Géothermie

Applications de l'énergie géothermique

Applications de l'énergie géothermique

L'énergie géothermique est une source d'énergie à long terme dans le monde entier. En théorie, avec l'énergie géothermique stockée dans les trois premiers kilomètres de la croûte terrestre, la demande énergétique actuelle pourrait être couverte pendant plus de 100 000 ans. Cependant, seule une petite partie de cette énergie est techniquement utilisable et les effets sur la croûte terrestre lors d'une dissipation thermique importante ne sont pas encore clairs.

Lorsque l'énergie géothermique est utilisée, une distinction est faite entre l'utilisation directe, c'est-à-dire l'utilisation de la chaleur en soi, et l'utilisation indirecte, l'utilisation pour la conversion en électricité dans une centrale géothermique. Avec l'aide de restrictions, vous pouvez également obtenir de la chaleur et de l'électricité combinées pour optimiser l'efficacité. Dans les zones à faible densité de population ou sur les sites de centrales électriques éloignés des agglomérations où il y a une demande de chaleur, il est difficile de mettre en œuvre des processus de cogénération.

Utilisation directe de l'énergie géothermique

Les premières applications peuvent être trouvées dans les bains de l'Empire romain, le Moyen Empire des Chinois et les Ottomans pour la construction de spas.

A Chaudes-Aigues, dans le centre de la France, est le premier réseau de chauffage géothermique historique du quartier datant du 14ème siècle.

Aujourd'hui, il existe de nombreux usages de l'énergie géothermique dans l'industrie, l'artisanat et dans les bâtiments résidentiels.

Chauffage et refroidissement par chaleur géothermique

Pour la plupart des applications, seules des températures relativement basses sont nécessaires. De l'énergie géothermique profonde souvent les températures requises peuvent être directement disponibles. Si cela ne suffit pas, la température peut être augmentée avec des pompes à chaleur, comme c'est souvent le cas avec l'énergie géothermique près de la surface.

En ce qui concerne les pompes à chaleur, l'énergie géothermique est généralement utilisée pour chauffer et climatiser les bâtiments, ainsi que pour la préparation d'eau chaude sanitaire.

Une autre possibilité est le refroidissement naturel, où l'eau à température de surface plane, c'est-à-dire la température annuelle moyenne du site, est utilisée directement pour refroidir le bâtiment (sans utiliser de pompe à chaleur). Ce refroidissement naturel a le potentiel de remplacer des millions de climatiseurs électriques dans le monde entier.

Une autre application directe est d'éviter le gel des ponts, des routes ou des aéroports. Encore une fois, aucune pompe à chaleur n'est nécessaire. Cela inclut la pose de conduites d'eau sans gel.

Pour l'utilisation de la chaleur dans les sources chaudes d'énergie géothermique, l'eau profonde est utilisée à des températures comprises entre 40 et 150 ° C. L'eau thermale est généralement amenée à la surface à partir d'une profondeur de 1 000 à 4 500 mètres. il transfère la plus grande partie de son énergie thermique à travers un échangeur de chaleur vers un deuxième circuit du réseau de chauffage "secondaire". Ensuite, il est refroidi et pressé à travers un deuxième trou avec une pompe sur le sol, dans la couche à partir de laquelle il a été extrait.

Production d'énergie électrique par l'énergie géothermique

Puits d'énergie géothermique Pour la production d'électricité, l'énergie géothermique a été utilisée pour la première fois à Larderello en Toscane. En 1913, le comte Piero Ginori Conti ya construit une centrale électrique dans laquelle des turbines à vapeur ont produit 220 kW d'électricité. Aujourd'hui, il y a environ 750 MW d'énergie électrique installée. Sous la Toscane, le magma est relativement proche de la surface. Ce magma chaud augmente la température du sol à tel point qu'une utilisation de l'énergie géothermique est économiquement possible.

Lors de la production d'énergie hydrothermale, des températures d'eau d'au moins 80ºC sont nécessaires. Les dépôts hydrothermaux de vapeur chaude et sèche avec des températures supérieures à 150 ° C peuvent être utilisés directement pour entraîner une turbine à vapeur.

Pendant longtemps, l'eau thermale était utilisée exclusivement pour l'apport de chaleur dans la zone de construction. Les nouvelles centrales organiques de cycle de Rankine (ORC) permettent l'utilisation des températures au-dessus de 80ºC pour la production d'énergie électrique. Ceux-ci fonctionnent avec un milieu organique qui s'évapore à des températures relativement basses. Cette vapeur organique entraîne le générateur d'énergie à travers une turbine. Les fluides utilisés pour le cycle sont partiellement inflammables ou toxiques. Une alternative à la méthode ORC est la méthode de Kalina.

Pour les systèmes dans une plage de puissance plus faible (<200 kW), il est également possible de concevoir des moteurs tels que les moteurs Stirling.

La production d'électricité à partir de l'énergie géothermique profonde est basique et contrôlable, dans les usines existantes, on obtient souvent plus de 8 000 heures de fonctionnement par an.

Production d'électricité au moyen de gisements de forte crête

La production d'électricité à partir de l'énergie géothermique est traditionnellement effectuée dans les pays qui ont des dépôts d'enthalpie élevés, où des températures de plusieurs centaines de degrés Celsius sont trouvées à des profondeurs relativement faibles (<2000 m).

Selon la pression et la température, les dépôts peuvent être dominés par l'eau ou la vapeur. Dans les techniques de production modernes, les liquides réfrigérés sont réinjectés, de sorte qu'il n'y a pratiquement aucun effet négatif sur l'environnement, comme l'odeur des composés soufrés.

Production d'électricité à partir de gisements Niederenthalpiel

Dans les gisements de Niederenthalpiel, l'efficacité énergétique maximale possible due à la basse température s'étend entre l'alimentation et le système de retour plus bas que dans les gisements de Hochenthalpiel.

Le choix optimal du fluide de travail (par exemple, le procédé Kalina avec de l'ammoniac) tente d'utiliser plus efficacement la distance entre les températures de départ et de retour. Cependant, il faut tenir compte du fait que les exigences de sécurité pour la manipulation de l'ammoniac peuvent être différentes de celles qui s'appliquent lors de l'utilisation de divers équipements de travail organiques.

La consommation d'électricité propre, en particulier pour la fourniture de pompes de circulation dans le cycle de l'eau thermale, dans ces usines peut représenter jusqu'à 25% de la quantité d'énergie produite.

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Dernier examen: 4 avril 2018