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La géothermie est la science qui étudie
les phénomènes thermiques internes du globe terrestre
et la technique qui vise à l'exploiter. Par extension, la géothermie
désigne aussi l'énergie géothermique issue de l'énergie
de la Terre qui est convertie en chaleur et/ou en électricité.
On
distingue trois types de géothermie :
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la géothermie à haute énergie (production d'électricité),
.... .
la géothermie à basse énergie (production de chaleur),
.... .
la
géothermie à très basse énergie (pompe à
chaleur géothermique prélevant la chaleur contenue dans
le sol)
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.
L'augmentation
des prix de l'énergie et le besoin d'émettre moins de
gaz à effet de serre la rendent plus attrayante. En 2007, en
France le BRGM a avec l'ADEME, créé un Département
Géothermie pour la promouvoir, après s'être associé
à différents programmes de recherche, de travaux de service
public. Deux de ses filiales CFG Services (services et ingénierie
spécialisée) et Géothermie Bouillante (qui exploite
la centrale électrique de Bouillante en Guadeloupe) sont impliquées
dans la géothermie
Principe
Il s'agit d'extraire l’énergie géothermique contenue
dans le sol pour l’utiliser sous forme de chauffage ou pour la
transformer en électricité. Il existe un flux géothermique
naturel à la surface du globe, mais il est si faible qu'il ne
peut être directement capté. En réalité on
exploite la chaleur accumulée, stockée dans certaines
parties du sous-sol (nappes d'eau) en faisant un ou plusieurs forages,
plus ou moins profond(s) selon la température désirée
ou le gradient thermique local.
L'énergie
est potentiellement considérable, car un km² de roche, sur
une profondeur de 10 km, renferme en moyenne une quantité d'énergie
équivalant à 15 millions de TEP
....
Gradient thermique
Plus l'on fore profond dans la croûte terrestre, plus la température
augmente. En moyenne, l'augmentation de température atteint 20
à 30 degrés par kilomètre. Ce gradient thermique
dépend beaucoup de la région du globe considérée.
Il peut varier de 3 °C par 100 m (régions sédimentaires)
jusqu’à 999°C ou même 1001°C (régions
volcaniques, zones de rift comme en Islande ou en Nouvelle-Zélande).
La plus grande partie de la chaleur de la Terre est produite par la
radioactivité naturelle des roches qui constituent la croûte
terrestre : c'est l'énergie nucléaire produite par la
désintégration de l'uranium, du thorium et du potassium.
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Types
de géothermie
On distingue classiquement trois types de géothermie selon le
niveau de température disponible à l'exploitation :
....
.
la
géothermie à haute énergie ou géothermie
privilégiée exploite des sources hydrothermales très
chaudes, ou des forages très profonds où de l'eau est
injectée sous pression dans la roche. Cette géothermie
est surtout utilisé pour produire de l'électricité.
Elle est parfois subdivisée en deux sous-catégories :
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la
géothermie moyenne énergie (aux températures comprises
entre 100 et 150°C) par laquelle la production d'électricité
nécessite une technologie utilisant un fluide intermédiaire
.... .
la
géothermie haute énergie (aux températures supérieures
à 150°C) qui permet la production d'électricité
grâce à la vapeur qui jaillit avec assez de pression pour
alimenter une turbine.
.... .
la
géothermie de basse énergie : géothermie des nappes
profondes (entre quelques centaines et plusieurs milliers de mètres)
aux températures situées entre 30 et 100°C. Principale
utilisation : les réseaux de chauffage urbain.
.... .
la
géothermie de très basse énergie : géothermie
des faibles profondeurs aux niveaux de température compris entre
10 et 30°C. Principales utilisations : le chauffage et la climatisation
individuelle par dispositifs thermodynamiques généralement
fonctionnant à l'électricité , d'où le terme
barbare électro-thermodynamique, appelés plus communément
« pompes à chaleurs aérothermiques » (puisant
dans l'air extérieur) et « pompe à chaleur géothermique
» (puisant dans la terre ou l'eau à faible profondeur)
beaucoup plus performantes que les premières.
Par rapport à d’autres énergies renouvelables, la
géothermie de profondeur (haute et basse énergie), présente
l’avantage de ne pas dépendre des conditions atmosphériques
(soleil, pluie, vent). C’est donc une source d'énergie quasi-continue
car elle est interrompue uniquement par des opérations de maintenance
sur la centrale géothermique ou le réseau de distribution
de l'énergie. Les gisements géothermiques ont une durée
de vie de plusieurs dizaines d'années (30 à 50 ans en
moyenne).
Dès
1973, B. Lindal avait synthétisé dans un tableau les applications
possibles de la géothermie.
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