Géothermie

Géothermie:

La géothermie (du grec “Gê”, la terre, et “Thermie”, la chaleur) consiste à capter la chaleur de la croûte terrestre pour produire du chauffage (température inférieure à 90°) ou de l’électricité (température entre 90 et 150°).

L'énergie géothermique est exploitée dans des réseaux de chauffage et d'eau chaude depuis des milliers d'années en Chine, dans la Rome antique et dans le bassin méditerranéen. Actuellement, la géothermie est soit directement exploitée comme source de chaleur, soit elle sert indirectement à la production d'électricité.

La géothermie est la science qui étudie les phénomènes thermiques internes du globe terrestre. C'est aussi l'ensemble des applications techniques qui permettent d'exploiter les sources d'énergie géothermique. Dans le langage courant, la géothermie désigne parfois abusivement la technologie de pompe à chaleur géothermique, qui utilise la chaleur contenue dans le sol pour chauffer une habitation

Ce formidable réservoir de chaleur installé sous nos pieds offre une énergie renouvelable, non polluante, locale, disponible

24 heures sur 24, 365 jours par an.
La géothermie est par excellence l'énergie du développement durable.

Le principe de la géothermie consiste à extraire l'énergie contenue dans le sol pour l'utiliser sous forme de chauffage ou d'électricité.
On distingue quatre types de géothermie ; la haute, la moyenne, la basse et la très basse énergie.

Les géothermies hautes, moyennes et basses énergies

Le principe (source ADEME)

Partout, la température croît depuis la surface vers l'intérieur de la Terre. Selon les régions l'augmentation de la température avec la profondeur est plus ou moins forte, et varie de 3 °C par 100 m en moyenne jusqu'à 15 °C ou même 30 °C.
Cette chaleur est produite pour l'essentiel par la radioactivité naturelle des roches constitutives de la croûte terrestre. Elle provient également, pour une faible part, des échanges thermiques avec les zones internes de la Terre dont les températures s'étagent de 1 000 °C à 4 300 °C.
Cependant, l'extraction de cette chaleur n'est possible que lorsque les formations géologiques constituant le sous-sol sont poreuses ou perméables et contiennent des aquifères (nappe souterraine renfermant de l'eau ou de la vapeur d'eau).

La géothermie de haute énergie et de moyenne énergie

La géothermie de haute énergie (> 180 °C) et de moyenne énergie (température comprise entre 100 °C et 180°C) valorisent les ressources géothermales sous forme d'électricité.

La géothermie basse énergie

La géothermie basse énergie (températures comprises entre 30 °C et 100 °C) permet de couvrir une large gamme d'usages : chauffage urbain, chauffage de serres, utilisation de chaleur dans les process industriels, thermalisme...
A titre d'exemple, l'aquifères du Dogger dans le sous-sol de la région parisienne, situé à 2 000 m de profondeur et renfermant une eau géothermale à 60 - 80 °C.

Les principales opérations entreprises en France concernèrent le chauffage de logements collectifs par réseaux de chaleur dans le bassin parisien et en Aquitaine, entre 1982 et 1986. Après avoir surmonté les problèmes techniques et financiers apparus à partir de 1986 (faible rendement des équipements et phénomènes de corrosion sur les sites du bassin parisien), la filière est de nouveau remise sur les rails.
Sur les 70 opérations lancées, 60 fonctionnent encore dont 41 dans le bassin parisien et 15 en Aquitaine.
En assurant le chauffage de 20 000 logements, elles permettent une économie de 170 000 tep/an et évitent le rejet dans l'atmosphère de près de 70 000 t de CO2 par an.
Une remise en état de ces installations urbaines est envisagée par l'Ademe.

Depuis 1987 des recherches sur la géothermie roches chaudes sèches (HDR) sont menées à Soultz sous Forêts dans le Bas Rhin. Elles s'inscrivent dans le cadre d'un programme européen.
La technique consiste à injecter de l'eau froide en profondeur dans des puits et à la pomper vers la surface par d'autres puits après que son transfert à travers le réseau des fractures du sous-sol l'ait portée à haute température.
Ce projet est aujourd'hui encore au stade de l'expérimentation.

La géothermie très basse énergie : les pompes à chaleur

Nous assistons actuellement, dans l'habitat individuel, au retour des pompes à chaleur (PAC) qui utilisent la chaleur contenue dans le sol pour alimenter un plancher chauffant.
Ce principe connu depuis une vingtaine d'années, a subi de notables évolutions techniques qui lui permet de rivaliser avec les moyens de chauffage "traditionnels". Cependant des dérives commerciales conduisent ses promoteurs à le présenter comme une alternative environnementale crédible aux énergies fossiles et au nucléaire... Alors qu'une part non négligeable de l'énergie fournie par une PAC est d'origine électrique.

La technique

Des capteurs enterrés sont constitués d'un réseau de tubes dans lequel circule un fluide caloporteur : fluide frigorigène de type HCFC dérivé du fréon, ou de l'eau glycolée.
Pour restituer cette chaleur dans le plancher chauffant de la maison plusieurs solutions existent. La plus répandue consiste à utiliser un "module de transfert" comprenant le compresseur, un ou deux échangeurs...
Selon les fabricants la surface de captage préconisée varie entre 1,5 et 3,5 fois la surface chauffée de l'habitation.
Une PAC peut être réversible et permettre au plancher de devenir rafraîchissant en période estivale.

Pour 1 kWh électrique consommé, une pompe à chaleur produit en moyenne 2 à 4 kWh de chaleur. Une PAC est donc une forme adoucie de chauffage électrique.

Avantages

Par rapport à d'autres énergies renouvelables, la géothermie présente l'avantage de ne pas dépendre des conditions atmosphériques (soleil, pluie, vent), ni même de la disponibilité d'un substrat, comme c'est le cas de la biomasse. C'est donc une énergie fiable et stable dans le temps.

C’est une source d’énergie gratuite, renouvelable et dont l’exploitation ne coûte pas cher. Les installations qui utilisent la géothermie ne polluent pas l’atmosphère.
La cogénération, c’est-à-dire la production d’électricité en même temps que la chaleur peut encore augmenter l’intérêt de la géothermie.

Inconvénients

Cependant, il ne s'agit pas d'une énergie entièrement inépuisable dans ce sens qu'un puits verra un jour son réservoir calorifique diminuer.
Si les installations géothermiques sont technologiquement au point et que l'énergie qu'elles prélèvent est gratuite, leur coût demeure, dans certains cas, très élevé.

Des problèmes de gel précoce peuvent apparaître sur certains types de terrain pour des capteurs enterrés à faible profondeur, ainsi que des assèchements estivaux si la fonction rafraîchissement est utilisée. (source Walter Billing : CERN)

Les limites
C’est une énergie qui se transporte difficilement, elle doit donc être utilisée sur place.
Les investissements pour pomper l’eau chaude peuvent parfois être importants.

Les aides de l'état sur l'énergie renouvelable.