La géothermie est l’une des sources d’énergie renouvelable dont l’utilisation est la plus ancienne, depuis les années 1960 pour certaines centrales. Utilisant la chaleur du sous-sol terrestre pour chauffer des fluides envoyés en profondeur, elle présente de nombreux avantages : inépuisable, propre, utilisable soit pour produire de la chaleur, soit pour produire de l’électricité. Sa part dans la production d’énergie mondiale reste minime, mais son potentiel est conséquent, porté par des projets qui se multiplient. Présentation.
Partout dans le monde, on creuse. En France également, on creuse. Des puits de forage plongent dans les profondeurs de la terre. Objectif : y envoyer des fluides, que la chaleur du sous-sol va faire monter en température, avant de les ramener à la surface.
Les projets et réalisations se multiplient depuis une poignée d’années dans le monde, après une première vague dans les années 1980.
Principes de la géothermie
La géothermie semble promise à un bel avenir, qu’elle soit utilisée directement pour produire de la chaleur ou qu’elle permette de faire tourner les turbines d’une centrale électrique. Cette source d’énergie présente les avantages d’émettre peu de gaz à effet de serre et d’être durable, puisque pratiquement inépuisable.
En effet, la géothermie utilise la chaleur de la croûte terrestre, produite par la radioactivité des roches qui la compose ; elle s’appuie sur le principe du gradient géothermique, qui veut que plus l’on creuse profondément, plus la température augmente – en moyenne de 3 °C pour 100m de profondeur sur la planète.
Dès lors, plusieurs exploitations distinctes de la géothermie sont possibles, en fonction de la profondeur du forage. Les moins profondes ne produisent que de la chaleur, les plus profondes peuvent être converties en électricité. A noter que la géothermie est utilisée pour chauffer ou disposer d’eau chaude depuis des millénaires, en Chine ou dans le bassin méditerranéen notamment.
La géothermie de très basse énergie : pour les pompes à chaleur
La géothermie superficielle, à très basse énergie, utilise les premières dizaines de mètres sous la surface du sol, où les températures sont comprises entre 10 et 30°C. Elle permet donc de chauffer modérément les fluides envoyés sous la terre.
Elle est surtout utilisée, dans ce cas, pour le chauffage et la climatisation individuelle par des dispositifs thermodynamiques, fonctionnant le plus souvent à l’électricité – soit ce qu’on appelle communément des pompes à chaleur. Elle est essentiellement utilisée pour l’habitat collectif, le tertiaire et l’individuel.
La géothermie de basse énergie : pour le chauffage
La géothermie de basse énergie exploite les nappes profondes du sous-sol, entre quelques centaines et plusieurs milliers de mètres (jusqu’à 2 000 mètres en France), pour des températures comprises entre 30 °C et 100 °C.
Elle est utilisée pour les réseaux de chauffage urbain, ou en usage direct pour le chauffage de serres, de piscines, d’établissement thermaux, d’aquaculture ou de séchage industriel.
La géothermie de moyenne énergie : pour le chauffage ou l’électricité
La géothermie de moyenne énergie plonge plus profondément encore, mais en se limitant aux couches du sous-sol atteignant une température comprise entre 100 et 150 °C.
Elle peut être utilisé soit de la même façon que la géothermie à basse énergie, pour du chauffage à plus haute température, soit être utilisé pour de la production d’électricité, en utilisant un fluide intermédiaire, avec un rendement assez faible.
La géothermie de haute énergie : pour l’électricité
Enfin la géométrie de haute énergie, appelé aussi haute enthalphie, utilise des fluides dont la température dépasse les 150 °C. Elle concerne en général des grandes profondeurs de forage, supérieures à 1 500 mètres, avec des zones au gradient géothermique élevé, dépassant les 10 °C par 100m, mais pouvant atteindre jusqu’à près de 1 000 °C tous les 100m dans les régions volcaniques ou de rift, comme en Islande ou en Nouvelle-Zélande.
Cette géothermie de haute énergie est utilisée pour produire de l’électricité, car le fluide, à ces température, se vaporise, et remonte avec suffisamment de pression pour entraîner une turbine. Ce type de centrale produit également, en complément de l’électricité, de la chaleur grâce à la récupération des condensats de vapeur.
Une production électrique mondiale dominée par les Etats-Unis, les Philippines et l’Indonésie
Aujourd’hui, 20 pays dans le monde utilisent de la géothermie de haute énergie pour produire de l’électricité. Les Etats-Unis dominent la production mondiale, avec 18,73 TWh en 2015, essentiellement grâce à un équipement mis en service dans les années 1960, au nord de San Francisco. Nommé The Geysers, il se compose de 21 centrales électriques utilisant la vapeur de 350 puits, pour une puissance globale de 2 000 MW.
Cette centrale dépasse à elle seule, en puissance, l’ensemble des installations des Philippines, pourtant second producteur mondial d’électricité par géothermie. Avec plus de 11 TWh en 2015, la géothermie fournit 28% de l’électricité de l’archipel, un chiffre considérable : avec 80 TWh au niveau mondial, la géothermie ne représente que 0,33% de la production d’électricité mondiale.
Les Philippines profitent de leur localisation dans une zone de rift où le gradient géothermique est l’un des plus élevé du monde ; la géothermie de basse énergie fournit par ailleurs le chauffage et l’eau chaude à 87% des habitants de l’archipel.
Situé sur le même rift, l’Indonésie complète le podium, avec 10Twh de production et plus de 1,2 GW de puissance installée. L’Indonésie dispose du plus grand potentiel mondial, avec plus de 27 GW de puissance disponible, soit 40% des réserves mondiales. De nombreux projets de forage sont en cours pour exploiter au mieux ce potentiel.
D’autres pays tirent leur épingle géothermique du jeu !
Citons également les cas de l’Islande, qui, en cumulant hydroélectricité et géothermie de haute énergie, atteint les 100% d’électricité d’origine renouvelable ; sa production par géothermie atteint les 5 TWh. L’Amérique centrale dispose également d’un potentiel intéressant, développé au Mexique, au Salvador, au Costa Rica et au Nicaragua.
La géothermie s’avère particulièrement rentable dans le rift africain, notamment au Kenya. Le pays a construit récemment trois centrales, de 45, 48 et 65 MW, mais en a planifié de nombreuses autres : l’objectif est d’atteindre les 576 MW d’ici 2020, ce qui représenterait 25% de la production d’électricité du pays.
Cumulant de nombreux avantages pour peu d’inconvénients, la géothermie de haute énergie va continuer de se développer dans ces pays et régions qui disposent d’un gradient géothermique élevé, dans les zones de rift ou volcanique.
Rendez-vous la semaine prochaine pour étudier le cas particulier de la France, elle aussi déterminée à valoriser un potentiel géothermique conséquent.
