La Géothermie.

La Terre produit de la chaleur dans sa croûte et son manteau supérieur essentiellement par la désintégration naturelle d’éléments radioactifs (uranium, thorium, potassium). Une partie de cette chaleur se stocke dans certaines parties du sous-sol, en général dans des nappes d’eau souterraines.

On appelle énergie géothermique cette énergie calorifique stockée sous la surface terrestre.

La Géothermie consiste donc à rechercher et à capter les concentrations naturelles d’eau chaude pour produire directement du chauffage lorsque la température de l’eau est inférieure à 100° ou générer indirectement de l’électricité lorsque cette température se situe entre 100 et 150°c.

Principe de fonctionnement :

Les ressources géothermales peuvent être classées en trois catégories :

Les gisements de "basse énergie" dont la température se situe entre 50° c et 100° c. Ils se trouvent entre 1000 à 2500m de profondeur, dans des bassins souterrains de très grande dimension et sont présents à de nombreux endroits du globe. En France, de telles nappes existent dans les bassins sédimentaires d' Aquitaine ou parisien et la vallée du Rhône.

L’eau chaude est directement exploitable lorsqu’elle est suffisamment pure, ni trop chaude ni sous trop forte pression. C'est la solution la plus économique.

Sinon, l’utilisation d’échangeurs, est nécessaire pour que l'eau chaude communique sa chaleur au réseau de chauffage urbain. On désigne ,alors, sous le nom de doublet l'ensemble des deux forages nécessaires. L'un par lequel on pompe l'eau de la nappe et l' autre par lequel on réinjecte l'eau refroidie dans la même nappe.

Les gisements de "moyenne énergie" sont constitués par des nappes situées à une profondeur de 2000 è 3000 m, où la température de l'eau est comprise entre 90 et 150 ° c. Les gisements français de moyenne énergie se situent en Alsace et en Auvergne.

Les gisements de " haute énergie " , avec une température supérieure à 150° c, se composent de nappes de vapeur d'eau ou d'eau sous pression et se situent dans les régions volcaniques. L'eau chaude qui arrive à la surface de la Terre se manifeste sous forme de sources chaudes, de geysers et de fumerolles.

On ne connaît pas de gisements de ce type en France métropolitaine.

Les deux derniers types de gisement ont une température suffisante pour produire de l'électricité.

Ils sont exploités essentiellement en Italie, en Islande, en Nouvelle-Zélande, aux Philippines, au Japon, en Indonésie et en Californie.

En Guadeloupe la centrale de Bouillante produit 4,2 MW.

Dans les centrales électriques, le jet de vapeur sous pression actionne des turbines qui génèrent l'électricité. la production de vapeur à partir des fluides naturellement chauds qui existent dans les systèmes géothermiques se substitue avantageusement pour l’environnement à celle produite à partir des énergies fossiles ou l'énergie nucléaire.

La capacité de production des installations géothermiques installées dans le monde est passée tait d'environ 5 800 MW à environ 8000 MW entre 1990 et 1999.

Les pompes à chaleur installées pour des maisons individuelles ou du petit collectif sont également classées sous l’appellation géothermie.

Dans ce cas il s’agit de récupérer la chaleur solaire accumulée dans les premiers mêtres de la couche terrestre à l’aide d’un système se composant d’un compresseur fonctionnant électriquement, d’un capteur et d’un émetteur. Ce système ne s’avère performant que dans le cas de bâtiments bien isolés avec un plancher chauffant et reste avant tout une installation électrique.

Le chauffage urbain est le principal usage de la géothermique de basse énergie. Cette application est rentable dans les zones d'habitation comprenant au moins 1 500 à 2 000 logements.

Cependant le transport de l’eau chaude nécessite, bien souvent, un important réseau de canalisations générant des pertes de chaleur non négligeables et obligeant à maintenir une chaufferie d’appoint pour réchauffer la fin de circuit surtout par période de grands froids mais aussi en cas d'incident ou d'entretien.
La solution idéale consiste à se servir de la même eau pour des utilisations en cascade ne nécessitant pas toutes la même température. Par exemple, de l'eau extraite à 80° c peut être envoyée dans les radiateurs, celle à 60°c sera utilisée dans les planchers chauffants. L'eau sortant à; 45°c des planchers chauffants peut servir à chauffer des serres ou des piscines ; et l'eau sortant à 30°c peut alimenter un réseau de dégivrage de routes et de trottoirs.

La co-génération c’est-à-dire la production d’électricité en même temps que la chaleur peut encore augmenter l’intérêt de la géothermie.

Une énergie renouvelable :
C’est une source d’énergie très peu coûteuse et renouvelable. En effet, les stocks d'eau chaude souterrains peuvent être considérés comme renouvelables dans le sens où ils sont en permanence réchauffés par la chaleur du centre de la terre, estimée à 4 000°c. La condition étant que le rythme d'exploitation de ces stocks n'excède pas celui du renouvellement.

La géothermie est une énergie propre qui n'émet pas ou peu de polluants.

Elle peut être considérée comme étant l'énergie la moins chère pour éviter l'émission de gaz carbonique et se substitue avantageusement à la consommation des énergies fossiles dont la combustion participe à l'aggravation de l'effet de serre.

Les seuls risques de pollution existants sont de rejeter à la surface du sol l'eau extraite si celle-ci contient des métaux lourds. Ce risque est évité lorsqu'elle est réinjectée en sous-sol.

Les limites :

C’est une énergie qui ne peut être transportée facilement sur de grandes distances. Il est donc nécessaire d'avoir un nombre suffisant d'utilisateurs dans un rayon proche des forages. La zone urbaine de la région parisienne répond bien à ces conditions.

Le coût des investissements pour mettre en place une installation de chauffage par géothermie sont parfois importants car selon la nature du sol, les coûts de forage peuvent être très élevés. L'eau des nappes étant fortement chargée en sels, les échangeurs et les tubes de forage doivent être soigneusement protégés contre la corrosion et nécessitent un entretien régulier.

Par contre, le coût d'exploitation est quasiment nul.
L'épuisement ou le refroidissement de la ressource sont possibles sur certains stocks trop petits lors de leur exploitation.

L'expansion de la géothermie se heurte également à l'absence de réelle volonté politique, exprimée notamment dans la lourdeur des taxes.

Perspectives :
La géothermie est la troisième énergie renouvelable dans le monde après la biomasse et l'hydraulique.

En France, plus de 200 000 équivalents-logements sont, actuellement raccordés à des réseaux de chaleur utilisant prioritairement l'énergie géothermique. Avec une production de l'ordre de 200 000 tonnes équivalent pétrole (tep) par an, la contribution de la géothermie au bilan énergétique national se situe aujourd'hui bien avant celle des énergies solaire et éolienne.

Un important effort de recherche doit être poursuivi pour améliorer les techniques de forage et permettre l'exploitation à plus grande échelle de la chaleur terrestre dans le domaine du chauffage..

Sources :