Dans les profondeurs, à quelques kilomètres sous vos pieds, les sous-sols terrestres sont chauds, très chauds. Une partie de cette chaleur provient des vestiges de la formation tumultueuse de notre planète. Une autre est toutefois générée par la fission d'atomes radioactifs présents dans les roches souterraines –à l'origine des volcans, des geysers et des rivières de magma.

Exploité, ce phénomène peut être particulièrement intéressant pour le mix énergétique mondial. Des pays comme l'Islande, la Nouvelle-Zélande, le Kenya et l'Indonésie transforment déjà cette chaleur en chauffage pour les foyers et en électricité utile aux réseaux. Mais la très grande majorité des États n'utilisent pour l'instant pas les ressources géothermiques, pourtant souvent qualifiées de prometteuses.

Ces dix dernières années, les avancées ont été nombreuses dans le domaine de la géothermie. Certains projets ambitionnent de creuser des fissures là où il n'y en a pas aujourd'hui. D'autres vont plus loin, avec la volonté de forer si profondément que l'énergie géothermique pourrait être exploitable presque partout. «À terme, l'objectif, c'est le monde entier», avance Matt Houde, cofondateur de la société d'énergie géothermique Quaise Energy. La géothermie changerait alors d'échelle, passant du statut de ressource de niche à celui d'énergie exploitant la chaleur cachée partout où nous en avons besoin. Une véritable révolution énergétique.

Pour convertir la chaleur souterraine en énergie, les ingénieurs pompent l'eau froide dans des réservoirs naturels situés dans la roche chaude. Réchauffée, elle remonte à la surface sous forme d'eau ou de vapeur. Elle actionne les turbines, produisant ainsi de l'électricité. L'eau est ensuite renvoyée sous terre et le cycle recommence.

Chaleur, eau, perméabilité: les ingrédients essentiels

«Si l'on se base sur l'énergie stockée dans la croûte terrestre, la chaleur géothermique dépasse de plusieurs ordres de grandeur tous les hydrocarbures», se réjouit Matt Houde. Pour fonctionner, la géothermie a besoin de trois éléments: de la chaleur, de l'eau et une roche suffisamment perméable ou fracturée pour que le liquide s'infiltre. Peu de pays combinent dans leurs sous-sols ces trois conditions.

Selon l'Agence internationale de l'énergie, le potentiel de la géothermie est d'environ 150 fois la demande mondiale actuelle d'électricité. Pour obtenir ce chiffre, elle a supposé que les technologies permettront d'exploiter la chaleur jusqu'à environ 8 kilomètres de profondeur. Ce qu'il reste à faire: forer plus profondément et créer les canalisations souterraines que la nature a omis de dessiner.

Plusieurs nouvelles techniques sont actuellement testées dans différents pays, comme le détaille New Scientist. La géothermie dite améliorée cible par exemple les roches chaudes mais imperméables, situées entre 2 et 10 kilomètres sous terre. Les ingénieurs y injectent de l'eau chaude à haute pression pour ouvrir ou élargir les fractures, créant ainsi de nouvelles voies pour le fluide. Problème: cela peut déclencher des séismes. En témoigne le tremblement de terre de magnitude 5,5 qui a touché la ville de Pohang, en Corée du Sud, en 2017.

Pléthore de possibilités

Une alternative consiste à créer des réservoirs de manière plus douce, sans ouvrir la terre d'un seul coup à l'aide d'explosifs, mais plutôt en pompant l'eau froide lentement, à une pression relativement faible.

Les scientifiques explorent également la piste de la géothermie avancée. L'idée: ne plus demander à la roche de transporter de l'eau mais forer une boucle étanche à travers la roche chaude. Les ingénieurs creusent vers le bas, puis latéralement et remontent jusqu'à créer une connexion souterraine. Les tunnels sont ensuite scellés avec de l'acier et du ciment pour créer une sorte de radiateur enterré dans lequel le fluide circule, sans contact avec la roche. Ce système a déjà été testé avec succès en Allemagne.

Une autre méthode consiste à s'intéresser aux températures supercritiques. À environ 374°C, sous une pression suffisante, l'eau se transforme en un fluide capable de transporter bien plus de chaleur. Ces températures très chaudes sont atteintes à des profondeurs de 5 à 20 kilomètres sous nos pieds, voire plus loin. Des projets sont actuellement à l'étude pour tester l'efficacité du processus.

«D'ici 2035, nous voulons que le premier puits à très haute température produise de l'énergie à une profondeur supérieure à 10 kilomètres», s'enthousiasme Matt Houde, qui estime que la technologie de son entreprise pourrait transformer n'importe quelle région en zone géothermique. Mais certains spécialistes émettent toutefois des doutes sur la capacité de ces puits très profonds à rester ouverts face aux fortes pressions animant les sous-sols.

Si l'innovation est primordiale pour tenter d'exploiter une ressource qui, en apparence, semble infinie, il reste un problème de taille: les coûts. Les recherches sont chères et longues à valider. «C'est très, très coûteux, explique Sanjeev Kumar, du Conseil européen de l'énergie géothermique. Mais une fois que vous avez foré ce trou dans le sol, il dure plus de 100 ans.» La question demeure de savoir comment accéder à des profondeurs importantes, sans trop perturber la croûte terrestre.