FAQ – Géothermie

FAQ – Foire aux questions – Géothermie

  1. D’où provient la chaleur interne de la Terre?
  2. Quelle est la température au centre de la Terre?
  3. Depuis quand la géothermie est-elle utilisée par l’homme?
  4. Qu’est-ce que le gradient géothermique?
  5. Quel est le principe général de l’exploitation de la chaleur d’un aquifère profond?
  6. A partir de quelle température une ressource géothermique devient-elle intéressante pour produire de l’électricité?
  7. De quoi dépend la puissance énergétique exploitable par un doublet ou singlet géothermique en aquifère profond?
  8. Pourquoi est-il nécessaire d’exploiter également la chaleur demeurant en sortie de turbine dans les projets de géothermie profonde ?
  9. Le fait d’exploiter la chaleur de la terre va-t-il refroidir le sous-sol ?
  10. La géothermie est-elle une énergie renouvelable?
  11. En forant dans la croûte terrestre, le risque de voir du magma sortir par le puits existe-t-il?
  12. En quelle année le premier kWh électrique «géothermique» a-t-il été produit?
  13. Pourquoi la géothermie est-elle attractive?
  14. Quels sont les principaux avantages de la géothermie d’un point de vue environnemental?
  15. L’exploitation de la géothermie comporte-t-elle des problèmes de sécurité?
  16. Quelle est la quantité de chaleur de la Terre disponible en Suisse?
  17. Quel est l’impact visuel des installations géothermiques?
  18. Les exploitations géothermiques refroidissent-elles le sous-sol?
  19. La Suisse est très avancée en matière de géothermie dans un domaine. Lequel?
  20. Quelle technologie devrait permettre à la géothermie de se développer mondialement?

Réponses

  1. D’où provient la chaleur interne de la Terre?
    La plus grande partie de la chaleur de la Terre (plus de 90 %) est produite par la radioactivité naturelle des roches qui constituent la croûte terrestre, par désintégration nucléaire de l’uranium, du thorium et du potassium. Le reste est d’origine « primitive » et provient des échanges thermiques entre le noyau, le manteau et la croûte terrestre.
  2. Quelle est la température au centre de la Terre?
    Les scientifiques, qui auscultent notre planète de manière directe, mais aussi grâce à des méthodes géophysiques indirectes, affirment que la température au centre de notre globe est d’environ 5’000° C.
  3. Depuis quand la géothermie est-elle utilisée par l’homme?
    L’eau chaude géothermique était déjà utilisée dans l’Antiquité, notamment en Chine, dans la Rome antique et dans le bassin méditerranéen, pour des bains et du chauffage (au sol!), ainsi qu’à des fins thérapeutiques. En Suisse, les plus anciens témoins de l’utilisation de la chaleur de la Terre remontent à l’époque romaine (-52 à 476 apr. J.-C.) avec l’exploitation de sources thermales.
  4. Qu’est-ce que le gradient géothermique?
    A partir d’environ 20 m de profondeur, plus l’on s’enfonce dans le sous-sol, plus la température est élevée. Elle augmente en moyenne de 30° C par kilomètre. Vers 1000 m, la température est ainsi d’environ 35 à 45° C. Dans les régions volcaniques, le gradient peut s’élever à plus de 100° C par kilomètre. A l’inverse, dans les régions tectoniques les plus anciennes, le gradient géothermique ne s’élève qu’à 3° C par km!
  5. Quel est le principe général de l’exploitation de la chaleur d’un aquifère profond?
    L’enjeu des aquifères profonds consiste à détecter des couches saturées en eau chaude (20 à 70° C), poreuses ou fissurées, dont la perméabilité est suffisante pour assurer un débit intéressant du point de vue énergétique. Un forage de production est réalisé pour assurer le pompage de la ressource géothermique. Dans la plupart des cas, un second forage permet de réinjecter l’eau dans l’aquifère, après exploitation de la chaleur. On parle de «doublet géothermique». Avec les dernières technologies de conversion de chaleur en électricité, lorsque la ressource atteint ou dépasse 100° C, la production d’électricité devient possible.
  6. A partir de quelle température une ressource géothermique devient-elle intéressante pour produire de l’électricité?
    A partir d’environ 100° C, il est possible de produire de l’électricité. On utilise une technique basée sur le cycle organique de Rankine. La ressource géothermique passe dans un échangeur de chaleur et transmet son énergie à un fluide de travail dont le point de vaporisation se situe en dessous de la température de la ressource. La vapeur en expansion qui a gagné de l’énergie après être passée dans l’échangeur de chaleur est utilisée pour entraîner une turbine, elle-même couplée à un alternateur. Le mouvement est transformé en électricité. En perdant son énergie, la vapeur de travail se condense à nouveau et poursuit son cheminement dans le système pour accomplir un nouveau cycle.
  7. De quoi dépend la puissance énergétique exploitable par un doublet ou singlet géothermique en aquifère profond?
    Le débit d’exploitation et la température du fluide géothermique en tête de puits sont les deux paramètres principaux qui permettent de calculer la puissance énergétique à disposition.
  8. Pourquoi est-il nécessaire d’exploiter également la chaleur demeurant en sortie de turbine dans les projets de géothermie profonde ?
    Afin d’optimiser la rentabilité économique du système, éviter de rejeter de la chaleur dans l’environnement, faciliter la réinjection du fluide géothermique et adapter le production de chaleur et d’électricité en fonction de la saison.
  9. Le fait d’exploiter la chaleur de la terre va-t-il refroidir le sous-sol ?
    L’énergie soutirée par les installations géothermiques actuelles et futures ne représente qu’une très infime partie des quantités gigantesques d’énergie que renferme la Terre. Le refroidissement induit par la géothermie est donc négligeable. D’autre part, un flux de chaleur permanent en provenance du noyau et du manteau atteint les roches de la croûte terrestre, les rechargeant thermiquement en permanence. Par ailleurs, de l’énergie thermique est produite de manière permanente au sein des roches de la croûte terrestre par la radioactivité naturelle.
  10. La géothermie est-elle une énergie renouvelable?
    La géothermie est à l’échelle du globe la plus grande ressource énergétique. En plus du flux de chaleur permanent qui remonte à travers l’écorce terrestre, les circulations d’eaux souterraines amènent de manière continue de la chaleur vers la surface. La gestion durable d’un réservoir géothermique, en réinjectant les fluides après leur refroidissement, permet une exploitation continue pendant de très nombreuses années. La chaleur de la terre est illimitée à l’échelle humaine et elle sera longtemps disponible pour les générations futures.
    De manière générale, une ressource géothermique peut être considérée comme renouvelable si la production n’excède pas le flux naturel de chaleur et/ou de fluide.
  11. En forant dans la croûte terrestre, le risque de voir du magma sortir par le puits existe-t-il?
    C’est une fausse croyance que de penser que notre sous-sol contient beaucoup de magma ou que les continents flottent sur du magma. Le magma se forme dans des zones très localisées dans le sous-sol. Quel que soit l’environnement géologique, le risque est pour ainsi dire nul de tomber dans une poche de magma en fusion.
    Dans les régions volcaniques, ce risque est potentiellement plus élevé. Dans ces régions, la chaleur arrive en telle quantité en surface qu’il n’est pas nécessaire de réaliser de grands travaux de forage.
  12. En quelle année le premier kWh électrique a-t-il été produit grâce la géothermie?
    C’est en 1904 que le fluide du champ géothermique de Larderello en Toscane, en Italie, une eau très chaude mêlée à de la vapeur d’eau sous pression, fut pour la première fois exploité de manière directe pour produire de l’électricité: cinq ampoules furent allumées!
  13. Pourquoi la géothermie est-elle attractive?
    La chaleur de la Terre est toujours disponible et ne dépend ni du climat ni de la saison. La chaleur de la terre est à disposition pratiquement en chaque lieu. Il n’est pas nécessaire de stocker l’énergie géothermique: la Terre elle-même sert de lieu de stockage. Une installation pour exploiter la chaleur de la Terre ne prend que très peu de terrain en surface, l’essentiel se trouvant dans le sous-sol, invisible.
  14. Quels sont les principaux avantages de la géothermie d’un point de vue environnemental?
    Pratiquement aucune combustion ni émission de gaz (CO2, NOx) ne proviennent des installations géothermiques, qui contribuent ainsi à diminuer les émissions de gaz à effet de serre.
    Les substances amenées par un fluide géothermal profond ne restent pas en surface, les fluides étant normalement réinjectés en profondeur. Lorsque la qualité et quantité des fluides ainsi que leur chaleur résiduelle ne pose pas de problème, ils peuvent parfois être éliminés dans un lac ou une rivière environnante.
    Dans une installation géothermique, aucune substance dangereuse n’est transportée ou stockée en surface.
    Lorsque les forages sont terminés, les surfaces de terrain occupées par les installations géothermiques restent modestes en comparaison des autres types d’énergie. La taille des équipements de surface est très réduite.
  15. L’exploitation de la géothermie comporte-t-elle des problèmes de sécurité?
    En période de forage, les seuls risques d’accidents sont liés à des émissions de gaz non maîtrisées ou à des tubages mal cimentés. Par contre, on n’observe pas de risque spécifique lors de l’exploitation de la géothermie, puisqu’il y aucun transport, stockage ou combustion de matières dangereuses. L’ensemble des fluides et des gaz produits par les forages est intégralement réinjecté en profondeur.
  16. Quelle est la quantité de chaleur de la Terre disponible en Suisse?
    Avec les moyens techniques existant aujourd’hui pour mettre en valeur la chaleur du sous-sol, on a potentiellement à disposition et de manière durable de quoi couvrir une bonne partie des besoins en énergie du pays pendant des centaines d’années. La limitation vient plutôt du rendement économique des méthodes d’exploitation de la géothermie. Comme ailleurs, la chaleur de la Terre est en Suisse une ressource inépuisable.
  17. Quel est l’impact visuel des installations géothermiques?
    Les sondes géothermiques et les forages des aquifères profonds pour du chauffage de quartier sont totalement invisibles, quelle que soit leur profondeur. Seul un couvercle métallique révèle leur implantation à la surface du sol. Les centrales de chauffage auxquelles ces installations sont reliées se trouvent dans le sous-sol des bâtiments et occupent nettement moins de place que des chauffages traditionnels à mazout. Les centrales géothermiques électriques modernes sont très compactes et peuvent être aisément intégrées au paysage. Actuellement, les tours de refroidissement sont de petit gabarit et n’émettent pas de nuage de vapeur.
  18. Les exploitations géothermiques refroidissent-elles le sous-sol?
    A proximité des forages équipés en sondes géothermiques, la roche se refroidit de quelques degrés par rapport à la température initiale. Si la sonde géothermique est correctement dimensionnée, le flux de chaleur compense partiellement cette diminution, et après quelques années d’exploitation, un nouvel équilibre thermique se met en place de manière durable.
    Dans le cas de la réinjection dans un forage profond d’un fluide géothermal après utilisation thermique, le fluide refroidi se répand dans le réservoir tout en se réchauffant progressivement. Si l’espacement entre les forages de production et d’injection est suffisant, ce refroidissement n’aura pas d’influence pendant toute la durée de vie de l’installation.
  19. La Suisse est très avancée en matière de géothermie dans un domaine. Lequel?
    Actuellement, l’utilisation de la chaleur du sous-sol en Suisse vient essentiellement des sondes géothermiques verticales (SGV) pour le chauffage de maisons familiales. Ce type d’application est en plein essor avec plus de 40 000 installations en 2006 et va poursuivre son développement rapide dans les années à venir. Ce secteur poursuit aujourd’hui sa croissance, mais à un rythme moins soutenu.
  20. Quelle technologie devrait permettre à la géothermie de se développer mondialement?
    La technologie des systèmes géothermiques stimulés (EGS – enhanced geothermal systems), anciennement appelée «Hot Dry Rock», car elle permet de fournir conjointement électricité et chaleur. Elle a permis la réalisation de l’une des premières centrales prototypes à Soultz-sous-Forêts, en Alsace, à Cooper Basin, en Australie, et à Bâle (le projet a cependant été définitivement arrêté fin 2009 suite à une série de petites secousses sismiques). Cette nouvelle filière technologique, en raison de son grand potentiel dans le sous-sol profond, pourrait fournir à l’horizon 2020 d’importantes quantités d’électricité et de chaleur sur le marché suisse.

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