Dossier : Qu’est-ce que la géothermie ?

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Qu'est-ce que la géothermie ?

Plus on descend dans le sous-sol et la croûte terrestre, plus la roche et les eaux souterraines sont chaudes. La géothermie est un ensemble de techniques qui permettent de récupérer cette chaleur, 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 électricité.

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Une source naturelle de vapeur sur le site islandais de Geysir (qui donna son nom aux geysers). © AFP

Nappes phréatiques et aquifères

Le terme de géothermieLe terme géothermie désigne à la fois la science qui étudie les phénomènes thermiques internes au globe terrestre... est formé à partir des mots grecs Gê (la Terre) et thermos (chaud). La chaleurAujourd'hui, en thermodynamique statistique, la chaleur désigne un transfert d'agitation thermique des particules composant la matière... souterraine est stockée dans les nappes phréatiques de faible profondeur, 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) 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 radioactivitéDécouverte en 1896 par le physicien français Henri Becquerel, la radioactivité est un phénomène naturel... 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 1000 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. En savoir plus.

- 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. En savoir plus.

- 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 cogénération La cogénération consiste à produire en même temps et grâce à la même installation de la chaleur (énergie thermique) et de l’électricité... afin de récupérer de la chaleur en même temps que produire de l’électricité. En savoir plus.

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.

 

Aller plus loin :

Voir le site du Syndicat des énergies renouvelablesOn appelle énergie renouvelable une source d'énergie dont le renouvellement naturel est immédiat ou très rapide...