Geothermie Flashcards
Géothermie
La géothermie consiste à capter la chaleur contenue dans la croûte terrestre et dans les couches superficielles de la Terre pour produire du chauffage ou de l’électricité.
La géothermie vise à exploiter le phénomène d’augmentation de la température en fonction de la profondeur :
=> le gradient géothermique de la Terre
Gradient géothermique de la terre
▪ Plus on creuse profond dans la croûte terrestre, plus la température augmente : à chaque fois que l’on descend de 100 m sous terre, on gagne 2 à 3°C
▪ A 25 km de profondeur, la température atteint 750°C
▪ Ce gradient thermique dépend beaucoup de la région du globe considérée. Il peut varier :
▪ de 2-3°C par 100 m (régions sédimentaires)
▪ jusqu’à plusieurs centaines de degrés par 100 m (régions volcaniques, zones de rift, etc., ex. : Islande, NouvelleZélande…)
Principe de la géothrmie
La chaleur en profondeur se dirige vers la surface et réchauffe les nappes souterraines.
Si elle trouve une faille, cette eau chaude peut remonter et produire des sources chaudes (puits artésiens).
Dans le cas contraire, il faut aller la pomper directement dans les nappes.
Les types de géothermie
Suivant la profondeur et la température on caractérise 3 types d’énergie géothermique :
▪ La géothermie à très basse énergie
▪ La géothermie à basse énergie
▪ La géothermie à haute énergie
La géothermie à très basse énergie
▪ Géothermie de faible profondeur (< 200 m)
▪ Températures comprisesentre 10°C et 30°C
▪ Géothermie exploitée pour le chauffage et la climatisation individuelle par dispositifs thermodynamiques généralement fonctionnant à l’électricité :la pompe à chaleur géothermique
La géothermie à très basse énergie : la pompe à chaleur
▪ Pour récupérer la chaleur des sous-sols, on emploie des capteurs géothermiques enterrés, capables de prélever la chaleur des terrains qu’ils traversent et couplés à des pompes à chaleur.
La géothermie à très basse énergie : la pompe à chaleur
Il existe principalement trois types de captages :
▪ Le captage horizontal au sol (grande surface et faible profondeur)
▪ Le captage vertical au sol (petite surface et grande profondeur, 100 m maximum)
▪ Le captage vertical sur nappe (suivant la profondeur de la nappe)
Le captage horizontal au sol
▪ Il est constitué d’un réseau de plusieurs tubes en parallèle, dans lesquels circule un liquide caloporteur. Ces tubes sont enterrés en moyenne entre 60 cm et 1,2 m de profondeur, sous une pelouse non arborée.
▪ La surface de capteurs nécessaire représentera environ 1,5 à 2 fois la surface habitable à chauffer
Le captage vertical au sol :
▪ Le captage vertical est similaire au captage horizontal dans le principe : le capteur est constitué de tubes créant des boucles verticales.
▪ Il présente l’avantage de ne pas dénaturer le sol et de permettre la plantation d’arbres.
▪ Le système demande moins de boucles et de longueurs de tubes mais le forage nécessaire à sa mise en œuvre est plus coûteux que le décaissement du capteur horizontal.
Le captage vertical sur nappe :
▪ Le captage par nappe nécessite que l’eau pompée soit à une température supérieure à 10°C (ce qui est la plupart du temps le cas). Il nécessite deux forages pouvant atteindre chacun plusieurs dizaines de mètres de profondeur (voire plus).
▪ La puissance calorifique obtenue du captage est supérieur aux autres modes.
conclusion La géothermie à très basse énergie :
▪ La géothermie à très basse énergie n’est pas à proprement parler de la géothermie car la source d’énergie est le soleil (le flux de chaleur provenant du noyaux terrestre arrive jusqu’à la surface du sol mais cet effet est peu perceptible à nos pieds). La variation de la température du sol dans les premiers mètres du sol est essentiellement due au rayonnement solaire dont le flux est beaucoup plus important que celui en provenance du centre de la Terre.
La géothermie à basse énergie
▪ Géothermie des nappes profondes : gisements situés entre 1 500 et 2 500 m de profondeur
▪ Températures comprisesentre 30°C et 100°C (voire 150°C)
▪ Géothermie exploitée principalement pour le chauffage urbain collectif par réseau de chaleur, pour certaines applications industrielles ou encore pour le thermalisme
conclusion La géothermie à basse énergie
▪ La géothermie à basse énergie peut être exploitée dans les nappes profondes sous réserve de disposer de formations géologiques poreuses et perméables permettant d’assurer le transfert de chaleur des roches chaudes profondes vers la surface. Il s’agit de formations géologiquesappelées « aquifères profonds ».
▪ La plupart des gisements concernés se trouvent dans les bassins sédimentaires, riches en roches poreuses, imprégnées d’eau et perméables.
La géothermie à haute énergie
= la géothermie profonde
▪ Géothermie de profondeur : réservoirs localisés à plus de 1 500 m de profondeur
▪ Températures > 150°C
▪ La température élevée du gisement permet la production d’électricité grâce à la vapeur qui jaillit avec assez de pression pour alimenter une turbine.
La géothermie à haute énergie
▪ Forages très profonds
▪ Géothermie à haute température située dans des zones au gradient géothermique élevé (par exemple en limite de plaques lithosphériques)
▪ Présence, à quelques kilomètres de profondeur, de roches chaudes correspondant : ▪ soit à des poches magmatiques liées à des phénomènes volcaniques, ▪ soit à une remontée locale du manteau.
