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Puissance de la géothermie pas si chaude
Une grande partie des ressources géothermiques adaptées à la production d'électricité - celles dont la température est supérieure à 300 ° F - se trouvent en profondeur, hors de portée de la technologie actuelle. Les ressources à basse température, qui sont courantes aux États-Unis, sont généralement utilisées pour le chauffage, mais pourraient également être une source abondante d'énergie, si les chercheurs pouvaient trouver un moyen économique de les convertir en électricité.
Ingénieurs au Centre de recherche United Technologies (UTRC), une unité de United Technologies basée à East Hartford, dans le Connecticut, affirme avoir développé un système à faible coût qui peut utiliser des ressources géothermiques à basse température. La technologie pourrait être particulièrement utile pour produire de l'électricité à partir des eaux chaudes usées générées dans les puits de pétrole et de gaz.
La centrale électrique modulaire de 200 kilowatts de l'UTRC peut convertir des températures aussi basses que 165 °F en électricité. La technologie est similaire aux moteurs à vapeur, sauf que la vapeur ou l'eau chaude vaporise un réfrigérant hydrofluorocarbure qui entraîne la turbine. Et le réfrigérant a un point d'ébullition inférieur à celui de l'eau. Il est difficile de faire fonctionner une machine à vapeur à 165 degrés [Fahrenheit], explique Bruce Biederman, qui dirige le projet à l'UTRC. La taille de l'équipement serait énorme et votre turbine serait très pauvre en efficacité.
La centrale électrique de l'UTRC peut être considérée comme un système de refroidissement inversé, et la nouvelle turbine est essentiellement un compresseur de réfrigérateur fonctionnant à l'envers, explique Biederman. Au lieu d'utiliser l'électricité pour créer une différence de température, comme le fait un réfrigérateur, il convertit une différence de température en électricité.
L'entreprise teste actuellement une unité à distance station thermale 60 miles au nord-est de Fairbanks, en Alaska. Biederman s'attend à ce qu'une centrale électrique commerciale soit prête au début de l'année prochaine, après avoir testé la fiabilité du système de démonstration.
Selon lui, le système pourrait utiliser la grande quantité d'eau chaude pompée du sol dans les puits de pétrole et de gaz. Rien qu'au Texas, plus de 12 milliards de barils d'eau sont produits à partir de puits. Les compagnies pétrolières rejettent généralement les eaux usées en les réinjectant dans la terre ; mais ils pourraient l'utiliser pour produire de l'électricité. Biederman envisage de mettre en place des projets de démonstration dans des puits de pétrole et de gaz au Texas et au Nevada l'année prochaine.
Ce concept de refroidissement inversé n'est pas nouveau ; mais jusqu'à présent, personne n'a fabriqué une turbine efficace à un coût raisonnable, dit-il. L'UTRC a réduit ses coûts en modifiant les unités de réfrigération que fabrique sa société sœur, Carrier Corp., et en utilisant sa ligne de production à Charlotte, en Caroline du Nord.
La petite taille du système réduit également les coûts et le rend plus utilisable, explique Maria Richards, qui coordonne le laboratoire de géothermie à la Southern Methodist University de Dallas. Le fait qu'il puisse tenir à l'arrière d'un camion à plateau et être conduit jusqu'au site d'un puits le rend beaucoup plus pratique et moins coûteux, dit-elle. C'est [comme comparer] un ordinateur central et un ordinateur portable. Et, comme pour les autres énergies renouvelables, l'augmentation des coûts du carburant stimule l'intérêt pour les unités géothermiques, ajoute-t-elle.
Gwen Holdmann, vice-présidente du nouveau développement de la station thermale d'Alaska où la technologie est testée, a déclaré qu'ils avaient dépensé 2,2 millions de dollars pour la centrale géothermique UTRC et qu'elle devrait s'amortir en cinq ans. Cela pourrait même être un retour sur investissement plus rapide si le coût du carburant continue d'augmenter, suggère-t-elle. Avant l'installation de la centrale électrique, le complexe brûlait pour 1 000 $ de carburant diesel par jour pour produire de l'électricité, dit-elle. L'usine élimine ces coûts et les émissions nocives des générateurs diesel.
À l'heure actuelle, les centrales géothermiques sont principalement situées dans l'ouest des États-Unis, où de la vapeur ou de l'eau chaude à haute température apparaît naturellement à la surface. Le forage de puits pour atteindre des ressources à haute température en profondeur peut coûter des millions de dollars, tout en restant rentable car ils sont efficaces pour la production d'électricité, explique Richards. Jusqu'à présent, cependant, il n'a pas été économique d'utiliser des ressources géothermiques à basse température pour l'électricité.
Mais les puits de pétrole et de gaz existants, où l'électricité produite à partir des eaux chaudes usées pourrait faire fonctionner les pompes à huile, seraient l'emplacement idéal pour les modules d'alimentation UTRC, dit Richards. Ils forent déjà des puits, les puits sont déjà utilisés et ils produisent quelque chose qui est une source d'énergie secondaire.