Comment le Kenya exploite l'immense chaleur de la Terre
Dans la région volcanique de la vallée du Grand Rift, en Afrique de l'Est, les mouvements tectoniques déchirent le continent et libèrent des quantités inimaginables d'énergie propre.
La centrale géothermique d'Olkaria fournit environ un quart de l'énergie du pays. En empruntant la route poussiéreuse qui traverse le parc national de Hell's Gate ("Porte de l'enfer") au Kenya, après avoir dépassé les zèbres, les gazelles et les girafes, vous apercevrez au loin un panache de vapeur qui s'élève vers le ciel. Les véhicules doivent parfois faire une embardée pour éviter d'écraser des phacochères alors qu'ils pénètrent dans une vaste vallée parsemée de dizaines de cheminées d'aération - une usine à nuages. Les souffles de vapeur sont bruyants et libèrent la chaleur des profondeurs de la Terre. Mais la vapeur qui ne se voit pas à l'oeil nu est encore plus puissante : elle se fraie un chemin dans des kilomètres de tubes pour passer devant des turbines, générant un type d'énergie propre qui ne s'épuisera pas avant des millions d'années. Au sommet de ce labyrinthe infernal de tubes se trouve le projet géothermique Olkaria du Kenya, où une nouvelle extension de la centrale est sur le point d'être mise en service. Avec une puissance de 86 mégawatts, l'extension Olkaria VI portera la production totale du projet à 791,5 mégawatts. Cela représente environ 27 % de toute l'énergie produite au Kenya, selon KenGen, la société paraétatique qui exploite Olkaria. 38 % de l'énergie que le Kenya utilise provient déjà de la vapeur géothermique, soit une proportion supérieure à celle de tout autre pays. A ne pas manquer sur BBC Afrique : "Lorsque Olkaria VI sera terminé, il s'agira de la plus grande centrale géothermique au monde", selon Cyrus Karingithi, qui dirige le développement des infrastructures et des ressources pour Olkaria. Au niveau mondial, l'énergie géothermique représente une industrie de 4,6 milliards de dollars (2.537,3 milliards de Fcfa), avec plus de 500 centrales électriques qui alimentent des millions de foyers en Asie du Sud-Est, en Amérique du Nord, en Europe et ailleurs. Après tout, la géothermie est la deuxième source d'énergie la plus abondante au monde, après l'énergie solaire. Mais en termes d'exploitation de cette source d'énergie, la géothermie est loin derrière. En 2016, le monde n'a récolté de la géothermie que de 4 % de l'énergie fournie par le solaire, malgré les avantages importants de la géothermie. Les éoliennes sont inutiles par temps calme, et l'énergie des panneaux solaires diminue lorsque le soleil est couvert par les nuages et la nuit. Pendant ce temps, quelle que soit l'heure de la journée, la Terre sous nos pieds libère régulièrement de grandes quantités de chaleur, quel que soit la météo. À quelque 3 000 kilomètres de profondeur se trouve le noyau de la Terre, dont la température est plus élevée que celle de la surface du Soleil. Cette chaleur se propage vers le haut, à travers l'épais manteau terrestre, jusqu'à la couche la plus externe de la planète, la croûte. Dans les endroits où les plaques tectoniques - constituées de la croûte terrestre et du manteau supérieur - se rapprochent ou se séparent, cette chaleur s'élève plus près de la surface. L'un de ces endroits est la vallée du grand rift africain, qui s'étend sur 7 000 km à l'est du continent. "C'est là que le continent se divise", explique Mwangi, en montrant les crêtes rocheuses entre lesquelles se trouvent de profondes gorges. Ce sont les signes visibles de deux vastes plaques tectoniques qui s'écartent lentement. "Il s'agit d'un processus actif qui se poursuivra pendant plusieurs millions d'années", ajoute-t-elle. "Dans quelques millions d'années, si vous venez ici, il y aura un océan." A écouter : Charbon vert made in Niger Mais en attendant, ce mouvement tectonique peut être exploité pour récupérer l'énergie qu'il libère. Lorsque les plaques tectoniques se déplacent, elles provoquent des fissures - des cassures dans la croûte terrestre qui permettent à l'eau souterraine d'entrer en contact avec la roche surchauffée, la transformant en vapeur. Ces fissures créent des voies d'accès jusqu'à la surface de la Terre, où elles forment des sources chaudes, des geysers ou des cheminées géothermiques fumantes. Ici, dans la vallée du Grand Rift, une grande partie de cette chaleur est piégée juste sous la surface. "Cette énergie provient de la Terre - et elle est essentiellement illimitée", explique Juliet Newson, directrice de l'école islandaise de l'énergie à l'université de Reykjavik. "Le Kenya dispose d'une très bonne ressource et c'est la vallée du Rift. Vous avez cette chaleur [incroyable] qui est si proche de la surface." Dans d'autres régions du monde, il faudrait forer sur plusieurs kilomètres ou plus pour trouver des températures équivalentes. Dans la vallée du Grand Rift d'Afrique de l'Est, les plaques tectoniques continentales se séparent lentement. L'exploitation de cette énergie pour produire de l'électricité est très simple, explique Karingithi. "La façon dont nous procédons à Olkaria, c'est de séparer l'eau de la vapeur. La vapeur est amenée à la turbine, qui tourne et produit de l'électricité." Les turbines d'Olkaria V tourbillonnent à 3 000 rotations par minute, une vitesse tellement rapide que l'œil humain ne peut les suivre. Dans une petite salle de contrôle, deux ingénieurs se relaient pendant 12 heures, fixant une douzaine de moniteurs sur lesquels sont affichées les données de la centrale. "Quelle est votre production aujourd'hui ?" leur demande Karingithi. L'un d'eux consulte un écran d'ordinateur : "158 mégawatts." Cela représente environ 5 % de la capacité électrique du pays. Au total, Olkaria produit environ un quart de l'électricité du Kenya, en transmettant une partie à près de 500 km au sud-est de la ville portuaire de Mombasa, et à quelques centaines de kilomètres à l'ouest de la frontière avec l'Ouganda. Le Kenya est le huitième producteur mondial d'énergie géothermique, derrière des pays comme les États-Unis, les Philippines, l'Indonésie, la Turquie et la Nouvelle-Zélande. Déjà devant l'Islande et le Japon, il devrait dépasser le Mexique et l'Italie une fois qu'Olkaria VI sera opérationnel. La vapeur est utilisée pour produire de l'énergie à Hell's Gate depuis plus de 70 ans. Cet héritage est le fruit d'un long travail. "Le Kenya a commencé très tôt", explique Mwangi. "Nous avons exploré à partir des années 1950, donc nous avons eu plusieurs décennies d'études et de développement et de succès." Et aussi des échecs. "Nos premiers puits étaient terribles", dit Mwangi. "C'était en 1956. Ces puits produisaient de la vapeur à basse pression", explique Karingithi, et à l'époque, la technologie n'était pas assez développée pour utiliser cette vapeur. La première unité d'Olkaria - la première centrale géothermique du Kenya, et la première en Afrique - a vu le jour un quart de siècle plus tard, en 1981. Depuis les années 1950, KenGen, la société parapublique qui exploite Olkaria, a foré 310 puits ici à Hell's Gate, dont 125 produisent encore de la vapeur aujourd'hui. Deux nouvelles centrales électriques imposantes ont été mises en service en 2014 et 2015, augmentant considérablement la production. A regarder : Les voitures électriques pourraient bientôt alimenter vos maisons en énergie Mais leur travail est loin d'être terminé. Un quart de la population du Kenya n'a toujours pas d'électricité. Les coupures de courant sont fréquentes, ce qui gêne le secteur manufacturier du pays et rend la tâche difficile aux étudiants qui doivent étudier le soir ou aux parents qui doivent recharger leur téléphone portable. "Nous devons augmenter la puissance électrique pour que notre pays soit éclairé comme le reste du monde", déclare M. Karingithi. Des recherches souterraines Pour trouver les prochaines sources de vapeur, Mwangi et Karingithi parcourent jusqu'à 50 kilomètres en une seule journée. Ils recherchent des brins de ce qu'ils appellent "l'herbe géothermique" - haute et fine, avec des brins verts et jaunes, qui indiquentla présence potentielle de chaleur et d'humidité en dessous. Ils prélèvent des échantillons de roche, analysent l'eau et mesurent la température du sol, ce qui leur permet de déterminer si un nouveau puits doit être foré à un endroit donné. Une fois que vous avez identifié un site intéressant, "il faut que les investisseurs ne soient pas découragés", déclare M. Karingithi. "Le forage d'un puits coûte 6 millions de dollars [3,3 milliards de Fcfa]. Et si vous le ratez, vous êtes fini". C'est le principal inconvénient de la géothermie, dit-il. "L'investissement en capital est très élevé et cela rebute beaucoup de gens". A regarder : Énergie: le stockage de batterie hors réseau pour venir en aide aux populations rurales Pour de nombreux géothermiciens, le moment le plus excitant est celui où l'on fore un nouveau puits - et où la vapeur se déclenche. "Lorsque vous forez un puits, ils ouvrent la vanne et laissent le fluide se décharger dans l'atmosphère, le bruit et les secousses sont incroyables - c'est juste absolument incroyable", dit Newson, à propos de ce qu'on appelle un test de décharge verticale. "La puissance qui sort de ce puits - pendant 20 ans - c'est tellement excitant !". À Olkaria, les puits sont testés pendant environ deux mois pour mesurer leur débit. Ensuite, la vapeur est dirigée soit vers une mini-centrale sur place, soit par des tubes vers une centrale plus importante comme Olkaria VI. Hell's Gate abritant de nombreux animaux sauvages, les tuyaux doivent, à certains endroits, être surélevés de plusieurs mètres au-dessus du sol pour permettre aux girafes et autres animaux sauvages de passer en toute sécurité. La géothermie nécessite peut-être moins d'utilisation des terres que d'autres formes d'énergie, mais elle a tout de même déplacé des communautés dans la région de Hell's Gate au Kenya. À Olkaria, une partie de l'électricité est produite directement sur les sites des puits. Ces petits puits satellites ont généralement une profondeur de deux à trois kilomètres et produisent chacun environ 5 mégawatts d'énergie, soit suffisamment pour alimenter 50 000 foyers kenyans. Lorsque la vapeur alimente les turbines, l'eau est réinjectée dans le sol, afin de s'assurer que les puits de vapeur ne se tarissent jamais. Avec le temps, elle se réchauffera de nouveau et reviendra sous forme de vapeur. Aller de l'avant Dans un pays où la demande d'électricité dépasse l'offre, les centrales géothermiques présentent quelques avantages. D'abord, elles peuvent se développer rapidement. À Olkaria, "la construction de l'installation pilote a pris un an. Les 14 [puits] suivants ont été construits en quatre ans", explique Victoria Nyaga, l'une des anciennes étudiantes de Newson, aujourd'hui ingénieur en énergie durable, qui a participé à la conception de certaines centrales à Olkaria. "C'est vraiment rapide une fois que vous vous lancez". Leur taille est également un atout. Les petites centrales qui reposent sur les puits font moins d'un terrain de football et peuvent être démontées et déplacées d'un puits à l'autre lorsque des sources de vapeur plus puissantes sont trouvées. "C'est l'un des principaux avantages de la géothermie : elle nécessite une très petite surface au sol", explique M. Karingithi. La géothermie nécessite beaucoup moins de terrain que l'éolien, le solaire ou le charbon. A écouter : Des feux tricolores fonctionnant à l'énergie solaire made in Burkina Faso Cela dit, même si un puits géothermique peut être minuscule, les 300 exemplaires répartis dans une vallée sillonnée de tubes et de lignes de transmission, de routes d'accès et de bassins d'injection, font d'Olkaria un mastodonte. Cela pose un problème pour les éleveurs Masaï qui font paître leur bétail sur ces terres depuis des siècles. Pour faire place à l'expansion d'Olkaria, Kengen a relocalisé 1 181 Maasai de 155 foyers sur un terrain de 1 700 acres équipé de maisons, d'églises et d'écoles. "Nous espérons que la prochaine génération de scientifiques et d'ingénieurs proviendra de cette même communauté [maasaï]", déclare M. Karingithi. Les personnes qui dépendent du tourisme dans la région de Hell's Gate craignent que l'expansion de l'énergie géothermique ne perturbe leurs moyens de subsistance. Jusqu'à présent, Olkaria emploie 1 250 personnes, mais seulement une cinquantaine sont des Masaïs, et à peine 20 proviennent de la communauté qui a été déplacée. Peu de Kényans ont la possibilité d'aller à l'université, et encore moins les éleveurs ruraux. Aujourd'hui, certaines des 500 familles masaï qui vivent autour du cratère de Suswa, au sud d'Olkaria, craignent d'être bientôt chassées elles aussi. Une autre société géothermique a commencé à rechercher le potentiel géothermique autour du cratère, formé par un volcan désormais inactif. Elle estime que le cratère de Suswa pourrait produire 750 mégawatts d'électricité géothermique, soit autant qu'Olkaria aujourd'hui. "À Olkaria, ces gens ont été chassés", déclare Kiano Sempui, un homme masaï et père de trois enfants qui vit et fait paître chèvres, moutons et vaches à Suswa. "Nous sommes très sûrs que lorsque l'entreprise viendra ici, tôt ou tard, la même chose nous arrivera". A écouter : Afrique Avenir : Kouran Jabo, la start-up qui éclaire les foyers au Tchad Qui plus est, Sempui craint que la géothermie ne perturbe la petite société de tourisme qu'il a travaillé si dur à créer. Le week-end, des dizaines de touristes kenyans et étrangers se rendent dans le cratère pour visiter un labyrinthe de grottes naturelles, faire une randonnée sur le bord du cratère pour avoir une vue imprenable sur la forêt en contrebas où vivent des léopards, et camper à la belle étoile au bord d'une falaise. Les recettes touristiques tirées de la conservation permettent de payer les salaires des enseignants, les factures des hôpitaux et de réparer les routes. "Lorsque l'énergie géothermique sera exploitée, la réserve sera détruite, car il n'y aura pas beaucoup de touristes qui voudront supporter tout ce bruit", explique M. Sempui, en référence à l'énorme jet de vapeur qui sort des puits géothermiques lorsqu'ils sont testés ou en cours de maintenance. Boucler la boucle Alors que les gouvernements et les investisseurs étrangers dépensent des milliards de dollars pour raccorder une plus grande partie de l'Afrique de l'Est au réseau électrique et que les gens se tournent vers la géothermie pour répondre à la demande croissante d'énergie des villes de la région, qui connaissent une expansion rapide, les préoccupations relatives aux terres des éleveurs ruraux sont l'un des nombreux défis à relever. Un autre défi est de savoir comment gérer le CO2 libéré par les fluides géothermiques et qui peut se produire naturellement dans les sources chaudes et les cheminées de vapeur. La quantité de carbone libérée par la géothermie varie considérablement d'un projet à l'autre, mais dans l'ensemble, elle reste minuscule par rapport à la combustion de combustibles fossiles - à peine 2,7 % de plus que la combustion de charbon, ou 5 % de plus que le gaz naturel. En Islande, des entreprises de géothermie ont séquestré le CO2 libéré en l'injectant dans le sous-sol pour former des minéraux blancs crayeux. Certaines centrales, comme les projets menés en Islande, capturent le carbone et le réinjectent dans le sous-sol, où il se minéralise et devient inoffensif. "Un projet islandais, appelé Carbfix, a mené des recherches dans ce domaine au cours des dix dernières années. Aujourd'hui, une grande partie du CO2 provenant de la grande centrale géothermique d'Hellisheidi est réinjectée profondément dans les roches basaltiques, où il forme de nouveaux minéraux qui font partie intégrante des roches", explique M. Newson. Plus problématique que le CO2, peut-être, est la réinjection d'eau en profondeur dans les roches pour reconstituer la vapeur. L'eau réinjectée "présente des concentrations élevées de silice et de sels [par rapport aux eaux souterraines froides], et parfois des éléments toxiques, tels que l'arsenic, le lithium, l'antimoine, le mercure, le soufre et bien d'autres encore", explique M. Newson. Dans la plupart des cas, l'eau est injectée à une profondeur suffisante pour ne pas interférer avec les aquifères, mais si elle est mal utilisée, elle peut polluer les sources d'eau potable. A écouter : Le Débat BBC Afrique – Africa N°1 Paris du 11/01/2019 Et puis il y a le fait qu'en fracturant les roches, la géothermie peut provoquer, et provoque régulièrement, une activité sismique. En de rares occasions, "vous pouvez sentir les tremblements de terre. Et les gens n'aiment pas ça", explique M. Newson. "Cela génère beaucoup de méfiance et beaucoup de "ne faites pas ça dans mon jardin", ce que l'on ne peut pas reprocher aux gens." Bien que peu fréquents, les tremblements de terre sont parfois plus graves. En novembre 2017, une centrale géothermique a provoqué un tremblement de terre de magnitude 5,5 à Pohang, en Corée du Sud, qui a fait 1 700 déplacés lorsque les injections d'eau ont fracturé une ligne de faille jusque-là inconnue. Une meilleure surveillance et une meilleure gestion des risques pourraient permettre d'éviter de grands séismes comme celui-ci à l'avenir. Creuser en profondeur L'électricité géothermique n'ayant qu'un peu plus d'un siècle d'existence, contrairement aux combustibles fossiles, son avenir sera très probablement plus long que son passé. Mais les avis sont partagés sur ce que devrait être la prochaine étape. La plupart des centrales géothermiques existantes "nécessitent un réservoir modérément chaud - sources chaudes, geysers et autres caractéristiques géothermiques", explique M. Newson. Ce sont en fait les "fruits mûrs" de la géothermie. A regarder : Au Zimbabwe, vice-présidence pour le "tombeur" de Mugabe "Où que l'on aille, si l'on fore dans la terre assez profondément, c'est assez chaud", dit Newson. "Alors pourquoi ne pas forer profondément, fracturer et extraire la chaleur ? C'est vraiment tentant. Forer est amusant ! Mais honnêtement, c'est très difficile de le faire fonctionner. Il est difficile d'amener les roches à se fracturer dans la bonne direction." Par exemple, un projet de forage profond en Islande, d'une profondeur d'environ 4,6 km, a rencontré des difficultés considérables. "La chimie est rude, et les équipements sont tous détruits", explique M. Nyaga. Les fluides géothermiques dissolvent des gaz tels que le CO2 provenant du magma sous-jacent. Et avec des températures supérieures à 400 °C, ces fluides dissolvent également les minéraux présents dans les roches. Ces fluides sont donc très corrosifs et peuvent endommager les équipements de forage en métal, les tuyaux et le ciment qui les maintient en place. L'énergie géothermique est peut-être plus importante dans les régions où il y a des sources chaudes et des geysers, mais même dans des climats plus frais, elle peut fournir une énergie propre importante. Alors que certains ingénieurs s'empressent de forer plus profondément, d'autres pensent qu'il vaut mieux se calmer. Des systèmes géothermiques dits à basse température, avec des rendements plus faibles, peuvent être développés à moindre coût dans des endroits où les grandes centrales électriques ne peuvent pas fonctionner. "La Chine est déjà l'un des principaux pays producteurs de chaleur géothermique", explique M. Nyaga, et de nombreux autres pays expérimentent de nouveaux moyens de produire de l'énergie à partir d'une eau à peine assez chaude pour infuser votre thé. En théorie, l'énergie géothermique peut être produite pratiquement partout où l'on peut forer assez profondément pour la libérer. Selon M. Newson, il pourrait même être possible un jour de produire de l'énergie géothermique à partir du fond de la mer. Étant donné que la majeure partie de l'activité volcanique de la Terre se produit au milieu des océans, là où les plaques tectoniques convergent ou entrent en collision, l'eau y est largement assez chaude pour alimenter une turbine. Lire aussi : Si le Kenya est le leader africain en matière d'exploitation de l'énergie géothermique, les mêmes caractéristiques géologiques qui alimentent Olkaria existent dans une demi-douzaine d'autres pays le long du Grand Rift. KenGen exploite déjà 22 puits en Éthiopie et exploitera bientôt la vapeur à Djibouti également. Dans le monde entier, des possibilités d'énergie géothermique existent partout où les plaques tectoniques se heurtent. Nombre de ces sites se trouvent dans le Sud. "L'Afrique de l'Est et l'Asie - il y a beaucoup de potentiel aux Philippines et en Indonésie", explique M. Nyaga. Mais si ces régions sont celles où l'énergie géothermique chaude est la plus accessible, l'expertise technique croissante dans le domaine de la géothermie à basse température signifie qu'à peu près partout dans le monde, il n'est pas nécessaire de chercher bien loin pour trouver des preuves de l'immense pouvoir de la chaleur de la Terre.