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Notre travail

energie superhot rock

Une révolution énergétique en marche

L'énergie géothermique des roches superchaudes est une source d'énergie visionnaire qui mérite des investissements et qui est pourtant presque totalement ignorée dans le débat sur la décarbonisation. L'innovation technologique nous permettra d'accéder à cette énergie, qui a le potentiel de répondre à la demande à long terme d'une énergie sans carbone et permanente, et qui peut produire de l'hydrogène pour les carburants de transport et d'autres applications. L'exploitation du potentiel de cette source d'énergie pourrait élargir nos options et ouvrir la voie au remplacement des combustibles fossiles.

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L'énergie géothermique ultra-profonde pour une décarbonation mondiale rapide

Il est clair qu'une innovation énergétique rapide est nécessaire aujourd'hui pour relever l'immense défi climatique. De grandes quantités d'énergie sans carbone, fiable et répartissable (toujours disponible) seront nécessaires pour répondre à la demande d'accès à l'énergie de la population mondiale croissante.

Sur CATF, nous imaginons un avenir où energie superhot rock pourrait jouer un rôle important dans la transformation du système énergétique en tant qu'élément essentiel d'une économie mondiale prospère et sans carbone.

energie superhot rock rapport

Qu'est-ce que energie superhot rock?

L'énergie géothermique des roches très chaudes est une source d'énergie visionnaire qui mérite des investissements et qui est pourtant presque totalement ignorée dans le débat sur la décarbonisation.

Comment fonctionne l'énergie géothermique ultra-profonde ?

Dans un système de roches super chaudes, l'eau est injectée en profondeur dans la roche chaude, chauffée et ramenée à la surface de la Terre sous forme de vapeur qui peut être utilisée pour produire de l'énergie dans des turbines électriques ou pour générer de l'hydrogène à l'aide d'un procédé à haute température.

L'énergie géothermique ultra-profonde pourrait présenter plusieurs avantages distincts par rapport aux autres sources d'énergie. D'après les prévisions, cette source énergétique devrait être abordable et nécessiter peu de surface pour produire de grandes quantités d'énergie (haute densité énergétique) en raison de l'immense quantité d'énergie qui peut être produite par chaque puits. La géothermie ultra-profonde devrait produire cinq à dix fois plus d'énergie que les puits géothermiques commerciaux actuels.

  • La géothermie ultra-profonde va chercher de l'énergie loin à l'intérieur de la croûte terrestre, à des gradients géothermiques très élevés. Contrairement à la géothermie à basse énergie actuellement disponible sur le marché (~15 GW à l'échelle mondiale), elle ne dépend pas de la remontée de nappes souterraines chaudes dans des zones où le grandient géothermique en surface est élevé.
  • La géothermie ultra-profonde consiste à injecter de l'eau dans une roche cristalline sèche très chaude en élargissant des fractures préexistantes. À cette profondeur, l'eau atteint une telle température qu'elle devient à la fois liquide et gazeuse, ce qui lui permet de circuler plus rapidement dans les fractures rocheuses existantes et d'accumuler un gradient thermique très élevé.
  • Les puits de forage récupèrent cette énergie à la surface sous forme de vapeur pour produire de l'électricité grâce à des turbines et/ou générer de l'hydrogène.

Superhot rock heat endowment and project map

In collaboration with the University of Twente, CATF developed a first-of-its-kind model to estimate superhot rock energy potential worldwide. 

The publicly-accessible and transparent model identifies a vast potential for superhot rock energy: Just 1% of the world’s superhot rock energy potential could generate 63 terawatts of clean firm power – 8x more energy than the rest of the world’s electricity put together. 

Notre vision

Au cours des dernières années, les experts de CATFont étudié cette source d'énergie sans carbone et les nouvelles technologies nécessaires pour l'étendre à l'échelle mondiale de manière abordable. Nous nous efforçons de créer une dynamique autour de cette ressource distribuable et à forte densité énergétique, et de l'ajouter au débat mondial sur la décarbonisation en tant que stratégie à long terme pour répondre à la croissance de la demande d'énergie dans un monde sans combustibles fossiles.

La CATF a pour projet de faire évoluer rapidement cette technologie, de l'expérimentation à la commercialisation initiale, au cours de cette décennie. Avec le développement parallèle de méthodes de forage profond, la géothermie pourrait être déployée à l'échelle mondiale dans les années 2030. L'efficacité de l'énergie géothermique ultra-profonde a déjà été prouvée à l'aide de la technologie existante, dans des zones où la chaleur proche de la surface est élevée. Toutefois, elle a dû adopter des stratégies et des innovations issues d'une exploitation non conventionnelle du pétrole et du gaz, comme les campagnes de forage intensives, afin d'accélérer son déploiement, son envergure et son adoption. Les futures innovations en matière de forage énergétique pourraient permettre d'accéder à des environnements supercritiques dans des puits beaucoup plus profonds, dans des régions mi-continentales actuellement dépourvues de ressources géothermiques.

Le rôle de l'énergie géothermique ultra-profonde

  • Une énergie compétitive
  • Une ressource énergétique terrestre inépuisable
  • Une énergie primaire acheminable, c'est-à-dire sans interruption
  • Énergie dense et puissante, avec faible empreinte en surface
  • Aucun frais de carburant
  • Zéro émission de gaz à effet de serre
  • Facilite la substitution de l'énergie fossile par la géothermie partout dans le monde
  • Possibilité de réutiliser les centrales électriques à combustion fossile
  • Génère de l'hydrogène zéro-carbone pouvant servir de carburant pour le transport
  • Accessible dans le monde entier grâce aux nouvelles techniques de forage ultra-profond
  • Pas de percée scientifique, même si des avancées techniques majeures sont encore nécessaires
  • Sécurité et modernisation de l'énergie

Bridging the Gaps: Advancing Superhot Rock Energy

Clean Air Task Force commissioned a collection of five flagship reports, pulling from independent leading experts internationally, to serve as a comprehensive gap analysis across key technologies essential for the success of superhot rock energy projects at a commercial scale.

The primary goal is to evaluate the state of the art, pinpoint remaining technological gaps, and identify where future research, development, and testing efforts should be concentrated. By doing so, these reports aim to ensure that no critical areas are neglected and to define a clear path forward for each segment of the technology. 

Quelles sont les opportunités et les défis de cette technologie ?

Des innovations clés sont nécessaires pour déployer rapidement le site energie superhot rock, notamment le forage profond et le développement de réservoirs thermiques. Bien que techniquement difficiles, ces innovations sont réalisables et pourraient être développées rapidement avec un financement adéquat. L'un des principaux défis consiste à développer des réservoirs de chaleur dans lesquels l'eau injectée peut circuler. Cela nécessitera des méthodes pour identifier les fractures existantes qui peuvent être stimulées et injectées sans incident. Des recherches sont en cours dans des laboratoires du monde entier pour mettre au point des méthodes de création de réservoirs dans des roches très chaudes. 

Des efforts sont en cours pour développer les technologies nécessaires à l'accès au site energie superhot rock, telles que le ciment à haute température et les foreuses capables de se déplacer rapidement dans les roches dures. Des laboratoires nationaux dans plusieurs pays, des start-ups innovantes dans le domaine du forage, des compagnies pétrolières et gazières établies qui cherchent à se tourner vers la géothermie, et des instituts de recherche privés jouent tous un rôle dans ce travail. 

Explore CATF’s comprehensive gap analysis across key technologies essential for the success of superhot rock energy projects at a commercial scale. 

energie superhot rock Glossaire

Ce glossaire fournit un ensemble de termes fondamentaux sur les systèmes géothermiques et certains des éléments nécessaires à la réussite d'un projet géothermique. Il se concentre sur energie superhot rock, une forme d'énergie géothermique à haute température.

Rencontrez nos spécialistes de l'énergie géothermique ultra-profonde

If you have questions or are interested in learning more about our Superhot Rock Energy program and some of the latest innovations in this space or would like to support our efforts in advancing this new technology, contact Program Director Terra Rogers.

Plongez dans l'univers de la energie superhot rock

L'accès à des ressources superchaudes abordables pourrait transformer le secteur de l'électricité.

Découvrez comment fonctionne le processus de production de roches très chaudes et explorez les avantages potentiels de cette source d'énergie.

Questions fréquentes sur l'énergie géothermique ultra-profonde

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.