Dossier : Géothermie : la chaleur de la Terre

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En quelques mots : qu'est-ce que la géothermie ?

Le terme de géothermie est formé à partir des mots grecs Gê (la Terre) et thermos (chaud). Où est stockée cette chaleur ? Quelles sont les techniques actuelles et futures pour la collecter. Quels sont les avantages et inconvénients de la géothermie ? 

fr-Qu’est-ce que la géothermie ?
Une source naturelle de vapeur sur le site islandais de Geysir (qui donna son nom aux geysers). © AFP

Roches, nappes phréatiques et aquifères

La chaleurAujourd'hui, en thermodynamique statistique, la chaleur désigne un transfert d'agitation thermique des particules composant la matière... souterraine est stockée dans les roches du sous-sol, dans les nappes phréatiques de faible profondeur, dans les aquifèresUn aquifère est une formation géologique (ou une roche) réservoir contenant une nappe d'eau souterraine... plus profonds (réservoirs rocheux renfermant des eaux souterraines), dans les masses granitiques profondes.

3 °C : l’augmentation moyenne de la température tous les 100 m de profondeur. 

Le gradient thermique

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). En zone volcanique, le gradient peut être très élevé.

Le principe de la géothermie

Les calories du sous-sol peuvent être captées par des sondes géothermiques constituées d’un circuit fermé dans lequel circule un fluide caloporteurUn fluide caloporteur est un gaz ou un liquide chargé de transférer la chaleur d'un point A à un point B... . L’eau chaude des nappes peut aussi être collectée directement, remontée à la surface puis réintroduite dans la nappe après avoir chauffé les installations de surface. Si l’eau est très chaude, elle peut faire tourner une turbine et produire de l’électricité. La géothermieLe terme géothermie désigne à la fois la science qui étudie les phénomènes thermiques internes au globe terrestre... est utilisée depuis l’Antiquité. (Voir la fresque historique)

Les différents types de géothermie

On distingue généralement trois catégories de géothermie :

 

  Température Profondeur Cibles Méthodes
Géothermie très basse énergie Moins de 30 °C 10 à 2 005 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 25 005 m Quartiers, parcs industriels. Doublets (2 forages verticaux dans aquifères).
Géothermie haute énergie Plus de 150 °C Entre 1 500 m et 50 005 m Usines de production d’électricité. Forages profonds dans aquifères – ou injection d’eau dans roches profondes.


Les techniques sont en perpétuelle amélioration. (En savoir plus)

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.

Mais les réservoirs géothermiques ont tendance à s’épuiser au-delà de 30 ou 50 ans d’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.

Aller plus loin :

La géothermie expliquée en vidéo

La géothermie en France : l'avis des experts