Vous savez sûrement ce qu'est l'énergie géothermique en termes généraux, mais Connaissez-vous toutes les bases de cette énergie? En général, on dit que l'énergie géothermique est l'énergie thermique de l'intérieur de la Terre. En d’autres termes, l’énergie géothermique est la seule ressource énergétique renouvelable qui ne provient pas du Soleil. De plus, on peut dire que cette énergie n’est pas une énergie renouvelable en tant que telle, puisque. son renouvellement n'est pas infini, même si c'est toujours inépuisable à l'échelle humaine, il est donc considéré comme renouvelable à des fins pratiques.
Origine de la chaleur à l'intérieur de la Terre
La chaleur à l’intérieur de la Terre est principalement causée par désintégration des éléments radioactifs tels que l'uranium 238, le thorium 232 et le potassium 40. Ces éléments se désintègrent constamment, libérant ainsi de l'énergie thermique. Un autre facteur important est le collisions de plaques tectoniques, qui dégagent de la chaleur en raison du mouvement et de la friction. Dans certaines régions, la chaleur géothermique est plus concentrée, comme les zones proches volcans, coulées de magma, geysers et sources chaudes. Cela permet une plus grande facilité d’utilisation de l’énergie.
Utilisation de l'énergie géothermique
L'énergie géothermique est utilisée depuis plus de 2.000 XNUMX ans, les Romains étant les premiers à utiliser des sources thermales pour thermes et chauffage. Plus récemment, il est utilisé pour chauffage des bâtiments, des serres et production d'électricité. Il existe trois types de gisements à partir desquels l'énergie géothermique peut être obtenue :
- Réservoirs haute température
- Réservoirs basse température
- Réservoirs de roches chaudes sèches
Réservoirs haute température
Il est considéré comme un dépôt de haute température lorsque les eaux souterraines du réservoir atteignent des températures supérieures à 100°C en raison de la proximité d'une source de chaleur active. Pour extraire la chaleur du sous-sol, les conditions géologiques doivent permettre l'existence d'un réservoir géothermique, qui fonctionne de la même manière que les réservoirs de pétrole ou de gaz naturel.L'eau chauffée A travers ces roches, elle tend à remonter vers la surface jusqu'à atteindre un réservoir géothermique emprisonné par une couche imperméable. Cependant, s'il y a des fissures dans cette couche imperméable, de la vapeur ou de l'eau chaude peuvent monter et apparaissent à la surface sous forme de sources chaudes ou de geysers. Ces sources de chaleur sont exploitées depuis l’Antiquité et sont aujourd’hui utilisées pour le chauffage et les processus industriels.
Réservoirs basse température
Un réservoir à basse température est un réservoir où l'eau atteint entre 60 et 100ºC. Dans ces cas, le flux de chaleur est normal, il n’est donc pas nécessaire d’avoir une source de chaleur active ni la présence d’une couche imperméable.
Ici, la clé est de disposer d’un stockage de l’eau à des profondeurs qui lui permettent d’atteindre des températures suffisamment élevées pour rendre son exploitation économiquement viable.
Réservoirs de roches chaudes sèches
Les dépôts de pierres chaudes et sèches Ils ont encore plus de potentiel puisqu'ils font partie des 250-300ºC et à des profondeurs comprises entre 2.000 3.000 et XNUMX XNUMX mètres. Pour extraire la chaleur de ces roches, il faut les fracturer pour les rendre poreux.
Dans ce système, l'eau froide est injectée depuis la surface, traverse des roches poreuses chaudes, se réchauffe au cours du processus, puis est extraite sous forme de vapeur pour produire de l'électricité. Ces gisements rencontrent cependant des difficultés en raison des techniques de fracturation et de forage nécessaires à leur exploitation.
Géothermie à très basse température
On peut également considérer le sous-sol comme un source de chaleur à 15 ° C, entièrement renouvelable et inépuisable. Avec un système de collecte adéquat et une pompe à chaleur, il est possible de transférer cette chaleur vers un système de chauffage pouvant atteindre jusqu'à 50ºC, fournissant du chauffage et de l'eau chaude sanitaire.
Ce système peut également être utilisé en été, en stockant la chaleur à 40°C sous terre. Le principal inconvénient est qu'une grande surface est nécessaire pour enterrer le circuit extérieur, mais son principal avantage est la économies d'énergie et polyvalence Il peut être utilisé aussi bien pour le chauffage que pour le refroidissement.
La pompe à chaleur géothermique
L'élément essentiel de ce type de système est le pompe à chaleur. Cette machine thermodynamique base son fonctionnement sur la Cycle de Carnot, extrait d'un gaz qui agit comme caloporteur entre deux sources, l'une à basse température et l'autre à haute température.
Cette pompe peut extraire la chaleur du sol à 15ºC et augmenter sa température pour chauffer l'air dans un circuit interne, obtenant ainsi des performances bien supérieures à celles des systèmes de climatisation conventionnels.
Échanger des circuits avec la Terre
On peut distinguer les systèmes d'échange avec les eaux de surface, qui sont moins chers mais géographiquement limités, et l'échange avec le sol, qui peut être direct ou via un circuit auxiliaire.
- Échange direct: plus simple et moins cher, mais avec risque de fuite et de gel.
- circuit auxiliaire: plus cher, mais évite les grandes variations de température.
Il est à noter qu'en absorbant la chaleur d'une source de température stable telle que le sous-sol, ces systèmes offrent un rendement constant et efficace tout au long de l'année, quelles que soient les conditions atmosphériques.
Performance des systèmes de climatisation
La L'efficacité énergétique des systèmes de climatisation géothermiques est remarquable : ils atteignent des performances allant jusqu'à 500% en refroidissement et 400% en chauffage. Cela signifie que pour chaque unité d'énergie utilisée, jusqu'à 5 unités d'énergie thermique peuvent être générées dans le cas de la réfrigération.
Outre son rendement élevé, ce système présente l'avantage de ne pas dépendre des fluctuations de l'énergie solaire ou éolienne, puisque la Terre fournit une source de chaleur constante.
Distribution d'énergie géothermique
L'énergie géothermique est distribuée sur toute la planète, mais avec une plus grande concentration dans les zones volcaniques et les failles tectoniques. Des zones telles que la côte Pacifique en Amérique et en Indonésie présentent un potentiel élevé. Cependant, son exploitation peut être étendue à d’autres zones grâce aux technologies modernes de forage.
Avantages et inconvénients de la géothermie
Avantages:
- Disponibilité sur toute la planète.
- Inépuisable à l’échelle humaine.
- L'énergie la moins chère connue.
Inconvénients:
- Possibilité de dégagement de gaz sulfureux.
- La transmission de chaleur sur de longues distances n'est pas possible.
- Coûts d’installation initiaux élevés.
L'avenir de la géothermie
Le potentiel géothermique de la planète est gigantesque, avec suffisamment d'énergie stockée sous terre pour répondre aux besoins énergétiques mondiaux pendant des millions d'années. À mesure que les techniques de forage progressent, l’utilisation de l’énergie géothermique devrait devenir de plus en plus répandue dans les processus industriels, le chauffage des bâtiments et la production d’électricité.
Avec le développement de nouvelles technologies telles que les turbines sans pales capables de produire de l’électricité à des températures plus basses, l’énergie géothermique a un avenir prometteur pour devenir un élément essentiel de l’approvisionnement énergétique mondial.
Ainsi, la géothermie offre non seulement une alternative propre et abondante, mais peut nous aider à progresser vers une plus grande indépendance énergétique, tout en réduisant notre empreinte carbone.