• L'énergie géothermique.

    L'usine géothermique de production électrique 
                  "Bouillante" en Guadeloupe                               


                                                                       

     

     

     

     

     

     

                                                                                   L'usine géothermique de production électrique
                                                                                            en Alsace  à Soultz-sous-Forêts







     

     

     

     

     

     

     

     

        Une petite incursion dans le domaine de l’énergie, avec aujourd’hui la « géothermie ».

        L’énergie géothermique consiste à capter la chaleur de la Terre, pour produire de l’électricité ou pour utiliser directement ces calories pour du chauffage.
        La croûte terrestre a environ 30km d’épaisseur en moyenne (voir mon articles sur la Terre du 16/10/2017) et le manteau qui se trouve sous elle est un magma chaud.
    Une partie de cette chaleur est cédée à la croûte, qui par ailleurs récupère aussi la chaleur produite par la radioactivité des roches, de l’uranium, du thorium et du potassium notamment.
        C’est une énergie abondante, mais de faible intensité : la température s’accroit approximativement de 3 d° par 100 mètres de profondeur. Il faut donc creuser profond pour atteindre des températures élevées.
        La production de chaleur par la terre est de l’ordre de 0,06 W/m2, alors que le soleil produit 340W/m2 soit 6000 fois plus.
        On ne peut donc prélever beaucoup d’énergie sans tarir la source.

        Toutefois ce phénomène n’est pas constant : dans les zones volcaniques le gradient de température et beaucoup plus élevé (il peut aller jusqu’1000 d°C par 100M. Si des eaux circulent naturellement il est alors possible de les pomper pour alimenter des chauffages ou des turbines. C’est le cas en Islande dont une grande partie des besoins énergétiques est couverte parla géothermie. Des sources chaudes jaillissent même spontanément en surface (geysers).
        Dans ces cas l’exploitation ne nécessite pas de forage important.

        Dans des cas plus fréquents, de l’eau circule naturellement sous terre et on peut donc la récupérer et la recycler en grande partie; les forages sont alors plus ou moins profond et l’inconvénient est que cette equ contient de nombreux sels, certains radioactifs et qu’elle en général fortement corrosive, ce qui va attaquer les installation de tubage et de pompage.

        Dans le cas où on ne dispose pas d’eau naturelle, on peut en injecter, en utilisant en général un puits pour injecter l’eau et un autre puits pour la récupérer.. Mais en général l’eau circule mal dans les roches et il faut le plus souvent le « fracturer » comme lorsqu’on veut libérer le pétrole de schiste. Cela peut causer de mini-tremblements de terre et fragiliser les sols

        Des études envisagent de recharger les puits en chaleur avec de l’énergie solaire, ce qui permettrait de l’utiliser la nuit ou par temps très couvert.

        Les conditions d’exploitation sont très différentes selon la profondeur des puits de forage : faible profondeur à basse température, 5 à 10 d°C; profondeur moyenne; jusqu’à 2000 m et 50 à 90 d°; grande profondeur jusqu’à 10 000 m et température élevée avec deux créneaux : 100 à 150 d°c et au dessus de 150 d°C.

        L’utilisation de forages peu profonds et d’une température qui est faible (par exemple 12 d°C constant toute l’année à 10 m de profondeur). est essentiellement de chauffer l’hiver ou refroidir l’été une habitation individuelle avec une pompe à chaleur.
    La profondeur des sondages est le plus souvent inférieure à 100m et en moyenne d’une trentaine de mètres. On peut aussi utiliser des tuyauteries horizontales implantées sur une surface assez grande à une dizaine de mètres sous le sol.
        En fait on utilise les calories captées par le terre sur le rayonnement solaire.

        Avec des sondages plus profonds de 1000 à 5000 mètres dans des régions qui s’y pr-etent, on recueille de l’eau à plusieurs dizaines de degrés qui est directement utilisée pour le chauffage urbain, en France, principalement en Aquitaine et en Ile de France.

        A plus grande profondeur encore on peut atteindre des températures plus élevées afin de produire de l’électricité. Toutefois tout dépend du gradient de température du lieu : en région volcanique on peut atteindre les mêmes températures avec des forages beaucoup moins profonds.
        Entre 100 et 150 d°C, on utilise des échangeurs et un fluide intermédiaire, alors qu’au delà de &(0 d°C, la vapeur jaillit du sol et est capable d’alimenter directement les turbines liées aux alternateurs.`

        L’énergie géothermique ne dépend pas des conditions météorologiques et ne produit que très peu de CO2 (indirectement). Elle n’est inépuisable que si on limite la prise de chaleur et la circulation d’eau.
        Les méthodes de fracturation hydraulique utilisées pour permettre la circulation de l’eau dans les roches et éviter le colmatage peuvent entraîner des micro-séismes.
        Un autre inconvénient est la teneur en sels de l’eau qui entraîner une corrosion importante des tuyauteries et pompes.
        Les installations subissent aussi des variations importantes de température qui peuvent entrainer des chocs thermiques   
        Finalement l’énergie thermique reste une énergie assez chère en raison des coûts du forage et de l’entretien des matériels.
        Pour les installations de particuliers, par rapport à un chauffage au gaz naturel, le retour d’investissement n’est intéressant qu’en raison des aides de l’état (8 à 10 ans)   
        Pour les installations de chauffage urbain et de production d’électricité, un fort gradient de température et la présence d’eau sont nécessaires pour assurer la rentabilité. Les installations sont donc en zone volcanique, près des bords des plaques tectoniques ou dans les zones de sources chaudes ou de forte circulation thermale.   

        Les productions les plus fortes d’électricité géothermique seraient actuellement les suivantes, en TWh  en 2013 :
    USA  Philippines  Indonésie  Nelle-Zélande  Mexique   Italie  Islande  Japon Kenya 
    18,4         9,5             9,4               6,4                6,1         5,7      5,2         2,6      2
        La France produit peu d’électricité géothermique. (1,5 TWh en 2016 sur 531 TWH au total soit seulement 0,28%), avec deux centrales en Guadeloupe (Bouillante) et en Alsace (Soultz-sous-Forêts). Depuis 2016 une centrale avec deux puits à 2500 mètres fournit de la vapeur à 170 d°C à une usine industrielle d’Alsace.
       
        SI on examine les utilisations directes de chauffage le classement est différent 
    (en TWh en 2015)
    Chine  USA  Suède  Turquie  Japon  Islande  Allemagne  Finlande  France  Suisse
      49       21      14          13         7          7               5                5           4,5         3
        La carte ci dessous indique les « gisements » de géothermie en France, utilisés actuellement principalement pour du chauffage urbain, en Aquitaine et en Ile de France.



        La géothermie est une énergie intéressante, mais qui ne pourra apporter de grandes quantités d’énergie, mais qui, par contre est très propre (pas de CO2), mais chère en raison des forage et de la corrosion des installations.
        Elle n’est rentable que dans certaines région de fort gradient de température avec la profondeur.
        Il est dommage que le gouvernement n’ait pas laissé les grande compagnie pétrolières faire de la prospection de gaz et pétrole de schiste, en leur demandant de prospecter en même temps les possibilités géothermiques;

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