Guide à l'intention des responsables du développement durable sur les avancées en matière d'énergie géothermique
Ce guide fournit aux responsables du développement durable et aux professionnels ESG des connaissances essentielles sur les avancées révolutionnaires en matière d'énergie géothermique. Si la plupart des entreprises ne développent pas directement de projets géothermiques, il est essentiel de comprendre ces technologies pour prendre des décisions en matière d'approvisionnement énergétique, d'opportunités d'investissement et de partenariats stratégiques avec les nouveaux fournisseurs d'énergie propre.
La renaissance géothermique – d'un marché de niche à un marché grand public
Pendant des décennies, l'énergie géothermique a fourni moins de 1 % de la demande énergétique mondiale, limitée aux régions dotées de sources chaudes naturelles et d'activité volcanique. Aujourd'hui, les avancées technologiques transforment la géothermie, qui était une source d'énergie renouvelable de niche, en une solution d'énergie propre susceptible de changer la donne.
Une analyse récente de l'Agence internationale de l'énergie suggère que l'énergie géothermique pourrait répondre à jusqu'à 15 % de la croissance mondiale de la demande en électricité d'ici 2050, ce qui représente un déploiement pouvant atteindre 800 gigawatts à l'échelle mondiale. Cette transformation est rendue possible par les progrès réalisés dans les domaines du forage et de l'ingénierie, qui élargissent le potentiel géographique de la géothermie, passant d'environ 4 % des sites appropriés à pratiquement tous les endroits disposant d'une chaleur souterraine suffisante.
Comprendre les trois générations de technologie géothermique
Géothermie conventionnelle (première génération)
La géothermie traditionnelle repose sur des réservoirs souterrains d'eau chaude ou de vapeur, ce qui nécessite des conditions géologiques spécifiques : températures élevées, roches perméables et sources d'eau existantes. Il existe trois principales méthodes de conversion :
• Centrales à vapeur sèche – extraction directe de la vapeur du sous-sol
• Centrales à vapeur flash – acheminent l'eau à haute pression jusqu'à la surface où elle se transforme en vapeur.
• Installations à cycle binaire – transfert de chaleur vers des fluides secondaires ayant des points d'ébullition plus bas
Cette méthode est géographiquement limitée aux zones tectoniquement actives.
Systèmes géothermiques améliorés (deuxième génération)
Les systèmes géothermiques améliorés (EGS) créent des réservoirs artificiels en forant des puits profonds et en utilisant la fracturation hydraulique pour augmenter la perméabilité des roches. Les méthodes EGS comprennent :
• Forage dans la roche chaude et sèche
• Fracturation de la roche pour créer des voies de circulation
• Injection d'eau froide qui sera chauffée et renvoyée sous forme de vapeur
Les récentes avancées démontrent la viabilité des EGS, avec des projets atteignant des vitesses de forage de 300 pieds par heure et réalisant des puits de 3 miles de profondeur en seulement 16 jours. Les technologies adaptées du secteur pétrolier et gazier ont permis de réduire les coûts des puits horizontaux jusqu'à 26 %.
Géothermie à roche très chaude (troisième génération)
Cette nouvelle frontière cible les formations dépassant 400 °C, où l'eau entre dans un état supercritique. Ces systèmes peuvent générer 5 à 10 fois plus d'énergie que les puits géothermiques conventionnels, ce qui permettrait d'alimenter des pays entiers à partir d'un nombre réduit de sites.
Révolution technologique – adapter les innovations dans le domaine du pétrole et du gaz
La transition vers la géothermie s'appuie sur les technologies pétrolières et gazières. Jusqu'à 80 % des investissements dans la géothermie utilisent des compétences et des infrastructures transférables, telles que :
Techniques de forage avancées
• Forage directionnel pour accéder à de grandes zones à partir d'un seul emplacement
• Aménagement de plateformes multi-puits afin de réduire l'impact en surface
• Forets diamantés polycristallins pour les roches plus dures et plus chaudes
Ingénierie des réservoirs
• Fracturation hydraulique pour une circulation efficace
• Surveillance en temps réel pour une optimisation
• Gestion précise des fluides pour une extraction maximale de la chaleur
Systèmes en boucle fermée – minimisation de l'impact environnemental
Les nouveaux systèmes en circuit fermé font circuler le fluide dans des tuyaux scellés, évitant ainsi toute interaction avec la roche ou les eaux souterraines. Leurs avantages sont les suivants :
• Réduction du risque sismique
• Applicabilité dans davantage d'endroits
• Protection de l'environnement
Bien qu'ils soient en retard par rapport aux EGS en termes de développement, les systèmes en boucle fermée s'avèrent viables pour la production d'électricité et le chauffage.
Développements commerciaux actuels
Plusieurs projets démontrent le potentiel commercial de la géothermie nouvelle génération :
• Le projet FORGE dans l'Utah a réussi à faire circuler de l'eau à une profondeur de 2,4 km.
• Les projets commerciaux prévoient d'atteindre 100 MW d'ici 2026 et de passer à 500 MW d'ici 2028.
• Les entreprises technologiques signent des contrats d'approvisionnement en électricité pour les centres de données qui ont besoin d'une alimentation électrique fiable 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.
Perspectives économiques et tendances en matière d'investissement
Depuis 2021, les investissements privés dans la géothermie avancée ont dépassé les 700 millions de dollars. Les coûts pourraient baisser de 80 % d'ici 2035, pour atteindre environ 50 dollars/MWh, ce qui serait compétitif par rapport à l'énergie solaire et éolienne combinée au stockage.
Le soutien du gouvernement comprend :
• L'initiative Enhanced Geothermal Shot visant une réduction des coûts de 90 %.
• 30 millions de dollars pour le développement de roches superchaudes dans le cadre de l'ARPA-E
• Financement de projets de démonstration dans le cadre de la loi bipartite sur les infrastructures
Implications stratégiques pour les responsables du développement durable
Opportunités d'approvisionnement en énergie
Offres géothermiques :
•Fiabilité de la charge de base– alimentation électrique 24 heures sur 24, 7 jours sur 7
•Stabilité du réseau– flexibilité pour l'intégration des énergies renouvelables
•Contrats à long terme– durée habituelle de 20 à 30 ans
Considérations relatives à l'investissement et au partenariat
•Investissement direct– viable pour les entreprises ayant des besoins énergétiques importants
•Partenariats stratégiques– accès à l'innovation et aux capacités précoces
•Opportunités dans la chaîne d'approvisionnement, en particulier dans les secteurs du forage et des matériaux
Rapports réglementaires et ESG
Comprendre la géothermie permet aux responsables du développement durable :
• Évaluer les fournisseurs proposant des contrats d'achat d'électricité géothermique (PPA)
• Évaluer les investissements dans les portefeuilles d'énergies propres
• Rendre compte de manière crédible de la stratégie en matière d'énergies renouvelables et de la transition énergétique
• Planifier l'approvisionnement à long terme en énergie propre et fiable
Défis et évaluation des risques
Risques techniques
• Configuration système requise pour les températures élevées
• Potentiel de sismicité induite
• Incertitude quant aux conditions souterraines
Obstacles réglementaires
• Délais d'obtention des permis très longs (jusqu'à 20 ans)
• Évaluations environnementales
• Difficultés liées à l'acceptation par la communauté
Contraintes du marché
• Pression sur les prix exercée par l'énergie solaire, l'énergie éolienne et le stockage
• Expérience commerciale limitée
• Nécessité de cadres politiques stables
Perspectives d'avenir et planification stratégique
Développement technologique
Les progrès réalisés dans les domaines du forage, de l'intégration de l'IA et des systèmes énergétiques hybrides élargiront la portée et la faisabilité de l'énergie géothermique.
Expansion du marché
Grâce à la baisse des coûts, l'EGS pourrait couvrir 20 % des besoins en électricité des États-Unis d'ici 2050. Un potentiel similaire existe à l'échelle mondiale avec un soutien politique fort.
Intégration avec la durabilité d'entreprise
La géothermie s'aligne sur les objectifs ESG et climatiques en offrant :
• Réduction des émissions de scope 2
• Sécurité énergétique grâce aux sources nationales
• Opportunités d'investissement dans les technologies propres émergentes
• Leadership grâce à l'adoption de l'innovation
Conclusion – positionnement stratégique pour la révolution énergétique souterraine
L'énergie géothermique est en passe de devenir l'une des technologies propres les plus prometteuses de la prochaine décennie. Même si la plupart des entreprises ne développent pas directement de projets géothermiques, il est essentiel de comprendre ces technologies pour prendre les bonnes décisions en matière d'approvisionnement, d'investissement et de partenariat.
À mesure que les systèmes géothermiques améliorés et les systèmes de roches ultra-chaudes arrivent à maturité, ils offrent des outils permettant d'atteindre des objectifs climatiques ambitieux sans sacrifier la fiabilité ou la rentabilité.
Les professionnels du développement durable qui se tiennent informés de ces évolutions seront bien placés pour agir, que ce soit par le biais d'accords énergétiques à long terme, d'investissements stratégiques ou d'un engagement dans la chaîne de valeur. La révolution énergétique souterraine est en marche.