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Géothermie

Géothermie : processus de transformation de la chaleur terrestre

Géothermie : processus de transformation de la chaleur terrestre

L'énergie géothermique est un type d'énergie renouvelable obtenue à partir de la chaleur contenue dans la Terre. Cette énergie thermique peut être obtenue sans combustion d’aucun matériau. C'est une forme d'énergie propre sans émissions de dioxyde de carbone.

La température dans les couches internes de la Terre reste constante au cours des différentes saisons de l'année. Les couches internes de la croûte terrestre sont plus chaudes que la surface en hiver et plus froides en été.

Parfois cette énergie est liée à d’autres phénomènes géologiques comme la présence de geysers, de volcans ou de sources chaudes. Ces phénomènes facilitent grandement la possibilité d'extraire de l'énergie thermique dans des installations proches de ces zones.

Pour profiter de la chaleur de la terre, un fluide traverse la zone chaude. De cette manière, l’énergie thermique peut être transportée vers la surface. La chaleur peut ensuite être utilisée directement ou transformée en énergie électrique.

Processus et production d’énergie géothermique

Le système de production d’énergie géothermique repose sur la différence de température entre le sous-sol et la surface. L'énergie est échangée sous forme de chaleur à travers deux circuits d'eau fermés qui les relient.

Dans une maison ou un immeuble

L’un des avantages de l’énergie géothermique est qu’elle peut être utilisée pour chauffer en hiver et rafraîchir en été avec une efficacité énergétique élevée.

Pour obtenir de la chaleur en hiver, l'eau du circuit des capteurs géothermiques traverse le sous-sol jusqu'à ce qu'elle soit chauffée. Le capteur géothermique chauffe l'eau du circuit des émetteurs radiants à l'aide d'un échangeur de chaleur. Le circuit émetteur est un circuit fermé qui dégage de la chaleur dans le bâtiment.

En été, la chaleur se déplace dans la direction opposée. L’efficacité de l’énergie géothermique est d’autant plus grande que le circuit souterrain est profond.

Une autre option pour une maison consiste à obtenir de l’eau chaude sanitaire ou des systèmes de chauffage.

Dans tous les cas, les pompes à chaleur sont utilisées pour optimiser les performances thermiques.

Dans une centrale électrique

Une centrale géothermique produit de l'électricité.

L'eau chaude peut également être utilisée pour générer de la vapeur et entraîner une turbine à vapeur. L’énergie géothermique est ainsi transformée en énergie mécanique (énergie cinétique).

L'énergie mécanique peut être utilisée pour déplacer des machines, ou pour la transformer en énergie électrique : l'électricité.

Types de sources géothermiques

Ces sources d'énergie renouvelables sont obtenues grâce à l'extraction de la chaleur interne de la Terre grâce à des puits géothermiques. Il existe plusieurs zones dotées de sources chaudes.

Ces eaux thermales peuvent être celles utilisées dans les spas ou autres centres. Ces eaux sont chauffées par la température de l'intérieur de la Terre.

L'eau chaude à haute énergie interne peut s'écouler naturellement par les impulsions des flux d'eau et de vapeur ou par pompage. La méthode à utiliser doit être choisie en fonction de la méthode la plus rentable économiquement.

Il n’existe pas de méthode unique pour exploiter ce type d’énergie. Certains projets ont dû être rejetés dans certains pays en raison de leur non-viabilité économique.

Géothermie : processus de transformation de la chaleur terrestre

Le magma (roches en fusion) est une excellente source d’énergie géothermique, car les roches ne se trouvent qu’à l’état liquide à des températures extrêmement élevées. Malgré cela, avec la technologie disponible, cela est économiquement irréalisable.

Les exploitations d'extraction d'eau chaude disposent généralement d'un nombre pair de puits géothermiques. Par l’un, l’eau chaude est extraite et par l’autre, l’eau est réinjectée dans l’aquifère, lorsqu’il est déjà refroidi.

Types de gisements géothermiques

Les différents types de réservoirs d'énergie géothermique sont classés selon la température de leur source thermodynamique. Nous disposons ainsi de la géothermie à haute température, de la géothermie à moyenne température et de la géothermie à basse et très basse température.

Énergie géothermique à haute température

Ce type d'énergie propre se trouve dans les zones où la couche de la croûte terrestre est encore active. Ici, la température varie de 150°C à 400 degrés Celsius. Dans ces cas, la vapeur remonte à la surface grâce à une turbine à vapeur qui produit de l'électricité.

Le forage qui doit être effectué pour extraire l’eau chaude est presque le même que celui effectué pour extraire le pétrole des puits.

Géothermie moyenne température

Dans les installations géothermiques à moyenne température, les températures varient entre 70 °C et 150 degrés Celsius. Le rendement énergétique de la conversion vapeur-électricité est bien inférieur, dans ce cas il faut ajouter un composant volatil.

Ce type d'énergie géothermique peut être transformé en petites centrales électriques. Cependant, c'est dans la distribution à travers le réseau urbain que son utilisation est maximale. Il est utilisé pour les systèmes de chauffage et de refroidissement, avec des machines à absorption.

Pour la production d'électricité, il faut que le fluide soit compris entre 120°C et 180°C.

Énergie géothermique à basse température

Il est utilisé sur de grandes surfaces, dans des zones plus grandes que celles qui travaillent à des températures élevées ou moyennes. On le retrouve dans les bassins sédimentaires, le fluide dans ces bassins est à une température comprise entre 50°C et 70°C.

Géothermie à très basse température

Il est utilisé pour répondre aux besoins domestiques, urbains et agricoles. Les fluides que l'on peut trouver sont à des températures comprises entre 20°C et 50°C.

L’énergie géothermique à basse et à très basse température est très utile pour les systèmes de chauffage urbain. Ces systèmes sont réalisés en circuits fermés.

Exemples d'utilisations et d'applications

Les usages de l'énergie géothermique reposent sur l'utilisation d'énergie thermique et la production d'électricité. De manière plus concrète, certaines des applications de cette énergie renouvelable sont les suivantes :

  • Climatisation en été. Dans une maison équipée d’un chauffage par le sol, le fluide caloporteur peut circuler à travers le sous-plancher.

  • Chauffage en hiver.

  • Eau chaude domestique. Utilisé dans la vie quotidienne d'une maison.

  • Électricité. L'électricité est obtenue dans des centrales électriques. Ce type de centrale thermoélectrique permet de réduire la dépendance énergétique aux énergies fossiles et à l'énergie nucléaire.

  • Production de chaleur. Cette chaleur peut être appliquée aux processus industriels. Par exemple les processus de chauffage, de séchage, d’évaporation, de distillation, de stérilisation, de décongélation, de lavage et d’extraction du sel.

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Date de Publication: 12 novembre 2016
Dernière Révision: 2 juin 2020