Chaleur et électricité issues du sous-sol
La foreuse creuse un trou dans le granit du massif du Gothard.
Source : Service sismologique suisse à l'EPF de Zurich, 2019
En un coup d'œil
L'exploitation de la chaleur du sol n'est pas une nouveauté. Elle est extraite par des sondes géothermiques, transmise à des pompes à chaleur et utilisée pour le chauffage et la production d'eau chaude. Plus on s'enfonce dans la terre, plus les températures sont élevées : alors que la roche est à 40 °C à un kilomètre sous terre, elle atteint déjà 160 °C à 5 kilomètres sous la surface. Le procédé pétrothermique permet d'exploiter cette chaleur. L'eau est injectée à haute pression dans un trou de forage. Sous l'effet de la pression, l'eau se répartit dans les fissures de la roche et les élargit. Des réservoirs se forment. Comme un échangeur de chaleur, la roche réchauffe l'eau qui s'y écoule. Un deuxième forage permet de faire remonter l'eau à la surface, où elle peut être utilisée pour le chauffage, les processus industriels ou même la production d'électricité. Le potentiel est énorme : l'association faîtière Géoénergie Suisse estime que la géothermie pourrait fournir 17 térawattheures d'énergie par an d'ici 2050, ce qui correspond à un quart des besoins totaux en chaleur prévus.
Aussi efficace soit-il, le procédé pétrothermal présente également des dangers : en 2005, le projet "Deep heat mining Basel", basé sur ce procédé, a dû être interrompu car il avait provoqué plusieurs séismes perceptibles. Il s'agissait alors d'adapter le procédé de manière à ce que différentes zones de la roche puissent être contrôlées individuellement. C'est pourquoi Geo-Energie Suisse SA a développé le "procédé Packer". Celui-ci s'inspire du procédé de stimulation multi-étapes utilisé pour l'extraction du pétrole : l'eau est acheminée dans le trou de forage par un tuyau. Des éléments coulissants dans les tubes permettent de contrôler l'endroit où l'eau sort du tube dans le trou de forage. Sur les tubes se trouvent des packer (manchons en caoutchouc gonflables) qui ferment hermétiquement les espaces entre le tube et la roche - un peu comme des ballons. On s'assure ainsi que l'eau ne peut former des réservoirs et circuler que dans certaines sections de la roche. Grâce à des appareils de mesure qui enregistrent même des secousses dix millions de fois plus faibles que les tremblements de terre perceptibles, les chercheurs parviennent en outre à identifier les zones rocheuses qui pourraient être gravement ébranlées par une stimulation. Le risque de tremblement de terre peut ainsi être réduit au minimum. Le procédé Packer permet donc de stimuler chaque partie de la roche individuellement, et en outre avec la force exacte nécessaire à la création d'un réservoir.
Le procédé a été démontré avec succès dans le laboratoire de roches de Bedretto de l'ETH Zurich lors de deux campagnes (hiver 2020 et printemps 2021). Les principaux critères de réussite ont été remplis : Les débits étaient, comme prévu par les modèles numériques, 3 à 6 fois plus élevés que pour les stimulations en une étape. La production d'énergie a été élevée en conséquence. L'activité sismique provoquée par le procédé a été limitée au minimum et a pu être surveillée en détail. En outre, les appareils se sont révélés adaptés aux tâches de stimulation à plusieurs niveaux de l'industrie pétrolière et gazière, ainsi qu'aux applications géothermiques.
Produits issus du projet
Contact et équipe
Direction du projet
Peter Meier
Geo-Energie Suisse AG
Reitergasse 11
CH-8004 Zürich
+41 61 500 07 20
p.meier@geo-energie.ch
Domenico Giardini
ETH Zürich
Sonneggstrasse 5
CH-8092 Zürich ETH-Zentrum
+41 44 633 26 10
domenico.giardini@erdw.ethz.ch
