L’énergie géothermique

Lorsque l’on parle d’énergies renouvelables, la géothermie désigne l’utilisation de la chaleur présente à l’intérieur de la Terre. Elle peut soit être utilisée telle quelle (chauffage par exemple), soit être employée pour produire de l’électricité.

geyser
Les geysers sont l’une des conséquences visibles de l’énergie
présente au sein de la Terre.

L’énergie géothermique: Principes de base

L’énergie géothermique est donc basée sur la récupération de la chaleur présente dans la Terre. En son centre, la température de cette dernière dépasse les 5000°C. Depuis la surface, on estime qu’un enfoncement d’un kilomètre correspond à une élévation de la température de 25°C. C’est bien entendu une valeur moyenne, qui peut être bien plus élevée par endroit.

On peut alors se demander légitimement d’où provient cette chaleur. En réalité, elle a deux origines. Premièrement, celle du refroidissement progressif de l’intérieur de la Terre. On estime en effet qu’elle perd 120 °C par milliard d’année. Cela peut sembler faible, mais au vue de sa masse, cela représente une quantité d’énergie considérable.

La seconde source de chaleur est la désintégration nucléaire des éléments composant les manteaux supérieurs et inférieurs. Ces désintégrations atomiques (principalement d’uranium 235 et 238, de thorium 232 et de potassium 40) libèrent des quantités colossales de chaleur.

Le schéma ci-dessous permet de visualiser les deux phénomènes. En bleu le refroidissement classique, en vert les phénomènes nucléaires.

energie terre geothermie

Le noyau, constitué de fer, se refroidit lentement et émet 8 TW. De son côté, le manteau inférieur dégage 11 TW au titre de son refroidissement, et 20 TW suite à son activité nucléaire. Le manteau supérieur étant relativement froid, la chaleur qu’il dégage vient essentiellement des désintégrations nucléaires, à hauteur de 7 TW. En somme, ce sont 46 TW (mille milliards de Watts) qui sont continuellement dégagés.

On notera que la Terre émet aussi une partie de l’énergie solaire qu’elle a dans un premier temps absorbée. De l’ordre de 5 TW, cette quantité n’est pas prise en compte dans le schéma précédent, étant donné qu’il s’git finalement d’énergie solaire et non géothermique.

L’énergie géothermique: Les différentes profondeurs

La température de la Terre étant fonction de la profondeur, c’est également selon ce critère que l’on va classer les installations de géothermie.

L’énergie géothermique peu profonde
Cette dernière permet d’exploiter des sources d’eau, dont la température va varier entre 10 et 30°C à des profondeurs de quelques dizaines de mètres.

On va principalement l’utiliser à des fins de chauffage individuel, dans de petites installations domestiques. Ces dernières, de type pompe à chaleur, vont utiliser des réseaux de captage horizontaux ou verticaux. Pour plus d’informations, voir l’article sur la géothermie dans l’habitat.

En été, les sources souterraines peuvent au contraire servir à refroidir un logement, en inversant le sens du transfert thermique.

L’énergie géothermique profonde
Dans ce cas là, on va forer jusqu’à des profondeurs de l’ordre de 2500 m. La température des sources peut alors atteindre les 100°C. A ces températures, on peut envisager des applications de plus grandes envergures, telles que les chauffages urbains collectifs.

L’énergie géothermique très profonde
On cherche ici à forer encore plus profond, à plusieurs kilomètres. L’idée est de trouver des sources à plus de 100°C, de manière à générer de la vapeur. Cette dernière est alors utilisées pour produire de l’électricité via des turbines.

Pour aller plus loin lire les articles suivants