Environnement
Analyse

Japon : se chauffer et s'éclairer à la chaleur des volcans

Vue aérienne du Mont Aso, le plus grand volcan en activité au Japon, le 27 novembre 2014. (Crédit : Motoki Nakashima / Yomiuri / The Yomiuri Shimbun / via AFP)
Vue aérienne du Mont Aso, le plus grand volcan en activité au Japon, le 27 novembre 2014. (Crédit : Motoki Nakashima / Yomiuri / The Yomiuri Shimbun / via AFP)
Une vingtaine de pays dans le monde produisaient de l’électricité géothermique en 2010. Leur nombre devrait presque avoir doublé d’ici la fin 2015. L’exploitation de la chaleur du sous-sol, dont les réserves sont inépuisables, apparaît prometteuse, surtout dans les zones proches de volcans. Avec un arc volcanique de 2 500 km de long et environ 8 % des volcans actifs terrestres de la planète, le Japon semble privilégié. Or la puissance électrique délivrée par les installations géothermiques actuelles ne représente actuellement que 2,2 % de la capacité théorique du pays, s’il exploitait son territoire au maximum. Quelles sont les limites du développement de cette énergie dans l’Archipel ?
La géothermie, comment ça marche ? Le fonctionnement général est simple. Un mélange de vapeur et d’eau chaude est prélevé à grande profondeur (entre 1 000 et 3 000 m) dans un réservoir géothermal, notamment alimenté par de l’eau de pluie. Les deux éléments sont séparés, l’eau étant réinjectée sous la terre. La vapeur, quant à elle, fait tourner une turbine qui, reliée à un alternateur, permet de produire de l’électricité distribuée par un réseau de câbles électriques.

Contexte

C’est en juillet 1904, en Italie, que de l’électricité a été produite pour la première fois à partir de vapeur géothermique. Dans les années 1920, les recherches se sont aussi développées aux États-Unis, ainsi qu’au Japon. « De l’électricité d’origine géothermique a été générée de manière expérimentale en 1925, mais dans la pratique, l’exploitation a commencé en 1966 avec la centrale de Matsukawa », indique le professeur Norio Yanagisawa, de l’Institut national de science et technologie industrielles avancées (AIST), par ailleurs membre de la Société japonaise de recherche géothermale.

Parmi les avantages de la géothermie, le faible coût de l’électricité et le fort taux de disponibilité (70 %, soit six fois plus que l’énergie solaire et trois fois plus que l’énergie éolienne) ne sont pas les seuls. Selon un document publié en 2010 par l’Institut central de recherche de l’industrie de production d’électricité, elle est, après l’hydraulique, le type d’énergie qui rejette le moins de CO2 dans l’atmosphère (13g/kWh).

- Vapeur géothermique dans la ville de Kirishima en 2015. (Copyright : Jean-François Heimburger)
Vapeur géothermique dans la ville de Kirishima en 2015. (Copyright : Jean-François Heimburger)

Développement du secteur

À l’issue du débat sur l’avenir de la politique énergétique du Japon, lancé en janvier 2015, le ministère nippon de l’Économie a publié le 16 juillet 2015 son nouveau plan stratégique. Il prévoit ainsi une production d’électricité composée notamment de 20 à 22 % de nucléaire et 22 à 24 % d’énergies « vertes » en 2030. Parmi elles, la production géothermique d’électricité passerait à 1 % minimum dans quinze ans, contre 0,3 % en 2013.
« Pour cela, il sera nécessaire d’augmenter le nombre de centrales de production géothermique », explique M. Yanagisawa. Il faut compter entre dix et douze ans pour construire et mettre en service une centrale géothermique, en incluant les enquêtes géologiques, le forage et l’évaluation des impacts sur l’environnement. « Pour l’instant, la construction d’une centrale à vaporisation par flash d’une capacité de 42 MW a été décidée à Yuzawa, dans le département d’Akita, et six autres projets de centrales de plus de 10 MW sont en cours. JOGMEC [Japan Oil, Gas and Metals National Corporation] fournit une aide financière pour la réalisation des études géologiques et des forages sur plus de vingt sites. »
Kazuhiro Takase, directeur de la centrale géothermique de Matsukawa, la première construite par le Japon, dans la ville d’Hachimantai (Préfecture d’Iwate), le 4 août 2011. (Crédit : SHINGO ITO / AFP)
Kazuhiro Takase, directeur de la centrale géothermique de Matsukawa, la première construite par le Japon, dans la ville d’Hachimantai (Préfecture d’Iwate), le 4 août 2011. (Crédit : SHINGO ITO / AFP)
C’est ainsi que depuis 1966, la centrale de Matsukawa d’une capacité maximale de 23,5 MW, parvient à fournir la totalité de l’électricité consommée par les 26 500 habitants de la ville d’Hachimantai. « À présent, une production totale de 515 MW est assurée dans 22 unités réparties sur 18 sites », précise M. Yanagisawa de la Société japonaise de recherches géothermale, en s’appuyant sur le rapport 2014 de la Société technologique de production d’énergie thermique et nucléaire.

Le Japon à la traîne en Asie

En Asie, l’Indonésie et les Philippines figurent parmi les principaux producteurs d’énergie géothermique, après les États-Unis. Et pour cause : il s’agit de pays à forte densité volcanique, comme l’archipel nippon. « En ce qui concerne les Philippines, leur capacité est trois fois plus importante que le Japon, indique M. Yanagisawa. Cela pourrait notamment s’expliquer par la présence des EDC (instituts de recherche électrique), qui travaillent activement et réalisent des enquêtes sur le développement géothermique. Les fonds étrangers, ceux de Chevron Corporation par exemple, aident également au développement. »
La capacité de production géothermique stagne au Japon depuis 1995, alors qu’elle pourrait atteindre aujourd’hui la barre maximale des 24 000 MW. Le pays passerait ainsi du 8e au 3e rang mondial. « La raison principale est le ralentissement rapide, entamé en 1997, de la stratégie politique pour le développement de la production géothermique de l’électricité, qui a été complètement abandonnée en 2003, déplore M. Yanagisawa. Pour le développement géothermique, le coût de la première étape est trop élevé, et plus de 80 % des sites potentiels se trouvent dans le périmètre des parcs nationaux. »
Infographie : le mix énergétique japonais en 2013 et 2030 - part des différents types d'énergie dans la production d'électricité au Japon. Réalisation : Alexandre Gandil.
Infographie : le mix énergétique japonais en 2013 et 2030 - part des différents types d'énergie dans la production d'électricité au Japon. Réalisation : Alexandre Gandil.

L’exemple néo-zélandais

Les compagnies d’électricité japonaises, en manque de motivation, pourraient toutefois suivre l’exemple de la Nouvelle-Zélande. « Les deux grandes compagnies d’électricité, Contact Energy et Mighty River, y sont très actives », souligne M. Yanagisawa. Ce pays, aux ressources géothermiques importantes, est aujourd’hui au quatrième rang mondial.
Pour rattraper ses voisins, d’autres pistes sont évoquées, comme le raccourcissement de la durée de la phase d’évaluation et l’effort d’explication auprès des exploitants d’onsen – eaux thermales. En effet, avec les quelque 20 000 stations thermales que compte l’archipel nippon, certains s’interrogent voire s’inquiètent des conséquences du développement de la géothermie sur ces exploitations. « Les centrales géothermiques développées jusqu’à maintenant au Japon n’ont pas d’influence sur les onsen, répond M. Yanagisawa. Mais cela ne signifie pas qu’il n’y en aura pas dans les zones où seront construites de nouvelles centrales. Une influence est possible, par exemple quand le réservoir géothermique et le réservoir d’eaux thermales se situent dans la même couche. Il est donc important de faire des enquêtes sur la qualité de la terre autour de la zone de développement et de la surveillance des onsen. »

Le Kirishima Kokusai Hotel : modèle de production privée d’électricité géothermique

Situé au pied d’un volcan, au nord du département méridional de Kagoshima, l’hôtel Kirishima Kokusai fait partie des quelques établissements qui produisent de l’énergie géothermique pour leur propre usage. L’eau thermale dont bénéficie ce bâtiment de tourisme et de repos, entouré de nuages de vapeur géothermique, y attire près de 100 000 personnes chaque année.

« L’hôtel exploite la chaleur de la vapeur (140°C) pour le chauffage, l’eau chaude et les climatiseurs, avant de l’utiliser pour l’eau des bains thermaux (42°C) », explique Saburô Ôkubo, conseiller technique de l’hôtel Kirishima Kokusai. Cela permet, avec le nouvel équipement d’une puissance de 100 KW, mis en service en novembre 2010, de fournir environ 25 % de l’électricité consommé dans l’établissement.

Impact environnemental et humain limité

Même si elle fait partie des énergies « vertes », la géothermie reste relativement polluante. « Le plus inquiétant pendant le développement géothermique est la libération d’hydrogène sulfuré (H2S), explique M. Yanagisawa. Lors de cette étape, la quantité de ce gaz est surveillée en permanence. Dès que la densité augmente, le forage est interrompu. Durant la phase d’exploitation, l’eau chaude qui provient du souterrain est réintroduite dans la terre : il n’y a donc plus d’influence sur l’environnement. »
Du point de vue sécuritaire, dans les sites qui adoptent la méthode EGS (Enhanced Geothermal System, « système géothermique amélioré »), des séismes peuvent se produire durant l’exploitation, jusqu’à causer des dommages comme à Bâle fin 2006. « Mais au Japon ce n’est pas un problème, car le système nippon est une production d’électricité par vapeur », précise M. Yanagisawa.
Par Jean-François Heimburger, en Kyûshû

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A propos de l'auteur
Jean-François Heimburger
Jean-François Heimburger est journaliste indépendant et chercheur associé au CRESAT (laboratoire de l’Université de Haute-Alsace). Spécialiste du Japon, il est auteur de l’ouvrage "Le Japon face aux catastrophes naturelles" (ISTE Éditions, 2018).
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