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Earth of fire

Actualité volcanique, Article de fond sur étude de volcan, tectonique, récits et photos de voyage

Publié le par Bernard Duyck
Publié dans : #Actualités volcaniques

Bien qu’à la pointe de l’exploitation géothermale, l’Islande est toujours à la recherche d’eau plus chaude, voire dans un état dit supercritique (*), pour être utilisée dans ses centrales géothermiques. Cette eau supercritique est préférée car elle véhicule une plus grande quantité d’énergie.

L’eau est supercritique lorsque sa température et sa pression sont supérieures au point critique, caractérisé par une Tc=374 °C et Pc=221 bar. L’eau présente dans cet état des propriétés physico-chimiques étonnantes, intermédiaires entre liquide et gaz.

 

image2.png

Cette exploration est faite par l’Iceland Deep Drilling Project (IDDP), un consortium gouvernemental.

 

Krafla---Viti-maar----AVE-copie.jpgKrafla - le maar Viti à l'avant-plan, et les vapeurs de la centrale géothermique - photo Antony Van Eeten


Un premier forage dans ce cadre a été réalisé en 2009 au Krafla, où une centrale géothermique y récupère depuis 1977 déjà de l’eau chaude puisée dans les entrailles terrestres, par 18 puits ; sa transformation en vapeur lors de sa remontée vers la surface alimente deux turbines de 30 MW.

 

IDDP-project.jpgIDDP project - à gauche, le forage profond projeté - à droite, la profondeur atteinte par les forages conventionnels.

 

Krafla-magma-chamber----Adapted-from-Stefansson--1981.-.jpgChambre magmatique du Krafla - position des installations géothermales - doc. Krafla magma chamber - (Adapted from Stefánsson, 1981.)


Le projet 2009 visait à creuser un puits très profond, afin d’atteindre une poche d’eau supercritique à une profondeur de 4.500 mètres. Cependant arrivé à 2.096 mètres de profondeur, les contraintes mécaniques s’opposant au trépan ont subitement chuté … une poche de magma avait été percée.

Cet accident a offert l’opportunité d’étudier le magma qui a coulé dans le puits d’exploration géothermal. Il s’agit d’un magma rhyolitique, présentant une température comprise entre 900  et 1.000°C.

 

worldsfirstm---Krafla-2009--Kristjan-Einarsson-jpg                                  Krafla 2009 - doc. worldsfirstm - photo Kristján Einarsson.


Après cet échec "relatif " de 2009, un dispositif en acier a été placé au fond du puits, où il a été cimenté à proximité du magma. Ce dispositif était perforé  du côté roche en fusion pour récupérer l’eau surchauffée (440°C, à une pression de 22MPa). La vapeur arrivant en surface a alimenté les turbines de la centrale du Krafla jusqu’en juillet 2012. La corrosion accélérée de certaine équipements par l’HCl présent dans la vapeur a forcé ensuite à l’arrêt de cette opération et à la fermeture du puits.


Les tests effectués à Krafla ont cependant démontré que l’on peut forer dans une poche magmatique tout en contrôlant la situation et ensuite produire une énergie renouvelable en tirant profit de la lave en fusion. L’expérience de Krafla ouvre de nouvelle perspectives pour l’exploitation de ressources géothermiques.

 

ft6v19p151_00204--306x347-.jpgLes forages au Krafla, au nord, et dans la péninsule de Reykjanes, au sud-ouest, sont situés dans les zones de rifting actif et de haute température ( ligné gris)


Un nouveau forage devant atteindre l’eau supercritique est prévu pour 2014-2015, sur un autre endroit : la péninsule de Reykjanes, au sud-ouest de l’Islande, située comme le Krafla, sur la zone de rift actif.

 

(*)

 

Le point critique d’un corps pur est le point d’une courbe reliant pression, température et masse volumique tel que la transition de phase entre l’état liquide et l’état gazeux est impossible — la masse volumique des deux états du corps considéré étant désormais de même valeur à partir de ce point, de même que l’indice de réfraction à l’état gazeux et celui à l’état liquide, quel que soit l’état précédent (liquide ou gazeux).

Supercritique, en physique-chimie, est l'état de la matière lorsqu'elle est soumise à une forte pression ou température. On parle de fluide supercritique lorsqu'un fluide est chauffé au-delà de sa température critique et lorsqu'il est comprimé au-dessus de sa pression critique. Cet état de la matière a été découvert en 1822 par Charles Cagniard de Latour. Les propriétés physiques d'un fluide supercritique (densité, viscosité, diffusivité) sont intermédiaires entre celles des liquides et celles des gaz.

 

Sources :

- IDDP - Iceland Deep Drilling Project - Drilling into supercritical geothermal systems - link

- Origin of a rhyolite that intruded a geothermal well while drilling at the Krafla volcano, Iceland By W.A. Elders   & al. - 2010.

- Iceland Deep Drilling Project: The first well, IDDP-1, drilled into magma - by W.A. Elders

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