L'ancre « ambulante » et la foreuse à plasma promettent une énergie géothermique profonde et bon marché

La chaleur intense sous la surface de la Terre représente une source pratiquement inépuisable d'énergie propre fiable qui serait disponible 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, de n'importe où sur Terre. Vous pouvez l'extraire sous forme de vapeur pour faire fonctionner des turbines de générateur ou la diriger directement vers les systèmes de chauffage urbain.

C'est si nous pouvions y arriver. L'énergie géothermique la plus facilement accessible de la Terre se trouve là où elle est la plus proche de la surface - généralement, des zones géologiquement instables à proximité de volcans et de nombreuses activités sismiques, ne représentant qu'environ 3% de la surface de la Terre. Sinon, vous ne pouvez pas atteindre cette chaleur sans forer des kilomètres et des kilomètres de roche super dure.

Les températures et les pressions impliquées dans le forage ultra-profond ont tendance à détruire même les forets de la plus haute qualité en peu de temps. Changer un peu signifie que vous devez remonter la tête de forage à des kilomètres sous terre, en mettre une nouvelle, puis la remettre dans le forage avant de pouvoir recommencer. Ce processus fait perdre beaucoup de temps, et le temps c'est de l'argent lorsque vous louez ce genre de plates-formes.

En conséquence, l'énergie géothermique n'apporte vraiment une contribution significative au réseau électrique que dans des endroits comme l'Islande, le Salvador, la Nouvelle-Zélande et d'autres régions où elle est disponible à des profondeurs moindres. À l'échelle mondiale, la géothermie contribue à moins de 100 GWh par an à l'approvisionnement énergétique mondial de quelque 166,7 millions de GWh.

L'entreprise slovaque GA Drilling était auparavant connue sous le nom de Geothermal Anywhere - et cela résume parfaitement l'objectif de l'entreprise : rendre la chaleur géothermique beaucoup moins chère, plus rapide et plus facile d'accès partout où elle est nécessaire.

GA a développé deux technologies clés qui fonctionnent avec l'infrastructure et l'équipement de forage existants. Le premier est un système d'ancrage mobile qu'il appelle Anchorbit.

Le système Anchorbit place deux sections de collier derrière le foret, chacune avec des pistons extensibles capables de pousser et de saisir l'arbre d'alésage. Lorsque le collier supérieur saisit l'alésage, le collier inférieur s'étend vers le bas plus près du foret, puis il sort ses pistons de préhension pour permettre au collier supérieur de lâcher prise et de glisser vers le bas pour le rencontrer. Le processus est illustré dans cette vidéo :

Ces colliers d'ancrage stabilisent le foret, empêchant les types de vibrations que vous obtenez lors de l'utilisation d'un équipement de forage rotatif au bout de plusieurs kilomètres de câble. Ils permettent également d'appuyer sur un poids supplémentaire sur le foret. GA indique qu'il s'attend à ce que le système Anchorbit double non seulement le taux de pénétration dans la roche dure, mais également la durée de vie des forets existants, permettant aux opérateurs de forer plus rapidement et plus longtemps, avec moins de changements de foret coûteux.

Anchorbit accélérera les 6 premiers kilomètres (3,7 miles) de forage, mais la profondeur cible de GA pour la chaleur géothermique est plus proche de 10 km (6,2 miles) sous terre. Pour atteindre ce niveau, la deuxième technologie clé de l'entreprise, Plasmabit, sera mise sur le marché.

Le système Plasmabit peut à nouveau être connecté à une foreuse standard. Mais cette fois, il s'agit d'un système de forage au plasma pulsé, qui utilise une torche à arc électrique rotative pour faire exploser la roche avec du gaz ionisé à 6 000 ° C (10 800 ° F) pour la fissurer et l'affaiblir, tout en la faisant exploser avec de l'eau à haute pression pour mécaniquement enlevez les éclats de roche et renvoyez-les dans le tuyau jusqu'à la surface. Il s'agit essentiellement d'une version longue distance du type de tunnel de torche à plasma réalisé plus près de la surface par des sociétés comme Petra et Earthgrid.

Puisqu'il s'agit d'un foret sans contact, il ne devrait en principe jamais être nécessaire de tirer et de remplacer le foret. GA dit qu'il fera des progrès relativement faciles à travers le granit dur jusqu'à la barre des 10 km, en allant beaucoup plus profondément et moins cher qu'une plate-forme normale, et en cautérisant l'alésage au fur et à mesure. À cette profondeur, vous pouvez vous attendre à des températures supérieures à 350 ° C (662 ° F) dans la plupart des régions, ce qui rend votre forage pertinent en tant que centrale géothermique.

Si vous voulez aller beaucoup plus loin que cela, une technologie beaucoup plus exotique est nécessaire. Le spin-off du MIT Quaise tente de forer à deux fois cette profondeur en utilisant des gyrotrons qui ont été initialement développés pour surchauffer les plasmas dans les expériences de fusion. Selon Quaise, atteindre 20 km (12,4 miles) de profondeur vous donnerait des températures supérieures à 500 ° C (932 ° F), bien au-delà du point auquel l'eau devient un fluide supercritique - et les centrales électriques utilisant de l'eau chauffée de manière supercritique devraient pouvoir extraire jusqu'à 10 fois plus d'énergie d'un volume donné.

Quaise prévoit de le faire juste sous les anciennes centrales électriques au charbon et au gaz lorsqu'elles sont retirées, en remplaçant la chaleur à combustible fossile par de la géothermie propre, mais en tirant parti des turbines existantes, des connexions au réseau et d'autres infrastructures qui seraient autrement bloquées lorsque le les usines ferment.

Mais tout cela dépend d'une technologie assez exotique et de pointe. L'équipe de Quaise est actuellement « en train de construire quelques unités de démonstration sur le terrain à Houston », nous dit le PDG et co-fondateur Carlos Araque par e-mail. "Pas grand-chose à signaler pour le moment, mais si tout se passe comme prévu, nous serons sur le terrain pour forer les premiers trous à ciel ouvert d'ici un an."

Pendant ce temps, GA vient de procéder à la première "démonstration publique" de son système Anchorbit dans un centre technologique Nabors à Houston. Nous ne savons pas à quel point une démonstration d'un système de forage super profond peut vraiment être publique, et en effet GA ne commente pas à ce stade exactement à quelle profondeur il est allé dans cette démo, ou s'il a fait ce qu'il dit sur l'étain en termes de taux de pénétration et de durée de vie des bits.

"Pendant plusieurs années, notre équipe a travaillé sans relâche pour permettre une énergie géothermique de base propre partout dans le monde", a déclaré le PDG et fondateur de GA Drilling, Igor Kocis, dans un communiqué de presse. "Nous sommes ravis d'avoir démontré aujourd'hui dans un puits réel une réalisation importante : l'utilisation réussie de notre premier outil Anchorbit, applicable aux projets géothermiques d'aujourd'hui. Il améliorera leurs rendements, réduira les risques et aidera l'industrie actuelle à étendre les projets dans de nouveaux territoires. Nous entamons une nouvelle ère pour notre entreprise et pour l'ensemble du secteur de la géothermie pour devenir un acteur décisif du mix énergétique. Avec cette percée, nous avons fait un autre grand pas vers la réalisation de notre promesse de "Geothermal Anywhere".

Ce sont des technologies intéressantes, mais nous sommes impatients de voir comment elles fonctionnent dans le monde réel. Si les progrès de forage de GA peuvent vraiment mettre des centrales géothermiques à coût compétitif plus ou moins partout où vous en voulez, cette technologie pourrait apporter une énorme contribution à la production mondiale d'énergie et à la course à zéro émission de carbone d'ici 2050. Et si Quaise atteint ses objectifs, le les résultats pourraient être encore plus significatifs.

Source : Forage GA