EnR - Partie 3 - la géothermie

Après l'éolien et le solaire passons à la géothermie. Ne voyez aucun ordre d'importance dans ce dévoilement des différentes sources d'énergie. Simplement une curiosité sur le moment à propos de telle ou telle énergie. Nous discuterons lors des prochaines notes sur ce thème de la biomasse comme de l'hydraulique par exemple.

1) Historique

L'utilisation de l'énergie thermique du sol est très ancienne et remonte à des milliers d'années "avant Jésus Christ". Des humains exploitaient d'ores et déjà les sources thermales chaudes. Autre façon de voir la géothermie, au moyen-âge, on conservait nos aliments dans la fraicheur du sol par exemple. Mais la géothermie dont nous allons discuter dans ce billet traite de l'utilisation de la chaleur du sol pour le chauffage, la climatisation d'un quartier tertiaire ou résidentiel.
La géothermie occupe en France la 3ème place des énergies renouvelables, en terme d’énergie produite, derrière la biomasse et l’hydraulique.

2) La géothermie, ça consiste en quoi ??

Le manteau terrestre étant chaud, la croûte terrestre laisse filtrer cette chaleur. La plus grande partie de la chaleur interne de l'eau (87%), est produite par la radioactivité des roches qui constituent le manteau et la croûte terrestre (désintégration naturelle de l'uranium, du thorium et du potassium). La croûte terrestre présente elle-même un gradient de température, en clair, la température augmente d'environ 3 °C par 100 mètres. Ainsi, cette chaleur se dirige vers la surface et réchauffe les nappes phréatiques souterraines, la géothermie consiste alors à capter la chaleur de l'air ou de l'eau présent dans la croûte terrestre. La géothermie se propose d'exploiter cette chaleur afin de se chauffer tout simplement ou pour climatiser l'intérieur du logement plus généralement. Les échanges thermiques pouvant être inversés dans certains cas. On considère qu'en dessous de 4,50m, la température du sol est en moyenne de 12 °C et constante toute l'année.

La technique géothermique basique est de type verticale consiste donc à forer un trou d'une profondeur variable selon le fluide caloporteur utilisé, il faut compter au minium des puits de -30 (frigorigène) à -120m (eau).
- Le fluide en question peut être de l'eau ou de l'eau glycolisée ou un fluide frigorigène.
- La pompe à chaleur elle varie d'un constructeur à un autre
- Le forage pour la géothermie à l'eau peut être unique (pas de réinjection dans la nappe), ou en doublet qui, malgré son coût plus important à l'achat, est plus rentable et augmente la durée d'utilisation de l'échange thermique avec la nappe phréatique.

Pour les installations à plus grande échelle (chauffage urbain collectif, réseau de chaleur, stations thermales et de balnéothérapies et autres industries) les forages peuvent aller jusqu'à plus de 3 km de profondeur. On distingue ainsi plusieurs types de géothermies verticales:
- La géothermie très basse énergie jusqu'à -120m pour une température allant jusqu'à 30°C
- La géothermie basse énergie jusqu'à 120°C
- La géothermie moyenne et haute jusqu'à 350°C
- La géothermie profonde est toujours en cours d'étude mais pose des soucis de risques sismiques plus importants. L'idée est d'injecter de l'eau dans les roches à haute température, de la laisser chauffer puis de la repomper.
Les deux derniers types de géothermies peuvent permettre aussi la production d'électricité.

Enfin, il est à noter que la géothermie s'est adaptée ces dernières années et sait utiliser la chaleur que le sol emmagasine la journée. La géothermie horizontale consiste ainsi à capter cette chaleur via un réseau de tuyaux enterrés sur une surface quasiment similaire à celle du logement. Si le rendement est moins intéressant (dépendant du soleil), la réalisation de cette technique est moins couteuse aussi et permet d'être réalisé sur tout terrain à la différence de la géothermie qui dépend des horizons terrestres à forer, de la présence de nappes etc...


3) L'intérêt de cette énergie renouvelable

Il est difficile de comparer cette énergie renouvelable aux barrages hydroélectriques, éoliennes ou panneaux photovoltaïques du fait qu'on se trouve ici sur une énergie calorifique et non électrique à moins de descendre à plus de 150m. Toutefois, même sur ce fait, la géothermie présente l'avantage indéniable de ne pas dépendre des conditions météo et est donc de ce fait en production continue (sauf dans le cas de la géothermie horizontale).
Si la durée de vie des panneaux photothermiques est de l'ordre de 20-30 ans, celles des installations gétohermiques sont de l'ordre de 30 à 80 ans en moyenne.

Les inconvénients de l'utilisation de la géothermie ne sont que peu nombreux mais il est à noter que la réalisation de forages grandes profondeurs modifiaient la pressions dans les sous-sols et que cela augmentait la fréquence des tremblements de terre mais aussi leur puissance. Cet inconvénient est important et rejoint la problématique des autres forages initiés par l'activité humaine pour la recherche de ressources fossiles (pétrole, gaz) par exemple.

L'électricité en surplus créée par la géothermie est, en tant qu'énergie renouvelable, obligatoire d'être achetée par EDF au tarif fixé par l'Etat. En 2010, ce tarif était de 20c€/kWh ce qui est plus important que l'éolien offshore (13c€/kWh) mais moins que le solaire (30c€/kWh au sol).

En espérant vous avoir appris quelque chose, on se retrouvera plus tard pour une autre EnR ;-)