Qu'est-ce que la géothermie ?
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Plus on descend dans le sous-sol et la croûte terrestre, plus la roche et les eaux souterraines sont chaudes. La est un ensemble de techniques qui permettent de récupérer cette , à différentes profondeurs et à différentes températures. Cette énergie renouvelable permet le chauffage - et le refroidissement - des maisons, des immeubles, des usines, des bâtiments agricoles. Si on l’utilise pour faire tourner une turbine, cette chaleur peut être transformée en .
© AFP - Une source naturelle de vapeur sur le site islandais de Geysir (qui donna son nom aux geysers).
Nappes phréatiques et aquifères
Le terme de géothermie est formé à partir des mots grecs Gê (la Terre) et thermos (chaud). La chaleur souterraine est stockée dans les nappes phréatiques de faible profondeur, les aquifères plus profonds (réservoirs rocheux renfermant des eaux souterraines) ou les roches granitiques. Cette énergie calorifique provient en parts à peu près égales de la chaleur résiduelle produite par les phénomènes de formation de la planète (il y a 4,5 milliards d’années) et de la naturelle.
Le gradient géothermique
Le gradient thermique de chaque région mesure la hausse moyenne de la température en fonction de la profondeur. En Europe, le gradient a une valeur moyenne de 3 °C pour 100 m de profondeur (donc 30 °C d’augmentation pour 1 000 m). Ce chiffre moyen dépend des conditions physiques et géologiques de la région. Le sous-sol d’une zone volcanique connaît par exemple des températures qui s’élèvent très rapidement.
Les différents types de géothermie
Les techniques géothermiques diffèrent selon la température, la profondeur et l’usage que l’on fait de cette chaleur.
On distingue généralement trois catégories :
- La géothermie de très basse énergie. La température est inférieure à 30 °C et les profondeurs de traitement s’étagent de 10 à 200 m. Elle permet de chauffer (ou de rafraîchir) les maisons individuelles, des tours d’immeubles, des bâtiments commerciaux. Les calories sont collectées en faisant remonter l’eau des nappes ou en introduisant dans le sol des « sondes géothermiques » verticales ou horizontales. On utilise des pompes à chaleur pour élever le niveau de la température ou le baisser pour assurer une climatisation.
- La géothermie profonde de basse énergie. La température de l’eau est comprise entre 30° et 90 °C et les profondeurs d’exploitation entre 200 et 2 500 mètres. L’eau qui provient d’aquifères remonte vers la surface puis repart en profondeur, grâce à deux forages qui forment un « doublet ». Cette technique permet de chauffer, via des réseaux de chaleur installés en surface, des quartiers de milliers d’habitants ou des parcs industriels.
- La géothermie de haute énergie. Traitant des températures qui dépassent 150 °C, elle consiste principalement à produire de l’électricité à partir des sources de vapeur d’eau profondes. Une autre technique consiste à injecter de l’eau dans une roche profonde chaude et sèche, puis à la récupérer en surface. La géothermie de haute température permet également de faire de la afin de récupérer de la chaleur en même temps que produire de l’électricité.
En résumé :
| Température | Profondeur | Cibles | Méthodes | |
|---|---|---|---|---|
| Géothermie très basse énergie | Moins de 30 °C | 10 à 200 m | Maisons individuelles, immeubles, centres commerciaux. | Réseaux horizontaux, sondes verticales, captage de l’eau des nappes. Avec appui pompes à chaleur. |
| Géothermie profonde basse énergie | Entre 30 et 90 °C | Entre 200 et 2 500 m | Quartiers, parcs industriels. | Doublets (2 forages verticaux dans aquifères). |
| Géothermie haute énergie | Plus de 150 °C | Entre 1 500 m et 5 000 m | Usines de production d’électricité. | Forages profonds dans aquifères – ou injection d’eau dans roches profondes. |
Avantages et limites de la géothermie
Les installations géothermiques présentent l’avantage d’occuper peu d’espace en surface, d’être non polluantes et insonores. Elles ne consomment pas d’eau puisque celle-ci est renvoyée en sous-sol. Après la phase d’investissement, les coûts d’exploitation sont faibles.
Mais les réservoirs géothermiques ont tendance à s’épuiser au-delà de 30 ou 50 ans, au fur et à mesure de leur exploitation. Les forages profonds doivent être surveillés pour ne pas provoquer de secousses sismiques. En surface, le transport de la chaleur sur de longues distances génère d’importantes pertes thermiques. Il est donc préférable d’utiliser celle-ci à proximité immédiate des forages ou d’installer un réseau de chaleur pour la distribuer dans la zone.
Une vidéo pédagogique sur la géothermie
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