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Les différents types de géothermie

La géothermie utilise la chaleur du sous-sol (présente dans les roches et les eaux souterraines, par exemple) pour produire de l'énergie. Cette énergie dite "calorifique" provient plus précisément de la chaleur résiduelle produite par les phénomènes de formation de la planète et de la radioactivité naturelle.

La température des eaux souterraines (ou géothermales) augmente selon :

• la profondeur à laquelle elles se trouvent ;
• leur localisation ;
• les conditions physiques et géologiques de la région concernée.

Les techniques géothermiques sont différentes selon la température des eaux géothermales. C'est cette dernière qui définit l’usage qui en est fait.

• La géothermie très basse énergie (moins de 30° C) : grâce à la chaleur recueillie dans les couches superficielles (à environ 50 mètres de profondeur), il est possible de chauffer ou de refroidir des immeubles de petite taille et de produire de l’eau chaude pour une maison particulière.

• La géothermie basse énergie (entre 20° et 90°C) : elle peut servir à :

1. chauffer ou à climatiser des serres agricoles ;
2. à dessaler de l’eau de mer ;
3. à empêcher l’accumulation de neige et de verglas dans les pays concernés.

• La géothermie moyenne énergie (entre 90° C et 160° C) : l’eau est utilisée sous sa forme liquide. Elle transfère sa chaleur à un autre liquide, qui se pulvérise à basse température et met en marche une turbine pour la production d’électricité.

• La géothermie haute énergie (plus de 160° C) : cette eau a la forme de vapeur lorsqu'elle atteint la surface du sol. Elle ne concerne que certaines zones aux caractéristiques géologiques spécifiques, comme les régions volcaniques, par exemple. La géothermie haute énergie peut servir dans l'industrie (préchauffage, lavage de la laine, récupération de métaux, etc.).

Les intervalles entre les températures ne sont pas fixées de manière précise. Les usages peuvent varier selon les conditions économiques des lieux concernés.

Quelle est la disponibilité des ressources géothermiques ?

La chaleur emmagasinée, ou produite de manière constante, est disponible sur de très longues périodes. Celles-ci se mesurent en ères géologiques, et non à l’échelle d’une vie humaine. Malgré sa disponibilité, cette chaleur n’est pas accessible économiquement partout, ni à tout moment, ni en quantité illimitée.

À la surface du globe, l’énergie disponible pour une superficie et une période données (flux géothermique moyen) est faible. Ce flux s’élève à 0,06 watt par mètre carré et par an, soit 3 500 fois moins que le flux d’énergie solaire reçu en une année par la même surface de sol. C’est pourquoi on cherche à exploiter en priorité les ressources calorifiques de certaines zones susceptibles de fournir des quantités d’énergie importantes (réservoirs géothermiques), situées notamment à proximité de volcans. En effet, en zone volcanique, le flux géothermique peut atteindre 1 watt/m²/an.

En outre, la disponibilité des ressources géothermiques dépend de leur capacité de renouvellement. Celle-ci repose sur :

• des sources de chaleur internes à la croûte terrestre (radioactivité et chaleur résiduelle ) ;

• des apports d’énergie venus de l’extérieur du réservoir (chaleur solaire) pour les usages de très basse température au moyen de pompes à chaleur (PAC). Assurer ces conditions de réchauffement se révèle d’autant plus crucial pour les PAC géothermales que le sous-sol est également refroidi par des facteurs extérieurs : en hiver, par exemple, on y récolte moins de chaleur ;

• la circulation des eaux souterraines qui leur permet de se réchauffer au contact de sources de chaleur éloignées du réservoir, avant de réintégrer celui-ci.

Pour pouvoir exploiter un réservoir durablement, il faut donc veiller à la reconstitution progressive de ses ressources calorifiques. Cela peut passer par :

• le plafonnement des quantités de chaleur prélevées ;
• la limitation dans le temps de l’exploitation du site.

Enfin, pour les usages thermiques directs, la disponibilité de l’énergie géothermique est limitée géographiquement. Le transport de la chaleur sur de longues distances génère d’importantes pertes thermiques. Il en résulte une difficulté à faire correspondre lieux de production et de consommation, pour couvrir les besoins en énergie.