La géothermie : sous les pavés l’énergie !

Une source d’énergie inépuisable, constante, fiable et potentiellement propre à 100 %. Cela ressemble à la définition idéale de les énergies renouvelables ; c’est la promesse qu’offre la géothermie. Ici nous allons parler de cette énergie renouvelable en plein essor.

Géothermie : qu’est-ce que c’est ?

Notre Terre stocke de l’énergie thermique produite par de sources différentes :

• Le rayonnement solaire : il réchauffe d’abord une fine couche de quelques mètres sous nos pieds. La température y est modérée mais stable (entre 10° et 14° en moyenne en France).
• Les roches radioactives enfouies dans le manteau terrestre : elles produisent de la chaleur en se désintégrant. Au fur et à mesure que l’on s’enfonce sous terre, la chaleur augmente (d’environ 4° tous les 100 mètres). Plusieurs kilomètres sous terre, les roches dépassent ainsi les 150°.
• Le magma : il se trouve dans le centre et il est extrêmement chaud.

Cette énergie thermique se diffuse dans les différentes couches formant des nappes phréatiques, pas loin de la couche terrestre où nous vivons.

Au fur et à mesure que l’on s’enfonce sous terre, la chaleur augmente. D’environ 4° tous les 100 mètres. Plusieurs kilomètres sous terre, les roches dépassent ainsi les 150°. En creusant depuis la surface, il est donc possible de trouver de la chaleur. Le concept de la géothermie est d’utiliser ces températures élevées pour créer de l’énergie.

Pour cela, le mot géothermie vient des mots grecs gêo (terre) et thermos (chaud).

Historiquement, cette source de chaleur a été utilisée par de nombreux peuples au fil du temps, comme les Romains. Actuellement, plusieurs pays s’y essaient.

La source de l’énergie géothermique

La source est la terre elle-même, qu’il faut creuser pour arriver vers la chaleur. Elle est puisée par des capteurs qui peuvent être enterrés verticalement ou horizontalement, ou dans l’eau des nappes.

• Capteurs horizontaux : ils sont enterrés à faible profondeur (jusqu’au 1,20 m) et, selon la technologie employée, un fluide circule à l’intérieur.
• Sondes géothermiques verticales : elles sont installées dans un forage à plusieurs centaines de mètres de profondeur, là où la température du sol est stable. Un fluide circule à l’interieur.
• Pompes à chaleur sur nappes : elles puisent la chaleur contenue dans l’eau des nappes phréatiques, des rivière ou d’un lac. Elles nécessitent des forages pouvant atteindre plusieurs dizaines ou centaines de mètres de profondeur.

La géothermie permet une production d’électricité et de chauffage renouvelables, qui n’est pas soumise aux conditions climatiques, comme par exemple pour l’éolien et le énergie solaire photovoltaïque.

Les utilisations de l’énergie géothermique

Aujourd’hui, on peut tirer parti de ces immenses réserves d’énergie de deux façons :

• soit en récupérant directement la chaleur pour se chauffer.
• soit en utilisant la chaleur pour produire de l’électricité.

Géothermie pour se chauffer

La première méthode est actuellement la mieux maîtrisée et la plus développée. Notamment via des pompes à chaleur, qui utilisent la géothermie à très basse énergie.

Deux circuits d’eau, l’un enterré près de la surface et l’autre sous le sol du bâtiment, récupèrent et se transmettent la chaleur pour la délivrer aux pièces à chauffer. Le système est efficace mais la chaleur modérée captée en faible profondeur (moins de 30°) implique l’utilisation complémentaire d’électricité pour faire monter la température du liquide de chauffage.

De plus en cas de grand froid, il peut être nécessaire de disposer d’un chauffage d’appoint pour compléter la puissance du système.

La géothermie à basse énergie permet un chauffage plus puissant. Elle utilise la chaleur plus profonde (à au moins 200 mètres) dans les zones où l’eau est déjà présente dans la roche. On peut alors la puiser et transmettre à un circuit de chauffage secondaire une chaleur supérieure à 60°.

Pour trouver la température optimale du liquide à extraire, il faut utiliser divers outils de précision, comme les thermocouples, qui peuvent mesurer des températures allant jusqu’à 1 500 degrés (dépendant du modèle).

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Géothermie pour produire électricité

Lorsque l’on atteint des températures encore supérieures, on peut transformer cette chaleur pour produire de l’électricité.

Cette géothermie à haute énergie est accessible aux endroits particulièrement chauds de la surface de la Terre : dans les zones volcaniques.

De l’eau très chaude et relativement peu profonde peut y être puisée pour venir alimenter, sous forme de vapeur, des turbines qui produiront de l’électricité.

Géothermie stimulée

Enfin, en dehors de ces zones propices, on tente également de récupérer la chaleur terrestre par géothermie stimulée. Encore expérimentale, cette technique consiste à injecter très profondément (5 000 mètres) de l’eau, puis la pomper une fois qu’elle a récupéré la chaleur de la roche à 200°.

La vapeur peut ensuite alimenter des turbines de façon classique. La France est pionnière sur cette technique avec l’inauguration en 2008 de la première centrale électrique à partir de géothermie profonde, à Soultz-Sous-Forêts (Bas-Rhin).

Elle fournit une puissance de 1,5 MW au réseau électrique de Strasbourg.

Le futur de la géothermie

Encore marginale à côté d’autres filières renouvelables comme l’énergie éolienne, la géothermie est pourtant en pleine expansion. En 2015, plus de 70 pays l’utilisaient déjà pour produire de la chaleur.

En France, près de 19 500 pompes à chaleur ont été vendues en 2018. Et malgré un ralentissement qui a suivi la crise économique, plus de 120 000 maisons individuelles sont aujourd’hui chauffées dans l’Hexagone grâce à la géothermie.

La production géothermique dans l’UE en 2013 était de 6 TWh qui deviendront environ 11 TWh en 2020. Le potentiel européen total en 2030 serait de 174 TWh, mais il peut dépasser les 4 000 TWh en 2050.

Utiliser la chaleur de la Terre permet de lutter contre le réchauffement du climat. En fait, la géothermie, comme les autres énergies renouvelables, peut aider de nombreux pays à diminuer leur consommation d’énergies fossiles.

Néanmoins, cette belle promesse a ses conditions et notre devoir, en tant qu’habitants de la planète Terre,est de ne pas seulement exploiter ses ressources, mais aussi de lui donner le temps et l’équilibre nécessaires. Préserver la santé de notre planète, la restaurer est crucial pour protéger la vie qu’elle contient et par extension, nous-mêmes.

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