Introduction
Comprendre l’énergie géothermique
L’énergie géothermique provient de la désintégration radioactive des minéraux et de la formation originelle de la planète. Cette chaleur est produite en continu à l’intérieur de la Terre, ce qui crée un réservoir d’énergie immense et pratiquement inexploité. Le noyau terrestre, où les températures peuvent dépasser 5 000 °C, est la partie la plus chaude de la planète, et sa chaleur s’écoule vers l’extérieur à travers le manteau et la croûte, s’ajoutant à celle que la désintégration radioactive y libère.
Les réservoirs géothermiques
L’énergie géothermique est principalement exploitée à partir de réservoirs géothermiques. Il s’agit de zones où les températures souterraines sont naturellement élevées et auxquelles on peut accéder pour en extraire la chaleur. On trouve généralement les réservoirs géothermiques aux limites de plaques tectoniques, là où l’activité volcanique est fréquente, ou dans des régions à croûte mince.
Les types de centrales géothermiques
L’énergie géothermique est extraite et convertie en électricité par trois grands types de centrales : Centrales à vapeur sèche : elles utilisent directement la vapeur issue du sous-sol pour entraîner des turbogénérateurs. Centrales à détente de vapeur (flash) : le type le plus courant, dans lequel de l’eau chaude à haute pression provenant des profondeurs est amenée vers des milieux de plus basse pression en surface, ce qui la fait se vaporiser instantanément (« flash ») en vapeur pour entraîner une turbine. Centrales à cycle binaire : elles fonctionnent avec de l’eau à plus basse température. La chaleur de l’eau géothermale est transférée à un fluide secondaire dont le point d’ébullition est plus bas, qui se vaporise et fait tourner la turbine.
Forage et extraction
Le forage est la première étape concrète de l’accès à l’énergie géothermique. On peut forer des puits sur plusieurs kilomètres de profondeur pour atteindre les réservoirs géothermiques. Les puits forés amènent l’eau chaude et la vapeur jusqu’à la surface, où elles peuvent être utilisées pour produire de l’électricité.
Production d’électricité
Dans les centrales à vapeur sèche et à détente de vapeur, la vapeur extraite fait tourner des turbines reliées à des générateurs, ce qui produit de l’électricité. La vapeur est ensuite refroidie dans un condenseur, et l’eau condensée est réinjectée dans le sous-sol pour maintenir la pression dans le réservoir. Dans les centrales à cycle binaire, l’eau géothermale n’atteint jamais la turbine : sa chaleur vaporise un fluide secondaire dans un échangeur de chaleur, et c’est cette vapeur qui fait tourner la turbine, tandis que l’eau géothermale refroidie est réinjectée.
Usage direct et systèmes de chauffage
Au-delà de la production d’électricité, l’énergie géothermique est utilisée directement pour le chauffage. Cela comprend le chauffage de bâtiments par des réseaux de chaleur, des applications agricoles comme le chauffage de serres, et même l’aquaculture, pour réchauffer des bassins piscicoles.
Impact environnemental et durabilité
L’énergie géothermique est reconnue pour sa faible empreinte environnementale par rapport aux combustibles fossiles. L’extraction et l’utilisation de l’énergie géothermique produisent très peu de gaz à effet de serre. De plus, la réinjection de l’eau aide à maintenir la pression dans les réservoirs géothermiques, ce qui en fait une solution énergétique durable à long terme.
Résumé
L’exploitation de l’énergie géothermique est une méthode sophistiquée mais très efficace pour mettre à profit une énergie naturelle. Elle offre une source d’énergie constante et durable, qui contribue de façon significative aux objectifs mondiaux en matière d’énergies renouvelables.
Sources et lectures pour aller plus loin
https://www.energy.gov/eere/geothermal/geothermal-technologies-office
Informations détaillées sur les initiatives des États-Unis en matière de recherche et développement géothermiques, y compris les projets en cours, les possibilités de financement et des jeux de données complets sur les ressources géothermiques.
https://www.nrel.gov/geothermal
Le NREL mène des recherches sur les technologies de l’énergie géothermique et propose toute une gamme de publications et d’outils. Il fournit des ressources sur les cartes géothermiques, la simulation et la modélisation de données, et l’analyse des performances.
https://www.irena.org/geothermal
Perspective mondiale sur l’utilisation de l’énergie géothermique, son potentiel et les cadres de politique publique. L’IRENA propose des rapports détaillés sur les impacts économiques, sociaux et environnementaux du développement de l’énergie géothermique dans le monde.
Une association professionnelle et éducative dédiée à l’avancement du développement géothermique. Le site donne accès à une foule de publications, dont les « Transactions », qui rassemblent les actes de leur réunion annuelle, ainsi que des webinaires et des ateliers pédagogiques.
