Énergie géothermique : définition, avantages et inconvénients

L'énergie géothermique (du grec geo, Terre, et thermos, chaleur ; ce qui se traduit par "chaleur de la Terre") est un type d'énergie renouvelable qui, comme on peut déduire par son nom, utilise la chaleur interne de la Terre stockée en dessous de la surface. Le noyau terrestre est formé d'une sphère solide incandescente composée fondamentalement d'un alliage de fer et de nickel qui rayonne la chaleur vers l'extérieur. Ainsi, les couches plus profondes ont des températures plus élevées et on peut y chauffer des masses d'eau qui, en remontant à l'état liquide ou de vapeur, se manifestent sous forme de geysers ou de sources chaudes.

Cette chaleur n'est pas transmise d'une manière linéale par tous les points de la planète et, en plus, elle dépend du matériel qu'elle traverse. La zone plus superficielle de la croûte terrestre, la lithosphère, transporte la chaleur par conduction (par contact entre deux corps mais sans que se produise le transfert de matière porteuse de chaleur, généralement un gaz ou un liquide, au corps récépteur).

Actuellement, l'énergie géothermique est utilisée pour l'obtention de chaleur, la réfrigération et la génération d'énergie électrique. Ces applications montrent clairement son potentiel pour réduire notre dépendance aux énergies fossiles. Les chercheurs continuent d'explorer de nouvelles manières d'optimiser l'extraction de cette énergie pour la rendre encore plus efficiente. Découvrez les avantages et inconvénients de l'énergie éolienne !

Il existe 4 types d'énergie géothermique en fonction de la température de l'eau expulsée :

• Énergie géothermique de haute température, entre 150 et 400º. Sur la superficie terrestre elle se convertit en vapeur et au travers d'une turbine elle génère de l'électricité. Cette technologie est souvent utilisée dans les régions volcaniques où les conditions sont idéales pour son exploitation.
• Énergie géothermique de température moyenne, entre 70 et 150º, exploitée par des petites centrales électriques. Ces centrales sont souvent situées près de petites communautés, leur offrant une solution énergétique durable et accessible.
• Énergie géothermique de basse température, entre 50 et 70º, utilisée principalement pour les besoins domestiques comme le chauffage et, ponctuellement, dans les serres ou l'agriculture. Elle permet de réduire les coûts de chauffage tout en minimisant l'empreinte carbone des foyers.
• Énergie géothermique de très faible température, entre 20 et 50º. Comme ce n'est pas suffisant pour la climatisation, il faut utiliser des pompes à chaleur géothermiques qui permettent aussi bien de chauffer que de réfrigérer. Ces systèmes sont particulièrement adaptés aux maisons résidentielles, offrant une efficacité énergétique élevée toute l'année.

Dans cet encadré, nous pouvons aussi parler de l'énergie géothermique provenant des gisements de roche chaude, situés à environ 5-8 km de profondeur sous le sol (gisements secs). Ces gisements représentent une ressource potentielle immense, bien que leur exploitation soit encore en phase de développement technologique.

Généralement, le rythme d'exploitation des gisements est élevé, de sorte que les zones qui mettraient des centaines d'années à se reconstituer ne devraient pas être saturées. Pour garantir la durabilité de ces ressources, il est crucial d'adopter des pratiques de gestion responsable.

Les gisements géothermiques, des emplacements dans lesquels s'accumulent de grandes concentrations d'énergie géothermique, peuvent être classifiés en trois types :

Gisements d'eau chaude

Ce type de gisement peut se présenter sous forme de sources ou de manière souterraine dans les aquifères. Ces premiers sont utilisés depuis très longtemps pour les thermes par les romains. Les gisements souterrains présentent de hautes températures mais à des profondeurs basses ou moyennes, de sorte que l'eau chaude ou la vapeur peut s'écouler naturellement. Cependant, si l'on veut l'extraire pour l'exploiter, il faut forer deux puits ou un nombre pair de puits pour extraire l'eau et la réintroduire une fois refroidie afin d'éviter que l'aquifère ne s'assèche et ne se perde en tant que réservoir thermique. Ces pratiques de gestion assurent la durabilité et préservent l'intégrité environnementale.

Gisements secs

Ces gisements n'ont pas besoin d'eau pour produire de l'énergie, car il s'agit en fait d'un type de production artificielle. Ils sont situés sous terre, à une faible profondeur, et sont formés par des roches sèches très chaudes car elles sont exposées au magma qu'elles contiennent. De l'eau froide y est injectée et, au contact de la roche chaude, se produit de la vapeur qui s'échappe sous pression par une seconde perforation également en contact avec la roche chaude. Ce système, bien que techniquement complexe, présente un potentiel énergétique considérable.

Geysers

Voici l'exemple le plus clair auquel nous pensons tous : les geysers ! Ces derniers ne sont pas vraiment abondants, et la plupart sont répartis entre l'Islande et le parc national de Yellowstone (USA), des zones fondamentalement volcaniques. Ces geysers sont de grandes sources d'eau thermale bouillante capables d'expulser violemment des colonnes de vapeur et d'eau chaude. L'explication de ce phénomène repose sur le contact des eaux souterraines avec les roches maintenues à haute température à l'intérieur de la Terre. L'eau se réchauffe alors et se volatilise presque instantanément, remontant à la surface à grande vitesse et étant expulsée comme si le geyser était un siphon d'eau et de vapeur. Les geysers, bien que spectaculaires, représentent un petit segment de l'énergie géothermique mondiale mais offrent des aperçus fascinants de la puissance de la Terre.

La géothermie a autant d'avantages que d'inconvénients que vous devez connaître. Ainsi, entre les principaux avantages de l'énergie géothermique, on retrouve :

• Il s'agit d'une ressource renouvelable, tant que son taux d'extraction est inférieur au taux naturel de recharge. Cette durabilité rend l'énergie géothermique attrayante pour une utilisation à long terme.
• Elle est considérée comme une énergie "propre", car elle réduit la consommation de combustibles fossiles et d'autres ressources non renouvelables. Cela contribue à la diminution de l'empreinte carbone globale.
• Il ne produit pratiquement aucun déchet, ce qui réduit considérablement son impact sur l'environnement. Cela préserve la qualité de l'air et des sols environnants.
• L'émission de CO2 à effet de serre est beaucoup plus faible que celle produite par la combustion pour obtenir la même énergie, elle ne contribue donc guère au réchauffement de la planète. Ainsi, elle participe activement à la lutte contre le changement climatique.
• Elle représente une économie puisque ses coûts de production d'électricité sont faibles. Les coûts initiaux peuvent être compensés par des économies à long terme.
• Il fournit une grande quantité de ressources ; on pense qu'aujourd'hui il peut fournir plus d'énergie que tous les combustibles fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon et uranium) réunis. Ce potentiel énergétique immense offre une sécurité énergétique pour l'avenir.

En outre, comme nous l'avons déjà dit, l'énergie géothermique a aussi des inconvénients :

• Pue développée car il s'agit d'une énergie qui commence à peine à être utilisée. Les technologies d'extraction et de gestion continuent d'évoluer pour améliorer son efficacité.
• Des fuites peuvent se produire, entraînant la formation de sulfure d'hydrogène (qui, à forte dose, est mortel pour l'homme), d'arsenic, d'ammoniac ou d'autres substances susceptibles de contaminer le sol et les eaux avoisinantes. La surveillance et l'entretien rigoureux des installations peuvent minimiser ces risques.
• Les centrales géothermiques doivent être installées dans des endroits où la chaleur du sous-sol est élevée. Cela limite leur placement et peut nécessiter des investissements en infrastructure pour régler ce problème.
• Cette énergie n'est pas transportable et doit être utilisée sur place, c'est-à-dire à l'endroit même où elle est produite (approvisionnement local). Cela nécessite une planification précise pour aligner la production et la consommation.
• Elles ont un impact sur le paysage, puisque la construction d'installations destinées à extraire la chaleur des roches souterraines et du magma nécessite des modifications du terrain. Les défis esthétiques et environnementaux doivent être pris en compte dans le processus de développement.
• De petits tremblements de terre se produisent dans les zones proches des centrales géothermiques en raison du refroidissement et de la rupture soudaine des roches de la croûte terrestre. Bien que généralement mineurs, ces séismes nécessitent une surveillance continue.
• La pollution thermique. Les effluents chauds peuvent perturber les écosystèmes aquatiques voisins, nécessitant une gestion adéquate pour réduire cet impact.
• La pollution acoustique. Dans les phases initiales où il est nécessaire de forer des puits, on atteint jusqu'à 115 décibels (presque le bruit généré par le moteur d'un avion), bien qu'une fois que c'est fait, son fonctionnement normal ne produit pratiquement aucun bruit extérieur (il se situe entre 75 et 80 décibels, le bruit d'un aspirateur). La mise en place de barrières sonores peut atténuer ce problème.

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