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La géothermie occupe actuellement en France la
3ème place des énergies renouvelables,
en terme d’énergie produite, derrière
la biomasse et l’hydraulique. En quelques années,
l’image de la géothermie a énormément
évolué. Depuis l’utilisation des
pompes à chaleur, de la cogénération
et de la filière sèche, les handicaps
dont souffrait cette filière énergétique
(corrosion, faible rentabilité…) ont désormais
disparu.
A la différence des énergies fossiles
les plus utilisées aujourd'hui, ces réserves
ne sont pas situées dans quelques sites particuliers,
éventuellement désertiques ou au fond
des mers. La chaleur du sous-sol est présente
sur tous les continents, offerte à tous les hommes.
Evidemment, selon la structure des formations géologiques
ou la composition des roches, cette énergie sera
plus ou moins facile à extraire, mais les technologies
existent aujourd'hui pour permettre un développement
planétaire de la géothermie.
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L’énergie
géothermique ou chaleur du sous-sol est l’énergie
calorifique stockée sous la surface terrestre.
Les profondeurs de la terre recèlent d’énormes
quantités de chaleur naturelle, dont l’origine
réside essentiellement dans la désintégration
d’éléments radioactifs. |
Selon les connaissances actuelles, les températures
culminent à 6'000°C dans le noyau et atteignent
encore 1'300°C environ dans le manteau supérieur
du globe terrestre. Le flux géothermique qui
parvient à la surface du globe dépasse
40 milliards de kW.
La géothermie consiste donc à capter
la chaleur de la croûte terrestre pour produire
du chauffage ou de l’électricité.
La température des roches augmente en moyenne
de 1°C tous les 30 mètres de profondeur :
c'est le gradient géothermique terrestre moyen.
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En
certains points du globe, et notamment dans les
régions volcaniques, qui correspondent à
des intrusions de magma dans la croûte terrestre,
le gradient géothermique est plus élevé
et l'eau des précipitations qui traverse
les roches s'échauffe de plus en plus en
profondeur. |
Selon le niveau de température, on
distingue différents types de géothermie, auxquels correspondent
différents usages :
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Type de géothermie |
Caractéristiques du ‘réservoir’ |
Utilisations |
Très basse
énergie |
Nappe à moins de 100 m
Température < à 30°C |
Chauffage et
rafraîchissement de locaux, avec pompe à chaleur |
| Basse énergie |
Entre 30°C et 150°C |
Chauffage urbain, utilisations industrielles,
thermalisme, balnéothérapie |
| Moyenne et Haute énergie |
Entre 180°C et 350°C |
Production d’électricité |
| Géothermie profonde |
Roches chaudes sèches à plus de 3 000 m de profondeur |
Au stade de la recherche, pour l’électricité
ou le chauffage |
Une seule forme d’énergie géothermique
permet de générer de l’électricité
: la géothermie moyenne et haute température,
à partir de 150°C, qui permet la production
d’électricité, soit directement
à partir de gisements de vapeur ou d’eau
chaude ou après injection d’eau en profondeur
et récupération de chaleur Les autres
formes de géothermie, qui exploitent des températures
plus basses, sont utilisées exclusivement pour
le chauffage seul ou en association avec la climatisation.
(pompe à
chaleur)
La production d'électricité, le thermalisme
et le chauffage urbain restent les applications les
plus répandues de la géothermie. Toute
une gamme d'usages sont possibles, qui ne dépendent
que de l'imagination des hommes et des caractéristiques
des fluides géothermaux.
Réservoirs de vapeur :
Si l’eau de gisement est partiellement vaporisée,
elle pourra être
récupérée sous la forme de vapeur
sèche directement utilisable pour
faire tourner les turbines des centrales électriques.
Cependant, ces
gisements de vapeur sont relativement rares. Les gisements
les plus
connus sont Lardarello (Italie), Geysers (Californie)
et Matsukawa (Japon).
Réservoirs d’eau chaude :
Le plus souvent, l’eau des gisements géothermiques
reste liquide et,
suivant sa température, elle peut-être
utilisée soit pour le chauffage,
soit pour la production d’électricité.
Dans ce dernier cas, la baisse de
pression que subit l’eau chaude pendant sa remontée
vers la surface
produit sa vaporisation de sorte qu’en tête
de puits on dispose d’un
mélange diphasique eau-vapeur dont on peut utiliser
la phase gazeuse
pour alimenter des turbines.
La géothermie des roches fracturées
:
Elle consiste à récupérer la chaleur
de roches chaudes en profondeur
par une circulation d’eau vers la surface. Elle
constitue une énorme
réserve d’énergie puisque l’exploitation
de la chaleur contenue dans
une sphère de 1 km de rayon permettrait d’alimenter
pendant un
siècle une centrale électrique de 100
MW.
La principale difficulté consiste à créer
un échangeur souterrain par
stimulation hydraulique des fractures existantes dans
la roche en
profondeur.
Contrairement aux réserves fossiles, la géothermie
ne se vide pas de son réservoir au fur et à
mesure que l'on s'en sert. Le vecteur, de l'eau piégée
outransitant dans le sous-sol, se renouvelle soit naturellement
par le ruissellement des eaux de surface, soit par l’option
technologique de l’injection artificielle. Quant
à la chaleur, elle est contenue dans la roche
qui représente 90% ou plus du gisement.
L’intérêt économique des centrales
électriques géothermiques
dépend beaucoup du gisement. Dans les zones les
plus favorables, la
production directe à partir de vapeur comme en
Californie, au
Mexique et aux Philippines, est rentable et les coûts
de production
sont de l’ordre de 0,03 €/kWh. Pour les gisements
de faible potentiel
et de moyenne température, la petite taille des
installations et les mauvais rendements induisent des
coûts d’investissement et de production
élevés (0,08 €/kWh) qui nuisent beaucoup
à son développement.
La production d’électricité par
voie géothermique permet d’éviter
des
rejets de CO2 et son impact environnemental est très
restreint dans le
cas de l’exploitation des roches fracturées
tout comme dans le cas de
la géothermie classique avec réinjection
des rejets en profondeur.
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