L’énergie géothermique est une source renouvelable sous-utilisée qui peut avoir un impact considérable pour réduire les gaz à effet de serre. C’est une technologie ancienne qui était déjà utilisée par les Romains pour se chauffer, cuisiner et se baigner il y a des siècles. Aujourd’hui, c’est une solution pour réduire la quantité de gaz à effet de serre.
L’énergie géothermique est une ressource renouvelable qui couvre une part importante des besoins en électricité de pays d’Europe et d’ailleurs, notamment l’Islande (elle couvre plus de 90 % des besoins en chauffage de l’Islande), le Salvador, la Nouvelle-Zélande, le Kenya et les Philippines. Cependant, l’énergie géothermique est souvent éclipsée par d’autres sources d’énergie renouvelable. Comme l’énergie hydraulique, l’utilisation de l’énergie géothermique est limitée par rapport à d’autres sources d’énergie renouvelable telles que l’éolien ou le solaire. Va-t-elle devenir plus largement utilisée ? Lisez la suite pour en savoir plus.
Qu’est-ce que l’énergie géothermique ?
L’énergie géothermique est une chaleur produite par la Terre. L’étymologie de ce mot vient du grec, où geo signifie terre et thermal signifie chaleur. C’est une ressource qui peut être collectée pour un usage humain et qui est renouvelable.
Les ressources géothermiques sont des réservoirs d’eau chaude qui se trouvent naturellement ou qui sont créés artificiellement sous la surface de la Terre, avec différentes températures et profondeurs. C’est là où la planète est la plus chaude. Les frictions et l’attraction gravitationnelle qui ont été créées lors de la formation de la Terre il y a plus de 4 milliards d’années fournissent une quantité modeste de chaleur provenant du noyau.
Il existe plusieurs technologies géothermiques avec différents niveaux de développement. Les technologies d’utilisation directe, telles que le chauffage urbain, les pompes à chaleur géothermiques et le chauffage des serres, sont bien établies.
Les avantages et inconvénients de l’énergie géothermique
L’avantage principal de l’utilisation de l’énergie géothermique est environnemental. C’est une source naturelle dont même les animaux bénéficient. Un bon exemple est celui des macaques, mieux connus sous le nom de singes des neiges, présents sur l’île japonaise de Honshu. Ils sont célèbres pour se baigner dans les sources chaudes volcaniques locales.
L’énergie géothermique est également plus abordable que l’énergie conventionnelle. Cependant, une fois que la centrale géothermique est construite, le forage et l’exploration de ces sites sont assez coûteux car les systèmes géothermiques sont plus chers à installer que les autres systèmes. Mais, au fil du temps, ils permettront au propriétaire de bénéficier d’un chauffage et d’un refroidissement gratuits et de réaliser des économies importantes sur ses factures d’énergie.
De plus, elle est toujours disponible, contrairement aux autres sources d’énergie renouvelable telles que l’énergie solaire et éolienne qui ont besoin de lumière du soleil ou de vent pour être efficaces. Malgré le fait qu’elle soit accessible, sa production est limitée aux zones près des limites des plaques tectoniques.
Le rôle de l’énergie géothermique dans la transition énergétique
L’énergie géothermique peut être utilisée pour produire de l’électricité, chauffer et refroidir des bâtiments, ainsi que pour d’autres usages en étant extraite sous forme de vapeur et d’eau chaude naturelles. C’est une ressource renouvelable propre qui peut compléter d’autres sources renouvelables, telles que le solaire et l’éolien. Cependant, elle est bien moins populaire.
Pour exploiter cette énergie, des puits peuvent être forés dans la terre. Les puits sont utilisés comme source de vapeur ou d’eau chaude par les installations géothermiques pour entraîner des turbines qui génèrent de l’énergie. Découvrez nos 5 étapes pour générer de l’électricité à partir de l’énergie géothermique.
« Il est urgent de cesser de subventionner l’industrie des combustibles fossiles, de réduire considérablement l’énergie gaspillée et de passer significativement de l’huile, du charbon et du gaz naturel à l’énergie éolienne, solaire, géothermique et d’autres sources d’énergie renouvelables. »
Bill, McKibben, environnementaliste américain
Comment est produite l’énergie géothermique ?
Pour accéder aux ressources géothermiques, des puits d’un kilomètre de profondeur ou plus sont creusés dans les réservoirs souterrains. Ces ressources peuvent être obtenues grâce à des systèmes géothermiques améliorés, qui augmentent ou développent les ressources géothermiques par le biais d’une procédure connue sous le nom de stimulation hydraulique, ou à partir de la chaleur, de la perméabilité des roches et de l’eau naturelles. Ces ressources géothermiques alimentent des turbines qui sont connectées à des générateurs électriques.
Les centrales géothermiques sont conçues selon trois principaux modèles :
- Les centrales à vapeur sèche – c’est le plus ancien type de centrale qui utilise la vapeur générée directement à partir des fissures de la terre pour alimenter une turbine.
- Les centrales à vapeur flash – elles extraient de l’eau souterraine chaude à haute pression et la combinent avec de l’eau plus fraîche à basse pression. Cela génère de la vapeur qui alimente une turbine.
- Les centrales binaires – utilisent de l’eau chaude qui a été passée à travers un liquide secondaire ayant un point d’ébullition plus bas que celui de l’eau. Une turbine est alimentée par la transformation du fluide secondaire en vapeur. Les futures centrales géothermiques seront probablement principalement des centrales binaires.
5 étapes pour générer de l’électricité à partir de l’énergie géothermique :
1. Trouver la source
La première étape consiste à identifier une source géothermique appropriée, qui est généralement située à proximité de volcans actifs ou dormants, de sources chaudes ou de geysers. L’une des régions géothermiques les plus actives de la Terre est l’Anneau de feu qui entoure l’océan Pacifique.
2. Forer des puits
Une fois qu’une source géothermique a été identifiée, un puits est foré dans le sol pour accéder au réservoir géothermique. La profondeur du puits dépend de la température et de la pression du réservoir.
3. La vapeur fait tourner la turbine
Le fluide géothermique est pompé du puits et passe à travers un échangeur de chaleur. L’échangeur de chaleur fonctionne comme un radiateur dans une voiture, transférant la chaleur du fluide géothermique à un fluide secondaire, qui peut être un fluide de travail comme l’isobutane ou le dioxyde de carbone supercritique. Le fluide secondaire est vaporisé par la chaleur du fluide géothermique.
4. La turbine alimente un générateur électrique
Le fluide secondaire vaporisé passe à travers une turbine, qui est connectée à un générateur. Au fur et à mesure que la turbine tourne, elle génère de l’électricité dans le générateur. Le fluide secondaire est ensuite refroidi et renvoyé à l’échangeur de chaleur pour être à nouveau chauffé, complétant ainsi le cycle.
5. L’électricité est livrée
Un transformateur élévateur externe reçoit le courant électrique du générateur. Le courant électrique est transmis aux maisons, aux bâtiments et aux entreprises via des lignes électriques après que la tension du transformateur a été augmentée.
L’énergie géothermique en Europe et dans le monde
Selon TWI Global, le plus grand producteur d’énergie géothermique au monde, le plus grand développement géothermique au monde est situé à The Geysers, au nord de San Francisco, en Californie (malgré le nom, il n’y a pas de geysers, l’énergie est toute en vapeur plutôt qu’en eau). Les autres utilisateurs les plus importants se trouvent en Indonésie, aux Philippines, en Turquie, en Nouvelle-Zélande, au Mexique, au Kenya, en Italie, en Islande et au Japon (l’économie mondiale, 2000-2020).
L’énergie géothermique gagne en popularité mais reste encore derrière d’autres sources d’énergie renouvelables. Pourtant, de nombreux pays ont le potentiel de la développer. Selon une étude européenne, plus de 25 % de la population de l’UE habite dans des zones directement adaptées pour le chauffage urbain géothermique (GeoDH). Avec des systèmes GeoDH opérant dans 22 pays européens, notamment en Hongrie, en Pologne, en Slovaquie, en Slovénie, en République tchèque et en Roumanie, où les réseaux de chauffage existants sont bien développés, il y a un potentiel important en Europe centrale et orientale.
L’avenir de l’énergie géothermique
L’énergie géothermique est la quatrième source la plus importante d’énergie renouvelable, derrière l’énergie solaire, éolienne et hydraulique, avec un potentiel de croissance de 16 milliards de kWh en 2021 à 47,7 milliards de kWh en 2050. De nombreuses personnes considèrent cette source d’énergie comme un élément essentiel de l’avenir énergétique vert de notre planète. Les ressources géothermiques peuvent être utilisées pour générer de l’électricité dans n’importe quel type de système, des vastes réseaux de transmission continentaux interconnectés à une utilisation sur place dans des communautés éloignées de petites villes ou des structures autonomes. Cela signifie que de plus en plus de pays incorporeront certainement cette technologie, que ce soit en Europe ou sur d’autres continents.
