À propos de l'énergie géothermique

Alors que les coûts du carburant et de l'électricité augmentent, la géothermie a un avenir prometteur. La chaleur souterraine peut être trouvée n'importe où sur Terre, pas seulement là où le pétrole est pompé, le charbon est extrait, où le soleil brille ou où le vent souffle. Et il produit 24 heures sur 24, tout le temps, avec relativement peu de gestion nécessaire. Voici comment fonctionne l'énergie géothermique.

Gradients géothermiques

Peu importe où vous êtes, si vous percez la croûte terrestre, vous finirez par heurter une roche chauffée au rouge. Les mineurs ont remarqué pour la première fois au Moyen Âge que les mines profondes étaient chaudes au fond, et des mesures minutieuses depuis ce temps ont révélé qu'une fois que vous avez passé les fluctuations de surface, la roche solide se réchauffe progressivement avec la profondeur. En moyenne, cela gradient géothermique est d'environ un degré Celsius par 40 mètres de profondeur ou 25 C par kilomètre.

Mais les moyennes ne sont que des moyennes. En détail, le gradient géothermique est beaucoup plus élevé et plus bas à différents endroits. Les gradients élevés nécessitent l'une des deux choses suivantes: du magma chaud s'élevant près de la surface ou de nombreuses fissures permettant aux eaux souterraines de transporter efficacement la chaleur à la surface. L'un ou l'autre est suffisant pour la production d'énergie, mais avoir les deux est préférable.

Zones de propagation

Le magma s'élève là où la croûte est étirée pour la laisser monter dans des zones divergentes. Cela se produit dans les arcs volcaniques au-dessus de la plupart des zones de subduction, par exemple, et dans d'autres zones d'extension crustale. La plus grande zone d'extension au monde est le système de crêtes au milieu de l'océan, où se trouvent les célèbres fumeurs noirs torrides. Ce serait formidable si nous pouvions puiser la chaleur des crêtes qui se propagent, mais cela n'est possible que dans deux endroits, l'Islande et le Salton Trough de Californie (et Jan Mayen Land dans l'océan Arctique, où personne ne vit).

Les zones de diffusion continentale sont la deuxième meilleure possibilité. De bons exemples sont la région du bassin et de la chaîne dans la grande vallée du Rift en Afrique de l'Ouest et de l'Est américain. Ici, il existe de nombreuses zones de roches chaudes qui recouvrent de jeunes intrusions de magma. La chaleur est disponible si nous pouvons y accéder par forage, puis commencez à extraire la chaleur en pompant l'eau à travers la roche chaude.

Zones de fracture

Les sources chaudes et les geysers à travers le bassin et la chaîne de distribution soulignent l'importance des fractures. Sans les fractures, il n'y a pas de source chaude, seulement un potentiel caché. Les fractures soutiennent les sources chaudes dans de nombreux autres endroits où la croûte ne s'étire pas. Les célèbres sources chaudes de Géorgie en sont un exemple, un endroit où aucune lave n'a coulé depuis 200 millions d'années.

Champs de vapeur

Les meilleurs endroits pour exploiter la chaleur géothermique ont des températures élevées et des fractures abondantes. Profondément dans le sol, les espaces de fracture sont remplis de vapeur pure surchauffée, tandis que les eaux souterraines et les minéraux dans la zone plus froide au-dessus scellent la pression. Exploiter l'une de ces zones de vapeur sèche, c'est comme avoir une chaudière à vapeur géante à portée de main que vous pouvez brancher sur une turbine pour produire de l'électricité.

Le meilleur endroit au monde pour cela est hors limites-Parc National de Yellowstone. Il n'y a aujourd'hui que trois champs de vapeur sèche produisant de l'électricité: Lardarello en Italie, Wairakei en Nouvelle-Zélande et The Geysers en Californie.

D'autres champs de vapeur sont humides - ils produisent de l'eau bouillante ainsi que de la vapeur. Leur efficacité est inférieure à celle des champs de vapeur sèche, mais des centaines d'entre eux continuent de faire des bénéfices. Un exemple majeur est le champ géothermique de Coso dans l'est de la Californie.

Les centrales d'énergie géothermique peuvent être démarrées dans la roche sèche chaude simplement en la forant et en la fracturant. Ensuite, l'eau y est pompée et la chaleur est récupérée dans de la vapeur ou de l'eau chaude.

L'électricité est produite soit en faisant clignoter l'eau chaude sous pression en vapeur à des pressions de surface, soit en utilisant un deuxième fluide de travail (comme de l'eau ou de l'ammoniac) dans un système de plomberie séparé pour extraire et convertir la chaleur. De nouveaux composés sont en cours de développement en tant que fluides de travail qui pourraient augmenter suffisamment l'efficacité pour changer le jeu..

Sources moindres

L'eau chaude ordinaire est utile pour l'énergie même si elle n'est pas adaptée à la production d'électricité. La chaleur elle-même est utile dans les processus d'usine ou tout simplement pour chauffer des bâtiments. La nation islandaise tout entière est presque entièrement autosuffisante en énergie grâce à des sources géothermiques, chaudes et chaudes, qui font tout, de la conduite des turbines au chauffage des serres..

Les possibilités géothermiques de tous ces types sont présentées dans une carte nationale du potentiel géothermique publiée sur Google Earth en 2011. L'étude qui a créé cette carte a estimé que l'Amérique a dix fois plus de potentiel géothermique que l'énergie dans tous ses lits de charbon.

L'énergie utile peut être obtenue même dans des trous peu profonds, où le sol n'est pas chaud. Les pompes à chaleur peuvent refroidir un bâtiment en été et le réchauffer en hiver, simplement en déplaçant la chaleur de l'endroit le plus chaud. Des plans similaires fonctionnent dans les lacs, où l'eau froide et dense se trouve au fond du lac. Le système de refroidissement par source du lac de l'Université Cornell est un exemple notable.