la géothermie
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LA GEOTHERMIE

LE PRINCIPE
Partout, la température croît depuis la surface vers l'intérieur de la Terre. Selon les régions l'augmentation de la température avec la profondeur est plus ou moins forte, et varie de 3 °C par 100 m en moyenne jusqu'à 15 °C ou même 30 °C.
Cette chaleur est produite pour l'essentiel par la radioactivité naturelle des roches constitutives de la croûte terrestre. Elle provient également, pour une faible part, des échanges thermiques avec les zones internes de la Terre dont les températures s'étagent de 1 000 °C à 4 300 °C.

Cependant, l'extraction de cette chaleur n'est possible que lorsque les formations géologiques constituant le sous-sol sont poreuses ou perméables et contiennent des aquifères (nappe souterraine renfermant de l'eau ou de la vapeur d'eau).
Le principe consiste à 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).

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.


LA POMPE GEOTHERMIQUE
Chaque jour, notre planète absorbe de l'énergie solaire qu'elle stocke sous forme de calories dans le sol. Pour peu qu'on sache l'exploiter, cette réserve de chaleur réapprovisionnée en permanence est inépuisable et gratuite.
Capter cette énergie thermique, la transformer pour la rendre utilisable, s'en servir pour chauffer les habitations, c'est possible grâce à une machine maintenant bien au point : la pompe à chaleur géothermique.
Cet équipement présente des performances très intéressantes, puisque, pour un kilowatt-heure d'énergie électrique consommé, il restitue trois à quatre kilowatt-heures de chaleur pour votre logement.
Une bonne partie de votre chauffage peut donc être assurée par une énergie gratuite, renouvelable et non polluante prélevée dans le sol.

LES DIFFERENTS NIVEAUX D'ENERGIE
La géothermie de haute énergie (> 180 °C) et de moyenne énergie (température comprise entre 100 °C et 180°C) valorisent les ressources géothermales sous forme d'électricité.

La géothermie basse énergie
La géothermie basse énergie (températures comprises entre 30 °C et 100 °C) permet de couvrir une large gamme d'usages : chauffage urbain, chauffage de serres, utilisation de chaleur dans les process industriels, thermalisme...
A titre d'exemple, l'aquifères du Dogger dans le sous-sol de la région parisienne, situé à 2 000 m de profondeur et renfermant une eau géothermale à 60 - 80 °C.
Avantages et inconvénients
Par rapport à d'autres énergies renouvelables, la géothermie présente l'avantage de ne pas dépendre des conditions atmosphériques (soleil, pluie, vent), ni même de la disponibilité d'un substrat, comme c'est le cas de la biomasse. C'est donc une énergie fiable et stable dans le temps.
Cependant, il ne s'agit pas d'une énergie entièrement inépuisable dans ce sens qu'un puits verra un jour son réservoir calorifique diminuer.
Si les installations géothermiques sont technologiquement au point et que l'énergie qu'elles prélèvent est gratuite, leur coût demeure, dans certains cas, très élevé.

Situation de la filière
Les principales opérations entreprises en France concernèrent le chauffage de logements collectifs par réseaux de chaleur dans le bassin parisien et en Aquitaine, entre 1982 et 1986. Après avoir surmonté les problèmes techniques et financiers apparus à partir de 1986 (faible rendement des équipements et phénomènes de corrosion sur les sites du bassin parisien), la filière est de nouveau remise sur les rails.
Sur les 70 opérations lancées, 60 fonctionnent encore dont 41 dans le bassin parisien et 15 en Aquitaine.
En assurant le chauffage de 20 000 logements, elles permettent une économie de 170 000 tep/an et évitent le rejet dans l'atmosphère de près de 70 000 t de CO2 par an.
Une remise en état de ces installations urbaines est envisagée par l'Ademe.

Depuis 1987 des recherches sur la géothermie roches chaudes sèches (HDR) sont menées à Soultz sous Forêts dans le Bas Rhin. Elles s'inscrivent dans le cadre d'un programme européen. La technique consiste à injecter de l'eau froide en profondeur dans des puits et à la pomper vers la surface par d'autres puits après que son transfert à travers le réseau des fractures du sous-sol l'ait portée à haute température.
Ce projet est aujourd'hui encore au stade de l'expérimentation.

L'EXPLOITATION (photo d'une exploitation en Islande)
Les freins à l'exploitation, comme la présence de bactéries, ont été levés. Plusieurs sites ont pourtant été fermés à la fin des années 1990.
LES BACTÉRIES sont omniprésentes sur notre planète et dans les sols. On en trouve même dans les couches géologiques profondes.

C'est le cas du réservoir du Dogger qui s'étend sous le Bassin parisien, à plus de 2 000 mètres de profondeur en moyenne.
Ce bassin sédimentaire, constitué de calcaire poreux, fournit encore actuellement une trentaine de stations géothermiques en Île-de-France.
Les installations sont alimentées par une eau de mer fossile vieille de 65 à 25 millions d'années, dont la température oscille entre 55 °C et 85 °C.
Les bactéries vivent là dans un milieu totalement dépourvu d'oxygène.
"Quand on a commencé à capter l'eau chaude, on les a stressées et elles se sont mises à proliférer dans les tuyaux", expliquait Ioannis Ignatiadis, du BRGM (Bureau des ressources géologiques et minières), lors du congrès du Réseau national des biofilms qui s'est tenu la semaine dernière à Orléans.

La géothermie a été lancée en Île-de-France, après le deuxième choc pétrolier survenu en 1979.

Elle permet de chauffer des appartements avec une dépense énergétique quasiment nulle.
L'eau chaude est acheminée en surface où elle restitue sa chaleur à un réseau totalement indépendant qui alimente des chauffages domestiques et fournit également de l'eau chaude.
Une fois refroidie, l'eau est ensuite réinjectée dans le Dogger.
Une soixantaine de sites ont ainsi été creusés jusqu'en 1988.

Eau fossile corrosive
Les inconvénients causés par les bactéries dans les tuyauteries ne sont apparus que progressivement.
L'eau fossile contenant du sulfure était déjà corrosive par elle-même, mais l'action des bactéries avait tendance à aggraver le phénomène.
En effet, elles produisent du sulfure d'hydrogène, une substance extrêmement destructive pour l'acier des tubages, qui a aussi la particularité de fixer le fer et donc, de former des dépôts.
"C'est un cercle vicieux, note Ioannis Ignatiadis, car les dépôts sont eux-mêmes corrosifs".
La réduction du diamètre des puits par les dépôts empêchait le bon fonctionnement des installations.
La corrosion des tubages entraînant des fuites faisait aussi courir le risque de contaminer les nappes d'eau potable stratégique de l'Albien et du Néocomien susceptibles d'alimenter la Région en cas de crise nucléaire ou chimique grave.

Il a fallu plusieurs années de recherche pour mettre au point un système d'injection de produits anticorrosion et biocides au départ du puits de captage traitant ainsi latotalité de la boucle géothermale.

Ioannis Ignatiadis estime que la pollution est très limitée car, dès que l'injection de produits est stoppée, les bactéries recommencent à proliférer à l'image des légionelles dans les tours aéroréfrigérantes. Les solutions ont été trouvées, mais cela n'a pas empêché Gaz de France d'acheter plusieurs installations géothermiques à la fin des années 1990 pour les fermer définitivement, comme ce fut le cas à Évry.
Cette installation était alors la deuxième station géothermique d'Europe.

Aujourd'hui, des filiales de Gaz de France exploitent quatre sites (Meaux, Chelles, Le Blanc-Mesnil et Ris-Orangis) en couplant géothermie et recours au gaz.
"Ce n'est plus du tout le même esprit qu'à l'origine.
Ce qui compte pour eux, c'est avant tout le réseau de chaleur pour vendre du gaz", confie un ingénieur qui souhaite garder l'anonymat.
Au salon des énergies renouvelables la semaine dernière à Paris, on reconnaissait sur le stand de l'Ademe qu'une vraie relance de la géothermie ne peut plus se contenter de déclarations.
La technique est désormais très fiable grâce notamment aux tuyaux en matériaux composites et elle permet de ne pas émettre de CO2. Encore faut-il le vouloir.


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