Les volcans… l’énergie du futur ?

File:Rinjani 1994.jpg

(Source : http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rinjani_1994.jpg)

(Article en Anglais : http://qz.com/172642/why-volcanoes-are-the-energy-source-of-the-future/)

 

Pourquoi les volcans sont-ils la source d’énergie du futur ?

 

En Islande, des scientifiques viennent de terminée une étude fructueuse en exploitant directement l’énergie d’un volcan.

 

Tout d’abord, faisons un petit retour en arrière : au début de l’année 2009 Christopher Mims (Journaliste scientifique) avait écrit un article au sujet d’un projet audacieux. En Islande, des scientifiques allaient essayer de forer dans un réservoir naturel d’eau tellement plus chaude que tout ce qui avait été découvert auparavant, que cette eau devait théoriquement se trouver sous forme d’un quatrième état autre que solide, liquide ou gazeux. Cette eau surchauffée, qui est dans un état appelé « supercritique », est au-delà du point de passage entre l’état liquide et l’état gazeux, c’est-à-dire avec une température si élevée (supérieure à 374°C) qu’elle devrait se trouver sous forme gazeuse dans des conditions de pression normales (1 bar), mais se trouve dans un état entre liquide et gazeux du fait de la très forte pression (supérieure à 218 bar). Les scientifiques sont capables de produire de l’eau supercritique en laboratoire, mais personne ne savait si cet état existait dans la nature.

Les chercheurs pensaient que dans le sous-sol détrempé de l’Islande, près du cœur de ses nombreux volcans, ils pourraient trouver de l’eau supercritique.

 

Cela aurait été une découverte qui aurait changé le monde, car si vous pouvez obtenir de l’eau supercritique à la surface de la Terre et dans une centrale électrique, vous pouvez en extraire 10 fois plus d’énergie qu’avec de la vapeur de l’eau chaude « classique ». Le gouvernement Islandais, diverses sociétés d’ingénierie et des partenaires étrangers ont été si enthousiasmés par le potentiel de l’eau supercritique (appelée aussi vapeur supercritique puisqu’à certains égards elle se comporte comme de la vapeur) qu’ils ont prévu de cribler l’Islande de centrales électriques géothermiques avancées avec des puits descendant au milieu de zones volcaniques, générant ainsi un si grand surplus d’énergie que le pays pourrait tirer des câbles électriques vers l’Europe et aider ses amis continentaux à se défaire de leurs énergies fossiles.

 

(Sourcehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Centrale_g%C3%A9othermique)

 

C’est alors que le malheur s’abattit sur ce projet : des scientifiques connus pour participer au Iceland Deep Drilling Project (Projet de forage en profondeur de l’Islande) ont frappé le magma (roche liquide) avec leur foret. Ceci fut la fin de leur quête pour trouver un réservoir d’eau supercritique au cœur des zones volcaniques. Frapper le magma avant d’avoir atteint l’eau supercritique signifie l’arrêt du forage à une profondeur de 4,5 km sous la surface de la Terre. Tout le monde assuma l’échec du projet.

 

Avançons rapidement dans le temps jusqu’à aujourd’hui. Un résultat surprenant a été annoncé dans le journal Geothermics : plutôt que d’abandonner suite à l’échec du projet initial, les ingénieurs ont décidé de voir si le trou qu’ils avaient foré formerait par lui-même un réservoir d’eau chaude utilisable, comme l’eau qui l’entourait coulerait devant le magma.

Et de façon incroyable cela a fonctionné. Deux ans plus tard, les scientifiques furent capables de tirer de l’eau à 450°C de leur puit, un record du monde.

 

Même si 450°C n’est pas une température assez élevée sous pression atmosphériques pour faire de l’eau supercritique, cette température permet à l’eau de contenir une importante quantité d’énergie utilisable. Par conséquent, les ingénieurs ont évalué qu’ils pourraient utiliser le puit pour créer une centrale électrique capable de générer 36 mégawatt d’électricité. C’est 20 fois moins que ce que peut générer une centrale à charbon classique, mais les centrales électriques géothermiques sont souvent alimentées par plusieurs puits. D’autre part, les centrales électriques géothermiques ne génèrent pas de coûts liés aux carburants ou d’émissions de CO2 importantes.

 

En définitive, le projet Islandais de forage en profondeur peut-il être considéré comme un succès ? Même s’ils n’ont pas atteint leur objectif initial qui était assez original, les ingénieurs impliqués ont frappé un grand coup : aller directement dans un volcan et transformer la roche fondue en une source d’énergie. Il a été évalué que seule une petite fraction des ressources géothermiques de l’Islande ont été découvertes, et la possibilité de forer directement dans les volcans pourrait signifier que le pays devienne la centrale électrique renouvelable de l’Europe. Contrairement au vent et au soleil, l’énergie géothermique fonctionne en continu.

1 – Les changements d’état :

(Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Changement_d%27%C3%A9tat)

 

Voici un petit chapitre d’explications concernant les changements d’état de la matière.

La matière est constituée d’atomes liés les uns aux autres.

Dans les représentations classiques, les atomes sont des billes qui sont liés entre eux pour former des molécules. Les molécules sont donc des regroupements d’atomes (la molécule d’eau H2O est composée de 2 atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène).

Pour prendre l’exemple de l’eau, les molécules se lient entre elles par des liaisons hydrogènes (entre les atomes d’hydrogène).

A l’état solide l’eau est sous forme de glace. Cela est dû au fait que lorsque la température diminue les molécules se resserrent et se collent les unes aux autres.

Quand on chauffe de la glace, l’énergie apportée par la chaleur est absorbée par les molécules d’eau qui sont toujours liées par des liaisons hydrogène mais sont plus éloignées les unes des autres.

L’eau devient alors liquide.

Ce passage de l’état solide à l’état liquide s’appelle la fusion.

Si on continue de chauffer cette eau devenue liquide, la température augmente encore de telle sorte que l’énergie absorbée par les molécules d’eau va casser les liaisons hydrogène. Les molécules d’eau se dispersent, et du fait de la chaleur montent dans les airs.

L’eau devient alors un gaz.

Ce passage de l’état liquide à l’état gazeux s’appelle la vaporisation.

Selon les conditions de pression notamment (mais d’autres critères entrent aussi en compte), ces changements d’état n’ont pas tous lieu à la même température.

(Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Changement_d%27%C3%A9tat)

2 – Sources chaudes et volcanisme :

(Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Source_chaude)

 

Les sources chaudes sont des sources d’eau naturelle chauffée dans le sous-sol de la Terre et remontant à la surface.

Dans le cas de cet article, l’eau du sous-sol est chauffée à proximité des volcans. Il y a un transfert de chaleur depuis le magma vers la terre qui chauffe à son tour l’eau qui s’y trouve.

La température du magma, qui est de la roche en fusion, est si élevée (de 500°C à plus de 1000°C selon le type de roche) que l’eau du sous-sol est chauffée à des températures extrêmes. Cette eau se trouvant dans des conditions particulières de pression, les molécules ne peuvent pas être libérées sous forme de gaz, et l’eau reste sous forme liquide.

A partir de là, l’énergie apportée par cette eau peut être utilisée pour fabriquer de l’électricité par géothermie.

(Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Lave)

3 – La géothermie :

(Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9othermie)

 

Ethymologiquement, ce terme veut dire « chaleur de la Terre ».

Le principe est très simple dans le cas de notre article :

 

–          l’eau très chaude est fortement chargée en énergie.

–          cette eau est remontée à la surface par des tuyaux.

–          Lorsque les conditions de pressions changent l’eau se transforme en vapeur.

–          la vapeur d’eau est libérée à forte pression, et la puissance du jet de vapeur permet de faire

tourner une turbine.

Ensuite c’est le principe de l’alternateur d’une voiture. En gros, on fait tourner un aimant au centre d’une bobine de cuivre ce qui crée du courant électrique.

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