ElectricitéLe monde de l'énergie

La géothermie : une énergie à consommer avec modération

Parmi les nombreuses énergies propres figure la géothermie. Celle-ci recouvre l’ensemble des techniques permettant de récupérer la chaleur naturellement présente dans le sous-sol de la Terre, en particulier dans les aquifères, des formations géologiques contenant une nappe d’eau souterraine. Disponible 24 heures sur 24, la chaleur de la Terre augmente au fur et à mesure que l’on s’enfonce dans son sous-sol : en moyenne 3°C tous les 100 mètres (c’est ce que l’on appelle le gradient géothermal). A 4.000 mètres de profondeur, la chaleur peut atteindre 140°C !

Une énergie du passé

Cette énergie calorifique provient en fait du passé, lorsque des poussières se sont assemblées en couches successives il y a 4,5 milliards d’années pour donner naissance à notre planète, composée d’un noyau au centre et de roches internes toutes chargées en radioactivité. La chaleur dégagée par notre globe provient de la désintégration de la radioactivité de ces roches internes et du lent refroidissement du noyau terrestre.

La géothermie ne date pas d’hier. Très tôt dans l’histoire de l’humanité, les régions volcaniques ont constitué des pôles d’attraction. D’anciens vestiges en rapport avec la chaleur de la Terre ont ainsi été retrouvés sur le site de Niisato au Japon et dateraient d’il y a 15 ou 20.000 ans. Par la suite, avec l’apparition des premières civilisations, la pratique des bains thermaux et l’utilisation des boues thermo-minérales se répandront un peu partout dans le monde. Les premières exploitations industrielles voient le jour au XIXe siècle et le premier réseau moderne de chauffage urbain alimenté grâce à la géothermie est installé dans la capitale islandaise de Reykjavik en 1930.

Différents types de géothermie

La chaleur du sous-sol peut être exploitée de différentes manières. Tout dépend de la température des eaux géothermales et de leur usage. On distingue habituellement deux types de géothermie.

Les premières utilisent l’eau et la chaleur géothermales à une température comprise entre 20 et 90°C pour alimenter des systèmes de chauffage. On parle de géothermie très basse énergie lorsque la chaleur, inférieure à 40°C, est utilisée dans des petites installations mises en place au niveau d’un quartier ou d’une maison individuelle. Pour récupérer la chaleur des sous-sols, on emploie des capteurs géothermiques, formés de tuyaux enterrés ou de sondes sèches verticales, couplés à des pompes à chaleur. Les capteurs sont composés de tubes enroulés sur eux-mêmes dans lesquels circule de l’eau mélangée à de l’antigel. Une fois réchauffée au contact du sous-sol, l’eau remonte en surface et fait fonctionner une pompe à chaleur qui alimente le plus souvent un plancher chauffant.

Dans le cas de la géothermie basse énergie, on mobilise les réservoirs d’eau (les aquifères), dont la température est supérieure à 40°C, avec des puits forés à des profondeurs comprises entre 1.000 et 2.500 mètres. Les techniques géothermiques basse énergie sont majoritairement utilisées pour chauffer ou produire de l’eau chaude sanitaire dans des immeubles ou bâtiments publics. Elles trouvent aussi d’autres applications comme le chauffage de piscines, établissements thermaux, parcs de loisirs, bassins de pisciculture ou serres agricoles.

Les deuxièmes utilisent, via des centrales géothermiques, des eaux et de la vapeur d’eau très chaude (entre 90°C et au-delà de 160°C) pour produire de l’électricité. Quand l’eau géothermale présente une température comprise entre 90°C et 160°C, elle peut être employée sous forme liquide. C’est de la géothermie moyenne énergie. Cette technique fait appel à des centrales qui captent l’eau souterraine à travers des puits géothermiques creusés dans le sol. L’eau, maintenue sous pression, circule au sein d’un échangeur de chaleur où les tuyaux remplis d’eau géothermale entrent en contact avec des tuyaux remplis d’un liquide spécifique (généralement un hydrocarbure). Ce dernier entre en ébullition, se vaporise et actionne une turbine dont le mouvement produit de l’électricité.

Lorsque la température de l’eau géothermale dépasse les 160°C, l’eau peut servir directement, sous forme de vapeur, à faire tourner des turbines générant de l’électricité. Ces centrales géothermiques de haute énergie captent en général l’eau des nappes situées dans les régions volcaniques, entre 1.500 et 3.000 mètres de profondeur.

Une ressource à la disponibilité limitée

Si l’énergie géothermique présente d’indéniables avantages en matière de respect de l’environnement et de réduction de la facture énergétique, elle n’en comporte pas moins des inconvénients. Le premier concerne sa disponibilité. Elle est limitée géographiquement aux bassins sédimentaires et aux régions volcaniques. Or le transport de la chaleur sur de longues distances génère d’importantes pertes thermiques. Il est donc quasiment impossible de faire correspondre lieux de production et lieux de consommation pour couvrir les besoins en énergie.

De plus, les réservoirs géothermiques ont tendance à s’épuiser au fur et à mesure de leur exploitation. Pour pouvoir exploiter un réservoir de manière durable, il faut veiller à la reconstitution de ses ressources calorifiques. Cela passe notamment par le plafonnement des quantités de chaleur prélevées et une limitation dans le temps de l’exploitation du site.

Le développement incontrôlé de la géothermie peut également avoir des conséquences dommageables pour l’environnement comme les risques d’affaissement de terrain et de pollution des nappes phréatiques. Ainsi, au Luxembourg, l’aménagement et l’exploitation de forages géothermiques sont soumis à une demande d’autorisation à introduire auprès de l’Administration de l’Environnement et à condition que le terrain projeté soit situé sur une zone où les forages géothermiques sont autorisables.

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