pour fournir des incitations aux campagnes de forage et pour favoriser la pollinisation croisée entre les projets internationaux. En fin de compte, la commercialisation de energie superhot rock nécessitera des ressources de la part de l'industrie géothermique, des gouvernements, des laboratoires nationaux, des institutions académiques et de l'industrie énergétique existante.