Étude de cas
Le potentiel de energie superhot rock en Amérique du Nord
Et s'il existait une source d'énergie renouvelable omniprésente et permanente capable de remplacer la production d'électricité à partir de combustibles fossiles et de répondre à une grande partie des besoins énergétiques futurs de la planète ? Et si cette source d'énergie pouvait fournir une alimentation ferme sans problème de variabilité ? Et si elle avait une faible empreinte terrestre et était disponible dans le monde entier, réduisant ainsi la nécessité d'importer de l'énergie ?
Cette source d'énergie est possible. Elle s'appelle energie superhot rock.
La puissance de l'énergie géothermique des roches très chaudes
energie superhot rock est une source d'énergie émergente qui exploitera des réserves massives d'énergie renouvelable en pompant de l'eau profondément dans des roches souterraines chaudes, où elle se réchauffe naturellement avant de revenir à la surface sous forme de vapeur. Cette vapeur pourrait être utilisée pour produire de l'électricité sans carbone, de l'hydrogène propre et d'autres produits à haute intensité énergétique.
Les systèmes géothermiques traditionnels utilisés aujourd'hui ne fonctionnent que dans les régions où l'eau chaude existe naturellement près de la surface de la terre. En revanche, les systèmes energie superhot rock s'enfonceraient plus profondément dans la terre et ne nécessiteraient pas de sources d'eau souterraines, ce qui les rendrait viables dans le monde entier. Avec des investissements appropriés pour surmonter les obstacles technologiques, energie superhot rock pourrait atteindre une échelle commerciale. Si c'est le cas, energie superhot rock pourrait fournir de l'énergie propre à grande échelle sans le risque d'importation et l'empreinte sur l'utilisation des sols d'autres sources d'énergie.
Figure 1 : Animation d'un système energie superhot rock

energie superhot rockL'énorme potentiel de l'Amérique du Nord
Une modélisation inédite réalisée par Clean Air Task Force et l'université de Twente aux Pays-Bas a permis d'estimer le potentiel de energie superhot rock dans le monde entier. Cette modélisation représente des estimations préliminaires du potentiel de roches très chaudes, plutôt que des ressources confirmées. Néanmoins, elle suggère que l'Amérique du Nord est bien dotée en ressources de roches très chaudes, comme l'illustre notre carte mondiale.i
CATFLe modèle de energie superhot rock révèle un potentiel sur environ 13 % de la superficie de l'Amérique du Nord, soit plus de 3,3 millions de kilomètres carrés, à des profondeurs inférieures à 12,5 km (environ 8 mi). En se concentrant sur la recherche en matière de forage profond et sur l'innovation technologique, l'Amérique du Nord devrait être en mesure d'accéder à des roches très chaudes presque n'importe où.
À peine 1 % des ressources en roches très chaudes de l'Amérique du Nord pourrait fournir 7,5 térawatts de capacité énergétique, ce qui permettrait de produire plus de 62 000 térawatts-heure (TWh) d'électricité. Bien que ces chiffres ne soient que préliminaires, leur échelle est énorme. Pour mettre les choses en perspective, la ville de Toronto a consommé 23 TWh en 2021, de sorte que la capacité de la ressource energie superhot rock en Amérique du Nord pourrait théoriquement répondre à la demande annuelle d'électricité de près de 2 700 villes supplémentaires équivalentes à Toronto.
Demande d'énergie en Amérique du Nord
La demande énergétique de l'Amérique du Nord devrait augmenter au cours des prochaines décennies en raison de l'accroissement de la population, de l'augmentation de la consommation d'énergie par habitant et de l'électrification de nouveaux secteurs de l'économie. Les pays d'Amérique du Nord devront également adopter des technologies à plus forte intensité énergétique pour s'adapter à la hausse des températures et aux sécheresses prolongées, tout en détournant leurs secteurs énergétiques des combustibles fossiles.
Pour les pays à revenu faible et intermédiaire (PRFI) d'Amérique du Nord, l'immense capacité du site energie superhot rock pourrait également jouer un rôle crucial dans la promotion du développement durable. Les projets energie superhot rock peuvent augmenter la capacité globale du réseau électrique, en fournissant une énergie plus fiable et plus régulière aux foyers, aux entreprises et aux industries. Un meilleur accès à l'électricité est essentiel pour le développement économique. En outre, le développement des projets energie superhot rock peut attirer les investissements et l'expertise étrangers. La collaboration avec des partenaires internationaux peut apporter des fonds, des technologies et des connaissances, favorisant ainsi un environnement propice au développement durable.
S'il est pleinement déployé et utilisé, le potentiel de ressources en roches superchaudes de l'Amérique du Nord pourrait contribuer à répondre à la demande croissante d'énergie de la région, à réduire la pauvreté énergétique, à stimuler la croissance économique et éventuellement à produire de l'électricité supplémentaire qui pourrait être exportée sous la forme de produits consommant beaucoup d'électricité ou sur le site carburants à zéro émission de carbone.
Figure 2 : Le potentiel total de capacité du site energie superhot rock s'il est pleinement développé dans les pays ayant de la chaleur disponible en Amérique du Nord


Avantages pour l'environnement et la santé
Les contributions déterminées au niveau national (CDN) combinées dans le cadre de l'Accord de Paris pour tous les pays d'Amérique du Nord qui disposent d'importantes ressources energie superhot rock ii visent à réduire les émissions de plus de 43 000 mégatonnes de CO2eq par an d'ici 2030. La dotation de l'Amérique du Nord en energie superhot rock pourrait remplacer les sources d'énergie fossiles et les émissions de carbone qui y sont associées. Bien qu'il soit improbable que energie superhot rock atteigne l'échelle commerciale à temps pour soutenir les objectifs climatiques de 2030, il a le potentiel de permettre un développement énergétique à faible teneur en carbone au fil du temps. energie superhot rock aurait également des effets bénéfiques sur la qualité de l'air et la santé en réduisant les oxydes d'azote, le dioxyde de soufre, les particules et d'autres polluants toxiques associés à la combustion de combustibles fossiles. Et l'excédent de energie superhot rock pourrait aider l'Amérique du Nord à produire carburants à zéro émission de carbone pour décarboniser les secteurs de l'industrie et des transports.
Tirer parti de l'expertise du sous-sol
L'Amérique du Nord est réputée pour son expertise et ses infrastructures souterraines, et les compagnies pétrolières et gazières du continent sont bien placées pour se faire les championnes des roches très chaudes sur le territoire national et à l'étranger. Elles disposent d'une grande expertise dans de nombreux domaines techniques nécessaires pour déployer rapidement le site energie superhot rock et d'une flotte d'actifs internationaux, tels que des plates-formes de forage et des partenaires contractuels, qui pourraient le faire à l'échelle mondiale. Un grand nombre d'électriciens, de mécaniciens, de géoscientifiques et d'autres personnes travaillant actuellement dans le secteur pétrolier et gazier du continent pourraient trouver un emploi similaire dans l'industrie des roches très chaudes, ce qui permettrait de créer une filière d'emploi sans émission de carbone. Dans le même temps, un programme intensif de forage et de développement des ressources par des consortiums bien financés comprenant des acteurs de l'industrie pétrolière et gazière dans toute la région pourrait fournir les connaissances et l'innovation nécessaires au développement et à la commercialisation rapide de energie superhot rock.
Permettre un réseau fiable et efficace
energie superhot rock est disponible 24 heures sur 24, qu'il pleuve ou qu'il vente. Un système électrique dépourvu de ce type d'énergie garantie nécessite la mise en place d'une capacité de production et de transport excédentaire afin de garantir qu'il y en ait toujours assez pour répondre à la demande. Par exemple, une étude récente menée en Californie a révélé qu'un système énergétique comprenant une énergie propre et ferme nécessiterait un tiers de la nouvelle capacité de transport par rapport à un système dépourvu de ces ressources. Enfin, le profil de production 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 de energie superhot rock permet de mieux utiliser l'infrastructure de réseau existante en fonctionnant de manière fiable et cohérente, ce qui réduit la dépendance à l'égard du déplacement de la demande et de la production d'appoint coûteuse.
Utilisation efficace des sols
energie superhot rock devrait être une ressource extrêmement dense en énergie, de sorte que ses besoins en terres seront exceptionnellement faibles. On estime que la production de 1 GW de energie superhot rock nécessite environ 12km2 de terrain, contre environ 160km2 pour le gaz naturel, 180km2 pour le solaire, 520km2 pour l'éolien en mer et 14 000km2 pour la biomasse.iii

Quel en sera le coût ?
Selon une modélisation préliminaire, l'électricité produite à partir de ressources energie superhot rock parvenues à maturité pourrait être compétitive par rapport aux sources d'énergie conventionnelles, à un prix potentiellement aussi bas que 25-40 dollars (USD) par MWh en moyenne mondiale.iv Les coûts initiaux seront plus élevés pour les premiers projets du genre, mais il est probable qu'ils diminueront progressivement de la même manière que les coûts des projets de gaz de schiste non conventionnels, d'énergie solaire et d'énergie éolienne ont diminué après la commercialisation.
Figure 3 : Un graphique illustratif montre comment l'électricité produite à partir de roches très chaudes devrait être compétitive pour les centrales de type Nth-of-a-kind (NOAK) sur la base du coût estimé de l'électricité après une commercialisation complète.

Avec le financement et le soutien politique adéquats, le site energie superhot rock pourrait développer tout son potentiel : créer de l'énergie renouvelable en abondance dans le monde entier.
Pour en savoir plus sur les innovations politiques et technologiques nécessaires à la réalisation du potentiel révolutionnaire de energie superhot rock, visitez notre site web. Pour en savoir plus sur les résultats de l'étude de cartographie thermique de CATF, cliquez ici. Pour toute question, contactez [email protected].
Notes de fin d'ouvrage
i. Méthodologie à venir
ii. le Canada, le Costa Rica, le Salvador, le Guatemala, le Honduras, le Mexique, le Nicaragua et les États-Unis.
iii. Estimations de l'utilisation des sols pour energie superhot rock d'après LucidCatalyst et Hotrock Research Organization. (2023). A Preliminary Techno-Economic Model of energie superhot rock. https://www.catf.us/resource/preliminary-techno-economic-model-superhot-rock-energy/. Les estimations de l'utilisation des terres pour toutes les autres sources d'énergie proviennent de Lovering, Jessica, Swain, Marian, Blomqvist, Linus, & Hernandez, Rebecca R. (2022). "L'intensité de l'utilisation des terres pour la production d'électricité et le paysage énergétique de demain". PLoS ONE 17(7) : e0270155. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0270155
iv. Les scénarios de coûts ont été élaborés à l'aide du modèle technico-économique SHR de CATF(Herter, 2023). Il est important de comprendre que le risque ou la restriction de l'eau n'a pas été pris en compte. En outre, le rapport LCOE suppose des innovations techniques en matière de forage profond, de création de réservoirs, de construction de puits et d'outils de fond de puits nécessaires pour permettre le développement commercial d'un projet géothermique dans des roches très chaudes. Ces estimations de coûts ne représentent pas les coûts probables d'unepremièreinstallation dans desroches très chaudes. Le rapport estime plutôt les coûts pour desinstallations de type n-ième. En outre, le rapport prend en compte les modes d'exploitation et les connaissances disponibles aux États-Unis. Les chiffres n'ont pas été ajustés pour tenir compte des biais régionaux en matière de coûts.
L'avenir des roches très chaudes :
Les étapes clés de la réussite

Investissements privés et publics
Des investissements privés et publics sont nécessaires pour permettre à energie superhot rock d'atteindre son plein potentiel. Les ressources des gouvernements, de l'industrie géothermique, des institutions universitaires, de l'industrie pétrolière et gazière et des entreprises technologiques seront nécessaires.

Investissements publics
Les investissements publics précoces peuvent donner un coup d'accélérateur au processus de commercialisation en offrant des incitations pour les campagnes de forage, en finançant la R&D à un stade précoce afin de réduire les risques liés aux roches très chaudes dans les secteurs public et privé, en finançant des projets pilotes et en renforçant la coopération dans le cadre de projets internationaux.

Réglementation
régime
De nouvelles politiques sont nécessaires pour garantir que le développement de energie superhot rock est à la fois sûr et efficace. Des cadres institutionnels sont également nécessaires pour fournir les ressources nécessaires au développement et à la mise à l'échelle au niveau mondial.
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