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geothermie

  • Présentation de la géothermie.

    La géothermie est une technique qui est aujourd’hui répandue dans le monde entier. Les centrales géothermiques occupent les 5 continents et pour cause, les bénéfices que nous retirons de cette exploitation sont nombreux : chauffage et production d’électricité.
    Les Romains avaient déjà bien compris l’intérêt des sources géothermales puisqu’ils chauffaient certaines de leurs constructions (comme les thermes) grâce à l’eau chaude provenant du sous-sol.

    Qu’est-ce que la géothermie ?

    La géothermie désigne l’énergie thermique produite dans le sous-sol de la Terre et contenue dans de l’eau.

    Il y a habituellement 3 techniques de forages géothermiques :

    • la géothermie peu profonde à basse température,
    • la géothermie profonde à haute température,
    • et enfin la géothermie très profonde à très haute température.

    Principe de la géothermie

    La fonction première d’un système géothermique est de pouvoir alimenter en chauffage une habitation. En réalité, le principe est assez simple : il s’agit d’extraire la chaleur que l’on trouve dans la croûte terrestre pour ensuite la transférer à un plancher chauffant ou un radiateur. Parallèlement, il est possible d’actionner des systèmes de production d’électricité grâce à la vapeur générée par la très grande chaleur de l’eau, extraite à grande profondeur. On utilise donc la chaleur présente naturellement dans le sous-sol.

    Ce système est donc émetteur de très peu de CO2 et permet de diminuer de façon conséquente les besoins énergétiques d’un logement utilisant la géothermie, ou de produire de l’électricité propre, neutre ou presque en gaz carbonique.

    Les différents types de géothermie

    • La géothermie très basse énergie (température inférieure à 30°C) : utilisée pour le chauffage et la climatisation, nécessite une pompe à chaleur.
    • La géothermie basse énergie (30 à 90°C) : pour le chauffage, la production d’électricité ou certains usages industriels.
    • La géothermie moyenne énergie (90 à 150°C) : production d’électricité.
    • La géothermie haute énergie (température supérieure à 150°C) : production d’électricité.
    • La géothermie profonde des roches chaudes fracturées (hot dry rock) : injection d’eau à très grande profondeur (plusieurs kilomètres) puis pompage de la vapeur ainsi créée au contact des roches chaudes du sous-sol. Pour la production d’électricité.

    Le chauffage géothermique

    Généralement, on utilise les techniques de forages peu profonds ou de forages profonds (très basse ou basse température) pour le chauffage géothermique.

    Concernant les forages peu profonds, on creuse sur une faible distance dans la croute terrestre pour y introduire des tuyaux. Ces tuyaux contiennent un fluide (eau ou fluide caloporteur) qui fait office d’échangeur thermique.  Le fluide caloporteur est composé d’eau et d’une autre substance sensée capter plus de chaleur que l’eau traditionnelle. C’est un procédé utile pour des températures peu élevées.

    Les forages plus profonds quant à eux ne nécessitent pas l’utilisation d’un fluide caloporteur (eau+composant ajouté) car la température du sous-sol est bien plus élevée qu’avec un forage à faible profondeur. La profondeur du puits variera en fonction de la température souhaitée et des spécificités géothermiques de la région dans laquelle on se trouve.

    Le principe du chauffage géothermique est d’injecter le liquide dans le sol pour qu’il se réchauffe au contact de la chaleur de la terre. Une fois remonté à la surface, le fluide peut emprunter différents circuits.

    Si l’eau est suffisamment pure, on peut l’injecter directement dans des radiateurs à eau. Cela sous entend que la température de l’eau soit assez élevée (mais pas trop !). C’est un mode de chauffage répandu en Islande par exemple, pays alimenté en énergie presque exclusivement par la géothermie, grâce à des nappes phréatiques chauffées par l’activité volcanique, importante sur l’île.

    On peut également utiliser un circuit de tuyaux généralement posés sous le sol de l’habitation. Ainsi, on a un chauffage au sol alimenté par géothermie. Il est aussi possible de chauffer son eau chaude sanitaire grâce à ce procédé.

    Si l’eau n’est pas assez pure, il existe des systèmes d’échange de chaleur entre eau ou fluide caloporteur froid et chaud, afin de ne pas rejeter dans la nature des eaux surchargées en sel ou autres substances. On extrait ainsi la chaleur du sous-sol pour la transférer ensuite au circuit traditionnel de chauffage.

    La production d’électricité

    Le principe :

    • De l’eau s’incruste dans les différentes failles de la croûte terrestre.
    • Grâce à l’utilisation d’une pompe, on fait remonter l’eau chaude à la surface. Celle-ci va pendant la remontée se transformer en vapeur. C’est de cette manière que l’eau est récupérée.
    • Une fois la vapeur arrivée à la surface de la terre, elle va faire tourner un système de production d’électricité, une turbine plus exactement, qui va quant à elle actionner un alternateur. C’est cet alternateur qui va produire l’électricité.
    • Enfin, l’électricité qui a été produite par l’alternateur va passer par un transformateur qui a pour but d’adapter la tension initiale à la tension des grandes lignes. Une fois cette étape franchie, l’électricité est envoyée sur nos lignes.

    Pour une explication plus imagée, vous pouvez visionner cette animation fournie par EDF à cette adresse : http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_geo/geo_anim_01.html

    On compte aujourd’hui environ 350 installations géothermiques dans le monde. La puissance mondiale de ces centrales était de 63,4 TWh en 2009 (http://www.edf.com/html/panorama/production/industriels/renouvelable/geothermie/monde.html), en d’autres termes, cela ne représente que 1,7% de la puissance mondiale électrique sur notre planète.

    La production d’électricité grâce à la géothermie est encore minime par rapport à celle de   l’hydroélectricité mais la géothermie reste néanmoins, avec la biomasse et l’éolien, l’une des 3 sources principales d’électricité produites par le biais des énergies renouvelables dans le monde.

    Il y a une certaine disparité géographique au niveau de la production c’est pourquoi la géothermie ne couvre qu’une part infime des besoins mondiaux en électricité.

    Il n’y a actuellement pas de production d’électricité de ce type en métropole et c’est à Bouillante en Guadeloupe, que se trouve la seule centrale électrique géothermique française. Mais la géothermie va poursuivre son ascension dans le monde et les regards se tournent aujourd’hui majoritairement vers les pays en développement économique tel que les Philippines, l’Indonésie ou encore l’Amérique latine qui ont de très fort potentiel géothermique dans leur sous-sol.

    La géothermie permet donc de bénéficier d’un chauffage individuel ou collectif  selon les cas, et d’une production d’électricité qui n’émet que très peu de CO2. A l’heure actuelle, c’est l’une des solutions les moins polluantes.

    Mais malgré le fort potentiel qui existe, la géothermie ne représente qu’un très faible taux de la production mondiale d’énergie produite (voir ci-dessus). Cependant, elle est une source importante d’électricité pour certains pays, comme les philippines, pour qui elle représente 28% de l’énergie produite.

    Une forte disparité existe aussi entre les continents. L’Amérique et l’Asie sont en pointe, tandis que l’Europe les suit et que l’Afrique reste à la traine, malgré des investissements récents au Kenya et un fort potentiel autour de la zone du Rift.

    La géothermie est donc une source d’énergie d’avenir (même si elle connue depuis des siècles), efficace et rentable. Le fort potentiel que recèle le sous-sol de la Terre devrait convaincre nombre de gouvernements ou d’investisseurs privés à se lancer dans la construction de centrales géothermiques pour le chauffage ou pour la production d’électricité.