Le terme “géothermie” vient du grec : “géo” désigne la terre et “thermie” la chaleur. En effet, comme son nom l’indique, la géothermie consiste à récupérer la chaleur de la Terre, dans les nappes d’eau souterraines, pour en faire de l’énergie.
En 2016, la production d’électricité à partir de l’énergie géothermique représentait 81,7 TWh dans le monde entier. Les États-Unis, la Nouvelle-Zélande et l’Italie en étaient alors les plus gros producteurs. Mais qu’est-ce que la géothermie concrètement ?
L’histoire de la géothermie
Elle serait utilisée depuis le Paléolithique. Autrefois, les Étrusques, les Romains, les Chinois et les Européens récupéraient l’eau chaude dans les geysers et les sources chaudes : ils n’allaient pas encore la puiser sous terre. Sur l’île grecque d’Icarie, à Therma, des vestiges romains ont prouvé qu’il y avait un chauffage par le sol qui utilisait les sources d’eau chaude.
C’est en 1911 que la toute première centrale géothermique a été créée, à Larderello, en Italie : c’était alors la vapeur d’eau s’échappant du sol qui était exploitée. Cette centrale a été ensuite la seule de fonctionnelle pendant plus de 50 ans.
La plupart des centrales géothermiques étaient construites sur des sites avec des sources d’énergie à disposition. En 1967, en Russie, une centrale à cycle combiné a permis d’élargir les possibilités en géothermie : elle utilisait une seconde source d’énergie, telle que le gaz, le charbon ou le fioul. Cette technologie avait recours à des ressources moins chaudes. Les États-Unis ont pris exemple sur la Russie en 1983 en ouvrant à leur tour une centrale à cycle combiné. Celle de Chena Hot Spring, en Alaska, a été capable, en 2006, de produire de l’électricité avec une température de fluide basse de 57 °C.
Comment fonctionne le chauffage par géothermie ?
De la géothermie a fini par découler la technologie de la pompe à chaleur. Celle-ci a pu voir le jour grâce au développement des systèmes de réfrigération et de climatisation. Elle utilise un système de fluide frigorigène, ainsi que 4 éléments : un évaporateur, un compresseur, un condenseur et un détenteur.
La chaleur de la terre est extraite grâce à un évaporateur : le fluide frigorigène qu’il contient, qui a tendance à bouillir à basse température, se convertit alors en vapeur. Ensuite, il est aspiré et comprimé par le compresseur électrique, ce qui permet d’augmenter la température. Le fluide alors chaud rejoint le condenseur et soit il se condense et chauffe l’air du local, soit sa chaleur est transmise à l’eau dans le circuit de chauffage. Enfin, le fluide voit sa pression et sa température baisser dans le détendeur, pour finalement redevenir liquide et retourner dans l’évaporateur. La pompe à chaleur fonctionne comme une boucle où le fluide circule encore et encore.
Elle repose principalement sur la capacité du fluide frigorigène à passer de l’état liquide à vapeur sous faible température. Ce fluide était généralement le R22, appelé Fréon, un chlorofluorocarbone. Aujourd’hui, il est interdit car trop nocif pour l’environnement. Désormais, les fluides ne contiennent plus de chlore néfaste pour la planète, mais contiennent toutefois du fluor, un gaz à effet de serre. On peut citer le R 407 C et R 134 A.
Ce système de pompe à chaleur trouve sa place dès les années 1980 dans les logements. Malgré le fait qu’il fonctionne avec une alimentation électrique, il est particulièrement économique et nécessite seulement de la basse énergie, donc une extraction à une faible profondeur.
Cependant, il soulève un paradoxe important. L’initiative est respectueuse de l’environnement puisqu’il s’agit de puiser une énergie renouvelable qui ne pollue pas. Or, pour cela, c’est un fluide nocif qui est utilisé. Heureusement, le gaz à effet de serre émis est moins important que celui d’une chaudière fonctionnant au fioul.
Les différents types de géothermies
La géothermie a différents niveaux énergétiques : très basse énergie, basse énergie, moyenne énergie et haute énergie.
La géothermie basse et très basse énergie
La géothermie basse et très basse énergie visent à produire de la chaleur.
La très basse énergie concerne les températures inférieures à 30 °C. Elle couvre à la fois la géothermie individuelle et la géothermie collective. La géothermie individuelle s’adresse aux particuliers : des dispositifs de pompes à chaleur avec des capteurs enterrés sont installés directement dans les foyers. La géothermie collective, quant à elle, peut alimenter tout un bâtiment : les pompes à chaleur sont placées sur aquifère superficiel ou sur capteurs ou sondes géothermiques.
La géothermie basse énergie correspond à des températures entre 30 et 90 °C. Liée aux réseaux de chaleur urbains, elle permet d’utiliser directement la ressource géothermique ou encore d’utiliser la chaleur d’aquifères pour assurer le chauffage de serres ou de bassins de pisciculture par exemple.
La géothermie moyenne et haute énergie
La géothermie moyenne et haute énergie vise à produire de l’électricité. Elle peut notamment aider dans le secteur industriel à laver et sécher la laine, à fabriquer de la pâte à papier ou encore à traiter la biomasse.
La géothermie moyenne énergie est associée aux températures qui se situent entre 90 et 150 °C. Elle puise ses ressources grâce à des puits géothermiques et des aquifères notamment.
La géothermie haute énergie, quant à elle, concerne les températures supérieures à 150 °C. Ses ressources sont concentrées principalement dans les îles du Pacifique, en Asie, en Afrique de l’Est et des Grands Lacs, en Amérique du Nord et Centrale, dans les pays Andins de l’Amérique du Sud et aux Caraïbes. La géothermie haute énergie peut utiliser l’eau des nappes dans les régions volcaniques.
Pour le moment, le gaz et le pétrole prédominent le marché de l’énergie. Une fois les ressources épuisées, il faudra alors se tourner vers les énergies renouvelables, dont la géothermie fait partie. Celle-ci a de grandes chances de devenir une énergie du futur et de jouer un rôle essentiel dans notre transition vers le développement durable.
L’intérêt des énergies renouvelables réside dans le fait qu’elles ne polluent pas, ou très peu. Elles proposent donc de limiter l’effet de serre et le réchauffement climatique. La géothermie sera-t-elle notre sauveuse ?
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