Le forage par micro-ondes ressemble à de la science-fiction, mais le forage jusqu'à la roche la plus chaude aussi

Lorsqu'on lui a demandé de décrire Quaise Energy, le directeur financier Kevin Bonebrake a déclaré : « Dans sa forme la plus simple, nous fabriquerons de la vapeur. »

Leur objectif est de produire de la vapeur suffisamment chaude pour alimenter un générateur électrique conçu pour fonctionner aux combustibles fossiles. Pour ce faire, ils prévoient d'injecter de l'eau sur 10 à 20 km, là où la température de la roche est de 400 à 500°C.

La motivation pour forer des puits dans des roches extrêmement dures est de rendre l’énergie électrique géothermique abordable en produisant de la vapeur qui pourrait être utilisée pour réalimenter des centrales plus anciennes connectées aux réseaux électriques desservant les principaux marchés.

Dans le passé, l’énergie géothermique a été peu utilisée car il existe peu d’endroits dans le monde offrant la bonne combinaison de roche chaude, d’eau et de perméabilité nécessaire pour fournir une vapeur de haute qualité.

La roche chaude et sèche est couramment disponible, mais la production de vapeur supercritique nécessaire nécessite un forage à des profondeurs de 10 à 20 km, selon le gradient de température dans cette partie des États-Unis. À cette profondeur, le foreur sera confronté à des roches telles que du granit et du basalte. La roche est capable à la fois de produire de la vapeur surchauffée et de détruire les micropuces et les joints nécessaires au forage directionnel.

Quaise prévoit de forer des trous ultra-profonds en générant des micro-ondes de grande puissance sur le site de forage. Les micro-ondes seront transmises au fond du trou pour creuser un trou en faisant fondre et en vaporisant la roche du socle. Le seul équipement de fond est un long tube pour guider les vagues vers leur cible.

C’est l’une de ces idées pour lesquelles la première réaction de la plupart des gens est « cela ressemble à de la science-fiction », ce qui parle à la fois du problème et de la solution proposée.

"Il faut penser différemment pour faire face à ce type de température", a déclaré Henry Phan, vice-président de l'ingénierie chez Quaise, dont le travail consiste à transformer cette invention en réalité technique.

Les hautes barrières qui empêchent de forer des puits de 10 à 20 km de profondeur (33 000 à 66 000 pieds) soulèvent la question : n'y a-t-il pas une alternative ?

Une option plus simple, plus rapide et moins coûteuse consisterait à utiliser des méthodes de forage éprouvées pour atteindre des niveaux moins profonds où la vapeur produite est moins chaude. Phan l’a décrit comme « une vapeur plus froide, à basse pression et plus humide ».

Ce type d'énergie géothermique peut être utile à des fins telles que la fourniture de chaleur pour le dessalement ou d'énergie pour les systèmes de refroidissement centraux, selon une analyse des efforts d'Oman pour exploiter l'énergie des zones d'eau chaude situées sous les champs pétroliers. Ces zones n'étaient pas assez chaudes pour produire de l'énergie électrique.

On parle d'utiliser la vapeur provenant de zones moins profondes, mais l'analyse de Quaise a conclu que l'investissement important requis pour construire des centrales électriques capables d'utiliser cette vapeur pour la production d'électricité rendrait la production non rentable et coûteuse.

Quaise soutient que trouver un moyen de forer des puits extrêmes vaut le coût et les risques techniques liés aux nouvelles technologies et au forage dans des formations peu connues, car cela permettrait d'économiser le coût de construction d'une centrale électrique. Son objectif est d'approvisionner des centrales fossiles plus anciennes dont les propriétaires seraient impatients de se convertir à la vapeur géothermique en raison du coût faramineux du respect des réglementations environnementales.

Sur la base de l'analyse des coûts de Quaise, le coût par kWh sur la durée de vie des centrales électriques converties fonctionnant à la vapeur géothermique serait compétitif par rapport au coût du charbon et du gaz et ne représenterait qu'une fraction du coût de la vapeur géothermique à basse température.

Cela suppose qu’ils puissent développer une méthode permettant de forer de manière fiable un puits de grand diamètre (environ 8,5 pouces) aussi loin pour un prix qui ne constitue pas une fatalité.

Pour y parvenir, ils prévoient d’utiliser une combinaison de méthodes de forage conventionnelles et par micro-ondes. Ils utiliseraient le forage rotatif, qui est plus rapide et moins cher, jusqu'à ce que la combinaison de chaleur extrême, de roche dure et de longs temps de déclenchement en fasse l'option coûteuse.

"Nous forerons aussi profondément que possible en utilisant la méthode la moins chère et la plus économique", a déclaré Phan. Même si des tests récents ont montré qu'il est possible de forer plus rapidement et plus longtemps en utilisant une mèche PDC dans le granit, « à un moment donné, les aspects économiques (du forage rotatif) ne fonctionnent plus et nous allons alors changer de forage », a-t-il déclaré.