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241-1 geothermie profonde
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Mme Thiriez, M. Raoult, M. Fourey, M. Gautier, M. Kanoun, Mme Gabillard, Mme Mugnier-Bajat, Mme Attari

Le 10/05/2019

La géothermie profonde est un type particulier de géothermie. Cette dernière consiste à extraire la chaleur de la Terre et à l'utiliser en tant que source d'énergie. Elle peut être décrite selon trois grands critères : le potentiel énergétique récupérable en sortie de captage (très basse, basse, moyenne et haute énergie), la température en sortie de captage (basse ou haute température) ou encore la valorisation faite de l’énergie (pompes à chaleur, alimentation de réseaux de chaleur, électricité).

La géothermie profonde concerne les cas de géothermie à moyenne et haute énergie[1], ou encore à haute température, qui peut être utilisée pour l’électricité ou l’alimentation de réseaux de chaleur urbain. Cette source d'énergie étant extrêmement localisée, seulement une vingtaine de pays produisent de l’électricité géothermique. On compte 350 installations géothermiques haute énergie dans le monde. La puissance totale de ces centrales électriques est d’environ 10 700 MW en 2010 (contre 8 000 MW en 2000), soit 0,3% de la puissance mondiale électrique installée sur la planète. Les Philippines, l’Indonésie et les États-Unis en sont les plus gros producteurs.[2].

Sommaire

La chaleur de la Terre[modifier | modifier le wikicode]

Origine[modifier | modifier le wikicode]

Plusieurs causes sont à l’origine de la chaleur terrestre. La part la plus importante provient de la désintégration d’éléments radioactifs présents dans les matériaux constitutifs de la Terre. Ces derniers sont présents depuis sa formation et se désintègrent; ce phénomène s’accompagne d’un dégagement important de chaleur. Les isotopes participant le plus à son dégagement sont l'uranium 238 (238U), le thorium 32 (32Th) et le potassium 40 (40K). Ces éléments sont essentiellement répartis dans les couches superficielles du globe, croûte continentale notamment et manteau.

Une autre part de l’énergie thermique terrestre provient de son refroidissement. En effet, la Terre est constituée de différentes couches : noyau, manteau et croûte. Le noyau externe est liquide sur une épaisseur de 2100 km et sa température est comprise entre 3000 et 4000°C. Sa cristallisation lente dissipe de l’énergie. Ce refroidissement se poursuit actuellement mais ne représente qu'une faible part de la chaleur produite.

D’autres phénomènes sont aussi à l’origine de la chaleur terrestre, tels que le déplacement des plaques lithosphériques au dessus de l'asthénosphère ou la rotation de la Terre à l’origine des forces de Coriolis subissant un ralentissement progressif sous l’effet de la Lune, ce qui correspond à une énergie de freinage transformée en chaleur. Dans les milieux solides (lithosphère rigide), le transfert thermique est lent et se fait par conduction. Dans les milieux fluides, il y a transfert de chaleur par convection, mode de transfert plus rapide et plus important que la conduction.

Finalement, la lithosphère étant de nature isolante, elle a donc emmagasiné une grande quantité d’énergie ce qui constitue un énorme potentiel énergétique, si tant est que les techniques géothermiques le permettent.

Répartition[modifier | modifier le wikicode]

L’existence de cette chaleur terrestre est inégalement répartie sur la surface du globe et les manifestations thermiques sont surtout présentes le long des frontières des plaques lithosphériques où les phénomènes sismiques et anomalies thermiques sont les plus importants.

Limites des plaques lihtosphériques terrestres
Potentiel géothermique mondial

On ne perçoit que de façon très localisée ces manifestations thermiques, comme les volcans, les geysers, les sources chaudes, les fumerolles…

Pour pouvoir exploiter cette chaleur terrestre, il est nécessaire que le gradient géothermique du site à exploiter soit assez important de façon à ce que la chaleur à prélever soit “atteignable”.

Le gradient géothermique, qui est le taux d’augmentation de la température dans le sous-sol à mesure que l'on s’éloigne de la surface dépend de la zone du globe dans laquelle on se trouve. On peut classer ces zones en trois groupes :

  • les zones non-thermiques dont les gradients s’échelonnent de 10 à 40°C par km
  • les zones semi-thermiques qui ont un gradient s’élevant jusqu’à 70°C par kilomètre
  • les zones hyperthermiques qui présentent des gradients géothermiques plusieurs fois supérieurs à ceux mentionnés ci-dessus.

L’existence du gradient géothermique traduit le fait que l’énergie interne du globe se dissipe en surface.

Caractéristiques d'une ressource géothermale[modifier | modifier le wikicode]

Pour exploiter la chaleur terrestre, il est nécessaire d’avoir un gradient géothermique important mais aussi un fluide caloporteur afin d’extraire cette chaleur à la surface. “Ce fluide est très souvent l’eau déjà présente dans des réservoirs naturel de stockage d’eau souterraine (aquifères) chauffés par les roches souterraines chaudes. Dans ce cas on prélève directement le fluide chaud contenu dans la roche encaissante. Pour les milieux non aquifères, il est possible de prélever la chaleur du sous-sol par échange via un fluide injecté et récupéré après échange thermique. “[3] Dans le cas de la géothermie profonde, il est possible d'exploiter cette chaleur à deux niveaux différents: la haute et la moyenne énergie.

  • Géothermie moyenne énergie

Dans ce cas, l’eau est employée sous forme liquide et récupérée à l’aide de puits géothermiques. Ces centrales se situent à proximité d'aquifères (2 000 à 4 000 mètres de profondeur) ou dans des zones volcaniques. Elles produisent de l'électricité. Dans certains cas, la centrale peut utiliser directement la chaleur des eaux, lorsque la température n’est pas trop importante pour être utilisée directement. Ce type de centrale correspond à la quasi-totalité des centrales géothermiques produisant de l’électricité dans le monde aujourd’hui. Elle concerne cependant des centrales électriques plus petites (quelques kilowatts à quelques mégawatts) que celles utilisant la géothermie haute énergie, mais est plus utilisée car plus disponible sur le globe.

  • Géothermie haute énergie

Pour une production d’électricité optimale, une température élevée et un grand débit sont nécessaires, ce qui est le cas dans la géothermie haute énergie. Elle est donc principalement utilisée pour la production d’électricité autour du globe, ou pour de la cogénération, c’est-à-dire la production à la fois d’électricité et de chaleur. Comme la géothermie haute énergie nécessite une température très élevée, elle est encore peu répandue, à part dans des zones spécifiques où le gradient de température est très élevé. Dans la majorité des régions, il faut toutefois creuser très profond pour atteindre ces températures, ce qui rend difficile l’accès à une telle chaleur.

Si la géothermie haute et moyenne énergie sont principalement utilisées pour produire de l’électricité, elles trouvent aussi des applications directes dans le secteur industriel où l’eau et les vapeurs géothermales servent à laver et sécher la laine, fabriquer de la pâte de papier ou encore durant le traitement de la biomasse. Ce secteur est encore peu développé, du fait du coût d’un tel projet et de la méconnaissance de la géothermie profonde. Cependant, plusieurs projets sont en cours dans le monde et un a même déjà abouti en France où une centrale, construite à Rittershoffen en Alsace, a pour principal objectif d’alimenter l’entreprise Roquette en chaleur géothermale.

Les premières utilisations de la géothermie[modifier | modifier le wikicode]

Première utilisation de la géothermie pour extraire de la chaleur[modifier | modifier le wikicode]

Thermes romains à Aix-les-Bains

Depuis que les Hommes se sont sédentarisés, les sources chaudes, manifestations d'une activité géothermale remarquable, ont été des points d'attraction pour les populations. Des recherches archéologiques ont par exemple mis en évidence des activités humaines vieilles de 15000 à 20000 années, dans une zone volcanique près de Niisato au Japon.

Plus tard, l'utilisation de la chaleur par des bains de boue thermale se développent au Japon, en Europe et en Amérique. La civilisation romaine fera même de ces bains thermaux un lieu central de la société de l'époque en organisant les thermes autour de ces sources dès que cela était possible. Mais ce genre d'établissement n'est pas spécifique aux romains puisqu'on les retrouve dans de nombreuses régions du monde telles que la Nouvelle-Zélande ou bien le Japon.

La chaleur provenant de ces sources à également été utilisé pour chauffer les populations. L'Islande en est évidement un exemple important, mais on peut également noter l'utilisation de cette chaleur dans un réseau à Chaudes-Aigues, dans la région française du Cantal, depuis le XIVème siècle.[4],[5]

Première utilisation de la géothermie pour créer de l’électricité[modifier | modifier le wikicode]

La première production d'électricité grâce à la géothermie s'est déroulée à Larderello, en Italie.

L'activité géothermique de Larderello est dû au contexte géologique de la Toscane : présence de magmatisme, la croûte est amincie, et il existe une anomalie positive marquée du flux de chaleur. Au début du XIXème siècle, ce contexte géologique positif fut ainsi utilisé pour extraire de l'acide borique, utilisé dans les antiseptiques et dans les insecticides (près de 300 000 tonnes extraites de 1818 à 1940) à partir des manifestations naturelles des lagonis.

Larderello

Puis, au début du XXème siècle, cette région fut utilisée pour produire de l’énergie électrique : de la vapeur géothermique a d’abord servi à éclairer 5 lampes de quelques dizaines de watts en 1904. Puis, une centrale expérimentale a été mise en place dans le village peu de temps après afin de fournir en électricité les habitants de Larderello. Enfin, en 1911, la centrale géothermique de Larderello fut mise en place.

Ce village a donc été pionnier en terme d’utilisation de l’énergie géothermique pour produire de l’électricité : avec une puissance électrique de 250 kW à son inauguration, la centrale de Larderello est restée la seule centrale géothermique à produire de l’électricité pendant plus de 50 ans. Aujourd'hui, les sites de Larderello et de Monte Amiata, site voisin de Larderello, ont une puissance cumulée de 728 MW, ce qui correspond à 2% environ de la production totale de l'Italie.[6]

L'Islande un cas particulier[modifier | modifier le wikicode]

Carte géologique de l'Islande

L'Islande est un territoire qui dispose de caractéristiques géologiques exceptionnelles. L'île se trouve en effet sur la dorsale médio-atlantique qui marque la frontière entre les plaques Nord-Américaine et Eurasienne. C'est même cette caractéristique qui lui a donné naissance. L'activité volcanique y est donc particulièrement élevée et le gradient géothermique anormalement haut. L'île présente donc un très fort potentiel géothermique. Il est par conséquent utopique de vouloir transposer ce modèle partout dans le monde.

[7]L'isolement causé par l'insularité et le climat rude ont fortement incité les habitants de l'île à développer des installations permettant de tirer profit de la chaleur naturelle du sol. C'est pour cela que, dès le XIVème siècle, des sources chaudes ont permis de chauffer des habitations. Les islandais ont donc développé leur culture en incluant la géothermie dans leur quotidien. Il existe par exemple un pain traditionnel (le "Rúgbrauð" ou "Geysirbread") cuit grâce à la chaleur du sol . Du tourisme s'est même développé autour des manifestations de ces phénomènes géologiques. On peut alors observer des geysers ou bien profiter de bains chauds naturels (comme à Blue Lagoon).

Le développement de la géothermie[modifier | modifier le wikicode]

Développement de la géothermie depuis 1950 [8][9][10][11]


1973 à 1980 : Le premier choc pétrolier et ses conséquences  [modifier | modifier le wikicode]

Investissement des gouvernements et organismes publics dans la géothermie[modifier | modifier le wikicode]

Le premier choc pétrolier a multiplié par 4 le prix du baril, passant de 2,59 à 11,65 $. Face à cette augmentation, la géothermie en tant que source d’énergie apparaît comme une solution notamment renouvelable bien que peu connue du public dans les pays développés. Ainsi de nombreux acteurs vont investir dans son développement. Ce sont principalement des organismes publics (BRGM , ADEME , etc..), peu nombreux, mais soutenus financièrement et juridiquement par leurs gouvernements occidentaux respectifs, qui participent à son essor.

  • Aux Etats-Unis

Aux États Unis, La Fondation nationale pour la science (National Science Foundation, NSF), une agence indépendante du gouvernement, devient l’organisme responsable des projets concernant la géothermie. Parallèlement à cela, des organismes gouvernementaux visant à favoriser son développement se sont également crées, tels que l’ERDA ( Energy Research and Development Administration)[12].

D’un point de vue financier, le gouvernement américain instaure le « geothermal loan guarantee program » qui encourage et sécurise les investissements des acteurs privés ou publics sur des programmes de développement de technologies géothermiques. Concernant l’aspect juridique, plusieurs lois sont également votées au parlement américain, avec par exemple le « Public Utility Regulatory Policies Act » en 1978, qui a pour objectif de promouvoir les économies d’énergie et une plus grande utilisation de celle dites renouvelables.

  • En France

En France, les pouvoirs publics et notamment les collectivités locales assurant la maîtrise d'ouvrage, alimente des grands assembles urbains. Ils assurent ainsi le développement de la géothermie. C’est ainsi qu’en 1973, est créé le département « géothermie » de la BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières).

Les atouts de la géothermie comme source d'énergie renouvelable[modifier | modifier le wikicode]

La géothermie apparaît comme une bonne solution pour faire face à cette crise pour deux principales raisons:

  • Une énergie décarbonée[13]
La géothermie fonctionne sur le principe de la récupération de l'énergie calorifique des sols. Ce principe fait de la géothermie une source d'énergie décarbonée et ne nécessite pas la mise en œuvre de procédés sources d'émissions de gaz à effets de serre ou même de produits dangereux, contrairement à la combustion du charbon ou du pétrole.
De plus, les émissions indirectes de carbone qu'elle génère sont très faibles. Ces émissions correspondent à toutes les émissions intermédiaires générées pour la mise en place ou le fonctionnement du système de production d'énergie contrairement par exemple aux panneaux photovoltaïques, qui nécessitent des industries polluantes pour la fabrication des cellules photovoltaïques. Dans le cas de la géothermie, seuls les travaux de génie civil sont source de ces émissions, et restent donc relativement faibles comparativement à d'autres énergies renouvelables.
  • Une densité énergétique importante[13]
Il existe un autre avantage aux installations de géothermie profonde: leur très bonne densité énergétique. La densité énergétique est le rapport entre l’espace nécessaire à l‘exploitation et la quantité d’énergie produite. Dans le cas de la géothermie, il est possible d’implanter des centrales de géothermie de taille moyenne en plein cœur des villes et d’alimenter un nombre significatif d’habitations en eau chaude. Plus la chaleur de l'eau est grande, plus cette densité énergétique augmente. Elle peut atteindre en moyenne 125 W/m², contre 10 W/m² pour du solaire photovoltaïque [4].

Contre-choc pétrolier:  1980-1985[modifier | modifier le wikicode]

Le retour des hydrocarbures plus compétitifs financièrement[modifier | modifier le wikicode]

Au début des années 1980, le prix du baril de pétrole va atteindre un minimum de 10 dollars en 1986. Ce retour des hydrocarbures induit une baisse considérable des investissements dans la géothermie qui apparaît plus risquée. Cela s’explique par les différentes phases de construction d’une centrale. En effet, elle nécessite d’effectuer une étude préliminaire, une exploration du sol ainsi que des forages d'essai avant même sa construction. Près de la moitié du budget prévu est dépensé dans ces études qui nécessitent d'importants investissements en capitaux, estimés en moyenne à près de 4 millions USD par MW. Ainsi il faut, avant même de savoir si les ressources géothermiques présentent un potentiel suffisant pour recouvrer les coûts encourus, avoir un important investissement. Cette situation risquée décourage les investisseurs privés jusqu’à ce qu’une ressource soit prouvée, validée et que la construction d’une centrale ne commence.[14]

Problèmes techniques rencontrés[modifier | modifier le wikicode]

Technologie encore récente à cette période, elle rencontre certains problèmes techniques, notamment dus à la corrosion et à des dépôts dans les circuits d'extraction. La mise en oeuvre des réparations, lente et coûteuse du fait de la difficulté technique, allié à des taux d'intérêts élevés pour le financement de celles-ci, a rendu la charge financière intenable pour de nombreux projets, et ainsi ralenti son développement. [1]

Depuis 1985: un nouvel essor[modifier | modifier le wikicode]

Un retour des investissements dans la géothermie ponctué de crises[modifier | modifier le wikicode]

Les organismes gouvernementaux, au vu du frein que constitue le risque d’investissement, ont décidé de mettre en place des aides financières et un ensemble de lois qui induisent une reprise progressive des investissements, et cette fois-ci, même dans les pays en voie de développement.

La géothermie apparaît pour certains pays tels que le Kenya ou l’Indonésie comme une occasion d’attirer des investisseurs privés bien que l'engagement du secteur public, y compris le gouvernement du pays, les bailleurs de fonds internationaux et les institutions financières restent essentiels pour réussir à mobiliser des capitaux. Les banques multilatérales comme la Banque inter-américaine de développement, la Banque européenne d'investissement et la Banque internationale pour la reconstruction et le développement sont parmi les premiers fournisseurs de prêts pour le développement géothermique.

Les investissements sont principalement concentrés en Asie du sud et de l’est. En Indonésie, par exemple, la promotion de l’utilisation de la géothermie fait par des ONG comme API (association de géothermie indonésienne), attire les compagnies pétrolières comme Chevron (deuxième compagnie pétrolière des États-Unis derrière ExxonMobil) [15]. En effet, ces dernières y voient un moyen de diversifier leur activité et ont l’avantage de déjà utiliser une ingénierie qui s’applique aux puits de géothermie.

Ce développement et cet investissement massif, dans les pays asiatiques, se stoppa subitement en 1997, date de la crise financière asiatique. Cette crise entraîna une dévaluation conséquente de la devise indonésienne. Les années 2008-2009 seront également marqués par une baisse conséquente du prix du pétrole et du gaz, mais aussi par des crises financières comme celle des subprimes,qui auront tendance à diminuer les investissements sur la géothermie.

On verra cependant après 2009 une croissance des investissements dans les pays en voie de développement notamment en Afrique de l’est. Par exemple au Kenya, des projets sont entre autres financés par l’AFD, avec l’appui du gouvernement et de sociétés parapubliques comme la Geothermal Development Company (GDC).

Des coûts d'exploitation faibles[modifier | modifier le wikicode]

Coût d'investissement dans la géothermie

L'énergie géothermique a certes besoin d'investissements élevés mais présente l'avantage d'avoir des coûts d'exploitation relativement faibles. De façon générale, on distingue les coût d'accès à la ressource (coût d'investissement) et le coût à l'utilisation finale (coût de production).

Les capacités des centrales géothermiques étant standardisées (300 kW à 55 MW ), les coûts d'investissement vont donc varier en fonction de la capacité énergétique. En moyenne, ils sont estimés à 3.9 millions de $ par MW installé pour une centrale de capacité de 50 MW. Ils varient cependant considérablement selon le pays, la région, la géologie, l'infrastructure en place et la difficulté à explorer et à forer dans le gisement.

Les coûts de production varient quand à eux selon la taille de l'installation, la qualité et le type de gisement à exploiter, les différences de structures d'exploitation (sociétés nationales de production d'électricité, sociétés privées vendant l'électricité sur un réseau public,...). On évalue cependant le coût de production d'un MWh à entre 12 et 40 € contre 50 € pour l'énergie éolienne et 24 € pour le nucléaire.[16]

Un engagement mondial pour les énergies renouvelables[modifier | modifier le wikicode]

Face au réchauffement climatique, dans la même optique que la Convention-Cadre des Nations Unies sur les Changements Climatiques (CCNUCC) adoptée en 1992 au sommet de la Terre à Rio de Janeiro (Brésil), Le protocole de Kyoto est signé le 11 décembre 1997[17]. Entré en vigueur en 2005 après sa ratification par 141 pays, il engage 37 pays industrialisés à réduire de 5,2 % leurs émissions de sur la période 2008-2012, par rapport à 1990. Les Etats-Unis et l'Australie décident de ne pas ratifier ce protocole bien qu’ils soient responsables de l'émission de plus d’un tiers des gaz à effet de serre. L’objectif fut atteint et une seconde période d'engagement du protocole a été fixée lors du sommet de Doha en décembre 2012 concernant la période 2013-2020. Plusieurs décrets et conventions furent depuis adoptés dans une optique de préservation de l’environnement, comme la Convention de Rotterdam visant à limiter le commerce de produits chimiques et pesticides dangereux [18].

Une réglementation simplifiée[modifier | modifier le wikicode]

Une des conséquences directe de cet engagement mondial est une simplification de la réglementation concernant la géothermie. Cette dernière diffère selon les pays et dépend principalement des réglementations sur l'usage et l'exploitation des sols et des sous-sols. Ainsi, aux États-Unis, l'exploitation des sous-sols est liée directement à la propriété du sol, ce qui signifie que le propriétaire du terrain peut librement exploiter ses sous-sols sans aucune réglementation, à la différence de nombreux pays comme la France. Globalement, on peut noter que cette réglementation a tendance à être simplifiée partout dans le monde pour permettre le développement des énergies renouvelables, et donc de la géothermie.

En France, l’exploitation des sols est extrêmement réglementée . En effet, la législation était à l’origine très stricte en ce qui concerne la géothermie puisque “dégrader” les sols est mal perçu par l’opinion publique. Les lois étant contraignantes, il était difficile d'exploiter l’énergie géothermique. Avec la volonté récente de développer les énergies renouvelables, l’État a donc tenté de simplifier l’usage de la géothermie en supprimant certaines lois ou en tentant de faire passer des lois favorables à l'exploitation de la géothermie. On peut citer par exemple la loi Grenelle Environnement de 2007, dont l'objectif était de diminuer les émissions de gaz à effet de serre tout en améliorant l'usage énergétique. Cette loi souhaitait une production de 1 million de TEP (tonne équivalent pétrole) de chaleur supplémentaire grâce à la géothermie entre 2006 et 2020.

Aujourd'hui, la réglementation vis à vis de la géothermie est en lien étroit avec le code minier. Ce code minier précise que l'utilisation de la géothermie peu profonde (moins de 10m) grâce à une pompe à chaleur ne nécessite aucune démarche administrative ou juridique. Puis, pour toute installation géothermique à basse température (c'est-à-dire lorsque la température du fluide caloporteur est inférieure à 150°C) et développant moins de 500 kW, il est nécessaire de faire une déclaration en mairie, précisant que l’on possède une machine géothermique [19]. Enfin pour les installations géothermiques à haute température (température du fluide caloporteur supérieure à 150°C), et notamment dès que la profondeur du forage dépasse 200m, une autorisation des services de l’État est obligatoire. Il faut donc attendre de disposer de cette autorisation avant de procéder au forage. [20]

Cette limite de 150°C était au départ la température minimale pour produire de l'électricité grâce à la géothermie. Or, on peut maintenant produire de l'électricité à partir de températures plus basses, c'est pourquoi cette réglementation n'est plus forcément adaptée aujourd'hui et est amenée à être modifiée. [11]

Un public conscient des enjeux environnementaux[modifier | modifier le wikicode]

Depuis le 25 juin 1998, le public a une meilleure compréhension des enjeux environnementaux. En effet, c’est à ce moment-là qu’est signé par trente-neuf états la convention d'Aarhus sur l'accès à l'information, la participation du public au processus décisionnel et l'accès à la justice en matière d'environnement. Cet accord vise à améliorer l’information transmise par les autorités publiques et favoriser la participation du public dans la prise de décisions ayant des impacts sur l’environnement à travers des enquêtes publiques par exemple[18].

Des progrès techniques[modifier | modifier le wikicode]

Les problèmes techniques rencontrés après le contre choc pétrolier étant maîtrisés, en 1987 est initié un projet de recherche européen à Soultz-sous-Forêts. Il parvient à mettre en place une connexion hydraulique entre puits, après fracturation. En effet, ce projet repose sur l'utilisation jusque là encore expérimentale du système géothermique stimulé (SGS ou EGS pour Enhanced Geothermal Stimulation) consistant à créer artificiellement un réservoir géothermique dans un massif cristallin à travers des injections hydrauliques sous pression (HDR ou HFR)[1]. Cela constitue une avancée majeure pour l'utilisation de la géothermie qui jusque là se limitait à des régions volcaniques à fort potentiel géothermique. L’intérêt principal de ce système est la possibilité de construire des centrales géothermiques dans des zones moins limitées. Cette centrale exploitée depuis 2008 possède aujourd'hui 3 forages profonds de 5 000 mètres et une centrale de production d’électricité d’une puissance de 5 à 6 MW. [21]

La situation actuelle de la géothermie profonde[modifier | modifier le wikicode]

Les techniques utilisées[modifier | modifier le wikicode]

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La géothermie pour produire de la chaleur[modifier | modifier le wikicode]

La géothermie à usage direct pour l'alimentation de réseaux de chaleur de de type urbain ou pour des usages industriels, agricole, etc. nécessite l'extraction de la chaleur de l’eau chaude présente dans des aquifères profonds. Plusieurs critères sont alors à remplir :

  • La température :

Pour alimenter convenablement le réseau de chaleur en surface, la température doit se situer entre 50 et 90°C. Ainsi, dans des régions à gradient géothermique normal (entre 2 et 4°C/100m7), il faudrait être à une profondeur située entre 1000 et 2500 m. Cela explique la nécessité de se placer dans des régions à gradient important.

  • Le débit de captage :
Doublet géothermique

La ressource doit être exploitable c'est à dire avoir un débit de captage conséquent (entre 100 et 300 m3 /h) et durable. Cela nécessite que l'aquifère dit "hôte" ait des propriétés adéquates (perméabilité, porosité, épaisseur, etc.).

Si toutes ces conditions sont réunies, le procédé d’exploitation consiste en la réalisation d’un forage reposant le plus souvent sur le principe du "doublet géothermique". A travers un forage de production, l'eau chaude est extraite puis ramenée à la surface. Elle passe alors dans un échangeur de chaleur et cède son énergie calorifique à un fluide dit caloporteur qui lui même la conduit vers le réseau courant. Une fois refroidie, l’eau est réinjectée dans l’aquifère à l’aide d’un deuxième forage dit d'injection. Cela a l'avantage de donner à cette eau qui ne peut être consommée car trop minéralisée et qui représentant un risque pour l'environnement alentour, une destination finale. De plus, la méthode permet de maintenir la pression dans l’aquifère d’origine et ainsi préserver la ressource.[22], [1]

La géothermie pour produire de l'électricité[modifier | modifier le wikicode]

Pour produire de l'électricité, on cherche à extraire et exploiter un fluide sous forme de vapeur. Une fois remontée à la surface, la pression de cette vapeur va faire marcher une turbine qui elle même fait fonctionner un alternateur. Ce dernier produit un courant électrique dit alternatif. Grâce à l'énergie fournie par la turbine, l'alternateur produit un courant électrique alternatif. Enfin, un transformateur va être utilisé pour élever la tension courant pour simplifier son transport dans les lignes à haute tension.Une partie sera purifiée puis libérée dans l’atmosphère quant à l’autre, elle sera condensée en liquide pour être réinjectée dans le sous-sol ou la mer ou bien utilisé pour de la cogénération.[1], [23]. Pour cela, on distingue trois grands types de géothermie, mettant en oeuvre des moyens d'extraction du fluide différents.

Principe d'une centrale géothermique à production d'électricité
  • La géothermie de type « volcanique »

Au sein de failles en zones volcaniques, circulent des fluides très chauds (entre 150 et 400°C). Ce type de géothermie vise à extraire ces fluides sous forme, soit de vapeur quand les conditions le permettent, soit d'un d’un mélange vapeur-liquide.

  • La géothermie de type HDR (« Hot Dry Rock»)

Ce type de géothermie vise à produire un réseau de fractures artificielles dans une roche dure en injectant de l’eau sous pression à grande profondeur (entre 2 et 5 km). Au contact de la roche, l’eau est réchauffée puis récupérée par un forage de production

  • La géothermie de type EGS (« Enhanced geothermal Systems » ou Systèmes Géothermiques Améliorés)

Cette technique encore récente, utilise les eaux chaudes (entre 120 et 200 °C) circulant dans des milieux profonds naturellement fracturés (entre 2 et 5 km de profondeur). Le fluide géothermal liquide dans le forage de production, va céder sa chaleur dans un échangeur de chaleur à un fluide secondaire dont le point d'ébullition est plus bas que celui de l'eau, qui va donc se vaporiser. L’inconvénient principal repose sur la connexion des forages aux fractures naturelles nécessitant d'utiliser des techniques de « stimulation » (hydraulique, chimique et/ou thermique). Le développement de cette technique de production d’électricité géothermique permettrait par ailleurs, d’augmenter considérablement le nombre de zones aptes à la géothermie.

Les risques environnementaux[modifier | modifier le wikicode]

La phase de forage est une phase cruciale dans la mise en place des systèmes géothermiques . Cette phase est également la phase qui présente les plus gros risques de pollution de l'environnement. Le niveau de risques dépend de la technique utilisée, mais dans le cas de forages profond, la technique de fracturation hydraulique est souvent nécessaire. Les impacts de ces opérations se font ressentir à différents niveaux. Les équipements de géothermie nécessitent également une surveillance particulière tout au long de leur durée de vie.

Les fuites et la gestion de la corrosion[modifier | modifier le wikicode]

Il est fréquent que certains forages traversent des aquifères peu profonds qui peuvent être utilisés pour la consommation d'eau locale. Des conduites sont alors aménagées pour continuer le forage en profondeur. Il faut cependant porter une attention particulière à l'étanchéité de ces conduites, puisque les eaux puisées plus en profondeurs sont souvent d'une qualité moindre (métaux lourds...). Un défaut d'étanchéité non détecté à temps aurait des répercussions sanitaires graves. Un défaut d’étanchéité des conduites présente également un risque au niveau des roches. Lorsque l'eau rentre en contact avec des roches poreuses comme le calcaire, elle peut la détériorer et créer des fissures et fragiliser le sol aux abords du forage. Le risque de défauts d'étanchéité augmente avec le vieillissement des conduites. En effet, celles ci peuvent être victimes de corrosion. Cette corrosion peut être causée par des bactéries, par l'acidité ou l’agressivité des fluides qui la traverse ou encore par un léger courant électrique qui pourrait y circuler. Dans tous les cas, le risque de contamination des sols et des eaux est accrue.Pour prévenir une corrosion trop importante, il est possible d'injecter des produits inhibiteurs qui créent une fine pellicule de protection à l'intérieur des conduites. Ce film permet de protéger les installations contre l'attaque des bactéries et de la cristallisation de certains dépôts.[24]

Les dégagements gazeux[modifier | modifier le wikicode]

Du sulfure d’hydrogène se forme au sein du manteau terrestre. Aux points où la chaleur se propage, il y a aussi des infiltrations de cette espèce chimique. Au contact de la roche, le sulfure d’hydrogène se transforme en hydrogène sulfuré (H2S) ou en ammoniac (NH3). L’ammoniac et l’hydrogène sulfuré peuvent également réagir pour donner du sulfate d’ammonium. Tous ces produits étant toxiques à forte dose et pouvant être libérés lors des forages de géothermie, il est donc important de se protéger de ces rejets de gaz polluants.

La protection des sols[modifier | modifier le wikicode]

Toute activité souterraine entraîne des risques au niveau des sols, lors des forages et de l'exploitation. L'utilisation de la fracturation des roches peut causer des séismes mineurs qui peuvent se faire ressentir en surface. Enfin, il faut veiller à réinjecter une quantité d'eau suffisante dans les forages à la fin du cycle de vie des installation géothermiques afin de minimiser les risques d'affaissement de terrain provoqués par le vide laissé par l'eau.

Les risques de la fracturation hydraulique[modifier | modifier le wikicode]

[25]Il est important de rappeler que le principe de la fracturation hydraulique est d'envoyer de l'eau sous haute pression (et quelques adjuvants) dans la roche afin d'y créer des fissures. Dans le cas de la géothermie, l'objectif est de faire circuler de l'eau à l'intérieur de ces fissures afin qu'elle en récupère la chaleur.

Principe de la fracturation hydraulique
  • La gestion des eaux
L'eau utilisée pour le forage est une source majeure de pollution. En effet, l'eau récupérée après la fracturation des roches est chargée en métaux lourds (qui sont parfois radioactifs). Elle contient également les éléments chimiques et le sable qui lui ont été ajoutés pour favoriser le forage. Cette eau est alors très toxique et ne peut être réutilisée pour le forage. Il ne faut en aucun cas la rejeter directement dans la nature. Il faut la traiter, d'abord par décantation, puis par différents procédés chimiques. Le contrôle de l'eau liée au forage est donc une priorité dans le cas de la fracturation hydraulique.
  • Le lien avec les gaz de schiste
De plus, les techniques de la fracturation hydraulique ont été initialement développées dans le but d'extraire les gaz de schistes et d'autres hydrocarbures non conventionnels. L'exploitation de ces ressources est aujourd'hui vivement débattue à l'échelle mondiale. L'utilisation de ces techniques dans le cadre de la géothermie est donc également exposé à des critiques de la part du grand public.
  • Le risque sismique
Le principal risque pour la planète se déroule lors de la stimulation des réservoirs EGS par fracturation hydraulique qui peut provoquer des centaines de microséismes. Ces séismes se produisent lors de l’augmentation en pression que subit le fluide géothermique et varient selon les conditions hydrauliques : en effet, l’activité sismique diminue lorsqu’on stoppe les injections d’eau mais continue de se dérouler pendant plusieurs jours. Ces micro-séismes sont souvent de très faible magnitude, de telle sorte que l’Homme ne les perçoit pas. Leur magnitude varie de -2 (seuil de détection) à 1,8 (seuil de perceptibilité par l'Homme en surface sur l’échelle de Richter) mais certains séismes de plus forte magnitude (> 1,8) sont aussi ressentis en surface à proximité de failles importantes. Jusqu’à présent, ce phénomène, appelé sismicité induite puisqu’il est provoqué par l’action de l’Homme, s’est provoqué sur la totalité des sites ayant recours à la géothermie profonde. Cela a des conséquences pour les populations vivant à proximité puisque cela peut endommager des bâtiments mais également provoquer des fuites d’eau ou des affaissements de terrain pour les activités sismiques les plus importantes. Ce risque sismique est évidemment un frein important au développement de la géothermie dans le monde, surtout à une période où la préoccupation pour l’environnement devient -enfin- une priorité. Les projets de géothermie profonde sont par exemple suspendus en Suisse suite à deux séismes ayant provoqué des dégâts (magnitude 3,4 à Bâle en 2006, 3,6 à Saint-Gall 2013). [26] [27]

Comparaison avec les autres sources d'énergie[modifier | modifier le wikicode]

L'utilisation de la géothermie profonde présente certains risques de dégradation de l'environnement et ajouter à cela les risques liés à l'utilisation de la fracturation hydraulique. Il faut cependant relativiser et comparer ces risques à ceux d'autres sources d'énergies couramment utilisées. En effet, l'impact d'un accident sur des centrales géothermiques reste raisonnable comparativement aux conséquences d'un incident sur une centrale nucléaire[1]. De plus, la probabilité que ces incidents surviennent reste modérés. Les avantages environnementaux que présente la géothermie profonde (caractère décarboné, production locale...) compensent également grandement les risque liés à son utilisation. Il est en effet bien plus intéressant pour la planète d'exploiter de la géothermie plutôt que de continuer à exploiter des énergies fossiles polluantes, et même en comparaison avec certaines sources d'énergie renouvelable, la géothermie ne nécessite pas l'emploi de métaux rares ou autre éléments polluants et non recyclables, contrairement par exemple à l'énergie photovoltaïque.

L'acceptation sociale[modifier | modifier le wikicode]

Les nuisances[modifier | modifier le wikicode]

Les installations de géothermie sont des installations de type industriel qui sont souvent situées en milieu urbain. Cette implantation présente de nombreux avantages, mais est également source de nuisances pour les riverains. Ces nuisances sont à comparer avec celles engendrées par toute installation industrielle moyenne.

Il faut en effet d'importants travaux de génie civil pour sa mise en place. Ces travaux nécessitent le passage de nombreux camions et engins de chantier et les forages sont une source non négligeable de bruit.

L'implantation de ces systèmes engendre également des risques, même modérés. Un incident touchera alors plus de monde et il sera plus difficile d'intervenir si les installations se trouvent dans une zone densément peuplée.

Une opinion publique favorable[modifier | modifier le wikicode]

On observe en règle générale une méconnaissance de la géothermie, et particulièrement de la géothermie profonde, de la part du grand public. Les différences entre les technologies ne sont pas encore identifiées clairement et la plus grand partie de la population des pays qui développent la géothermie n'a absolument pas conscience des impacts de telles installations.

La géothermie reste cependant largement acceptée socialement. Dans le contexte actuel de raréfaction des ressources et de dérèglement climatique, le grand public retient essentiellement le caractère renouvelable de l'énergie géothermique. C'est pour cela que les acteurs qui la déploient ou l'utilisent, mettent en avant leur volonté de respect de l'environnement. Il peut aussi bien s'agir d'entreprises privées que de représentants de l'Etat.

Le marché économique et ses acteurs[modifier | modifier le wikicode]

La géothermie est un secteur vaste qui regroupe une multitude d’activités. Chaque activité présente un marché particulier dans lequel plusieurs acteurs peuvent intervenir. Dans le tableau ci-dessous sont regroupés les principales activités, le marché qui leur est associé, et quelques exemples d’acteurs pouvant participer.[28]

Activité /

Phase de développement

Structure du marché Exemples
Développement initial Au niveau mondial, environ 5 entreprises se spécialisent dans le développement initial et l'exploration comme activités principales. West-JEC (Japon),ISOR (Islande),Geothermex (Etats-Unis)
Infrastructure Le développement de l'infrastructure (comme les routes d'accès, emplacements de forage, approvisionnement en eau et réseaux de communication) est généralement pris en charge par le secteur national de la construction. Compagnies nationales
Forage Au niveau mondial, moins de 5 entreprises sont spécialisées dans le forage géothermique comme activité principale. Cependant, plus de 20 autres entreprises (notamment de grandes compagnies pétrolières et gazières) peuvent effectuer des forages géothermiques en tant qu'activité secondaire. Iceland Drilling Co(Islande),ThermaSource(Etats-Unis),BakerDrilling (Etats-Unis),Compagnies pétrolières et gazières
Équipements pour centrale géothermique Échangeurs thermiques, tours de refroidissement, condensateurs, pompes, valves, tuyauterie, etc., sont des produits standards, avec de nombreux fournisseurs en concurrence.
Turbines et générateurs (groupes électrogènes) géothermiques La concurrence dans ce segment est limitée : entre 3 et 5 entreprises fournissent des turbines flash et des groupes générateurs conventionnels de taille moyenne et grande. Mitsubishi, Toshiba, Fuji
Construction de centrales et systèmes de collecte de vapeur Le marché de construction de centrales et d'installation de pipeline est hautement concurrentiel, parce que ce travail peut être réalisé par de nombreuses entreprises d'ouvrages de construction en métal.
Raccordement au réseau La construction et la maintenance de sous-stations et de lignes de transport est un secteur hautement concurrentiel qui utilise le même matériel que les autres projets électriques.
Exploitation et maintenance On trouve pour ce secteur plus de 20 entreprises au niveau mondial, souvent avec l'appui d'entreprises locales ou nationales. CFE (Mexique)

EDC(Philippines)

Divers Les études de faisabilité et de conception et l'ingénierie de centrales peuvent être réalisées par plus de 20 entreprises dans le monde, en partie avec l'assistance d'entreprises locales ou nationales. Mais seulement environ 3 entreprises ont une solide expérience de la conception de centrales dans des circonstances faisant intervenir des fluides géothermiques complexes.

Les acteurs du secteur géothermique sont donc multiples et peuvent aussi bien appartenir au secteur public que privé. En effet, les premières phases du développement d’un projet géothermique dépendent en général fortement des investissements du secteur public, et les sociétés privées ne se joignent au projet que lorsque celui-ci est plus avancé.

Dans des projets aussi vastes que ceux d’installations géothermiques, plusieurs organisations publiques et/ou sociétés de développement privées peuvent ainsi intervenir dans le même projet à différents stades. Le plus souvent, on a recours à un partenariat public-privé (PPP), qui désigne un mécanisme de financement joignant les ressources de participants publics et privés pour un projet ou programme d'investissement, partenariat qui est majoritairement utilisé dans les projets liés aux infrastructures. Les partenariats publics-privé peuvent être particulièrement utiles pour le développement de l'énergie géothermique parce qu'ils permettent de couvrir l'ensemble des principales phases des projets, notamment les forages d'essai, la mise en valeur du gisement et la construction de la centrale. Cela permet souvent au secteur public de concentrer sa contribution financière dans les phases en amont comportant plus de risques en terme d’investissements, tandis que le ou les partenaires privés financent la majorité des investissements pendant les phases plus avancées. De plus, investir dans les énergies renouvelables est devenu une activité courante pour les banques et leurs clients, ce qui permet de soulever plus facilement des fonds.


Pour les autres projets, on peut distinguer 2 cas particuliers[29] :

-       Un financement entièrement public

Dans ce cas, un organisme national unique met en œuvre la totalité des phases d'un projet d'énergie géothermique. L'opération est financée par les pouvoirs publics, qui peuvent tout de même être aidés par des subventions provenant de bailleurs de fonds ou d'organisations internationales. Dans ce cas, l'entièreté de la charge financière est assurée par l'organisme public en question, même si une partie de la charge peut être sous forme de dette souveraine. Cette charge est réduite uniquement par les recettes provenant de la vente de l'électricité produite et par les subventions . Ce modèle a été appliqué dans plusieurs pays, par exemple au Kenya, en Éthiopie et au Costa Rica.

-       Un financement entièrement privé

Ici, le projet est entièrement géré par un organisme ou une compagnie privée. On peut prendre pour exemple le projet géré par une compagnie pétrolière internationale, Chevron, pour le développement d’une énergie géothermique de 100 MW aux Philippines qui a démarré récemment. Chevron dispose d'importantes ressources financières pour financer le projet qui proviennent de leur exploitation des hydrocarbures, et qui leur permettent de supporter tous les risques, de la première phase (l'exploitation du site) du projet à la dernière (la production de l'énergie). On peut retrouver de tels financements dans d'autres projets en Australie ou en Italie, par exemple.

Les installations à travers le monde[modifier | modifier le wikicode]

L’exploitation de la géothermie profonde étant difficile du fait des contraintes géologiques, elle est très localisée, puisque seulement une vingtaine de pays produisent de l’électricité géothermique.

On dénombre 350 installations géothermiques à haute énergie dans le monde. Fin 2016, la puissance mondiale était d’environ 13 500 MW et produite à 90% par 9 pays (États-Unis, Philippines, Indonésie, Nouvelle-Zélande, Mexique, Italie, Turquie, Islande, Kenya).[30]

Les principaux pays producteurs se situent sur la périphérie du Pacifique : six sur le continent américain (dont les Etats-Unis, Costa Rica, Mexique, Salvador, Nicaragua) pour plus de 4 550 MW, cinq en Asie (dont l’Indonésie, Chine, Japon, Philippines) pour plus de 3 800 MW et deux en Océanie (dont la Nouvelle-Zélande) pour 630 MW. L’Europe compte quant à elle six pays producteurs (dont l’Islande, l’Italie, l’Allemagne, le Danemark, la France, la Suède) pour une puissance de 1 470 MW, et l’Afrique en compte deux (dont le Kenya) pour 174 MW.La géothermie profonde joue même un rôle essentiel dans certains pays comme les Philippines (14% de l'électricité produite) ou l'Islande (30 %). Cela explique que les plus grands producteurs d’énergie géothermique profonde soient les Philippines, l’Indonésie et les États-Unis.

En ce qui concerne la production de chaleur géothermique directe, elle est très peu présente dans le cas de géothermie profonde. En effet, en raison de l’importante énergie dégagée, la production d’électricité est quasiment toujours privilégiée par rapport à la production de chaleur. Toutefois, des projets de cogénération sont en cours, pour permettre de produire en même temps de l’électricité et de la chaleur.

Aux États-Unis[modifier | modifier le wikicode]

Usine The Geysers, Etats-Unis

Les Etats-Unis sont le premier producteur mondial, avec 18,73 TWh en 2015. Cette production provient essentiellement du site “The Geysers”, qui est ouvert depuis 1960. Il comprend 21 centrales électriques utilisant la vapeur de 350 puits, pour une puissance globale de 725 MW. Cette centrale dépasse à elle seule, en puissance, la production de l’ensemble des Philippines.

En Europe[modifier | modifier le wikicode]

En 2011, la puissance électrique installée de l’ensemble des pays de l’Union Européenne est estimée à environ 1 672 MWe. Dans l’Union européenne, fin 2015, les principaux pays producteurs sont la Suède, l’Allemagne et la France. En Allemagne, après 5 ans de forage, une centrale de 3,4 mégawatts, utilisant la géothermie, fonctionne à Unterhaching près de Munich depuis 2009, et produit en cogénération de la chaleur et de l'électricité. Le forage a atteint 3 350 mètres de profondeur, et 150 litres d'eau jaillissent par seconde à une température de 122 °C.

En France[modifier | modifier le wikicode]

Usine géothermique de Bouillante

La France dispose d’un gisement géothermique très favorable et on trouve de la géothermie profonde dans 3 régions (Grand-Est, Nouvelle-Aquitaine et Île-de-France). Cependant, la centrale de Bouillante en Guadeloupe, créée en 1983 est la seule à produire de l’électricité géothermique de manière industrielle. Elle a une puissance de 13,5 MW et a produit 4,7% de la production d’électricité sur l’île.[31] La France travaille beaucoup sur le développement de la géothermie avec notamment le programme de Soultz-sous-forêts (Alsace) qui a pour but de perfectionner la technique géothermique et qui consiste à extraire la chaleur des roches naturellement fracturées (GES) pour produire de l’électricité. Avec une puissance de 1,7 MW, le site est capable de produire 12 GWh par an soit l'équivalent de la consommation électrique de 2 500 logements. Depuis 2016, il tend à devenir un centre de production industriel, plus qu’un laboratoire. D'autres sites dans le Massif central et dans le Languedoc-Roussillon, ainsi qu'à la Martinique et à la Réunion ont le potentiel pour l'installation de sites géothermiques. De nombreuses subventions sont proposées et ont pour but de favoriser la mise en place d’installations géothermiques pour le chauffage. On prévoit de chauffer 500 000 logements dans le bassin Parisien d’ici 2020 (150 000 en 2010).[30]

En Islande[modifier | modifier le wikicode]

[7]En Islande, la géothermie est une ressource fondamentale (1/3 de la production d’énergie de l’île). Aujourd’hui, environ 9 maisons sur 10 sont chauffées par géothermie, et Reykjavik dispose du plus grand système au monde de chauffage par géothermie (surnommée la “capitale sans cheminée”). L’Islande dispose de 5 grandes usines géothermiques, dont, depuis 2006, Hellisheiði, la deuxième plus grande usine géothermique au monde comprenant un musée de la géothermie. Ces centrales produisent environ 30% des besoins de la population en termes d’électricité. L’Islande est également connue pour ses sources chaudes en « hot pots », où il est possible de se baigner par tout temps. Le pays utilise la géothermie de nombreuses façons et a, par exemple, mis en place des systèmes de circulation d’eau chaude sous le tarmac pour faire fondre la neige en hiver.

Cette familiarité avec la géothermie a permis au pays de développer une véritable expertise dans le domaine au fil du temps. Des recherches dans les forages profonds à but géothermiques sont d’ailleurs en cours.

Le modèle islandais est ainsi un modèle dont il peut être intéressant de s'inspirer, mais il est important de garder en tête le caractère exceptionnel des conditions géologiques de ce pays.

Les perspectives d'avenir[modifier | modifier le wikicode]

Même si elle se développe, la géothermie reste aujourd’hui utilisée par relativement peu de pays dans le monde. Cela peut s’expliquer par différents facteurs comme la disparité de disponibilité des ressources, les coûts d'installation élevés (achat du terrain, forage,construction des infrastructures, temps de mise en place), la politique énergétique du pays, le manque de mise en avant de ce type d'énergie ou encore la difficulté de rivaliser avec les énergies majeures.

La géothermie connaît donc une évolution bien plus lente que certaines énergies. Cependant, les perspectives de développement ne manquent pas.

En effet, les recherches sur les technologies utilisées en géothermie sont nombreuses (exemple du site de Soultz-Sous-Forêts) et ont pour but d’améliorer les rendements et d’exploiter au mieux le potentiel géothermique. Cet objectif peut également être réalisé en cogénération. Cela permet de valoriser la majorité de l’énergie produite et notamment les rejets thermiques lors d’une production d’énergie.

De plus, les coûts de la mise en place d’un tel système énergétique apparaîssent comme un enjeu majeur pour l’avenir du développement puisqu’ils ont été jusqu'alors un frein. Ces derniers sont en constante diminution avec l’évolution des technologies, permettant une meilleure accessibilité. "L'abaissement des coûts de production de l'énergie géothermique peut être obtenu par une multiplication des opérations et une normalisation des produits, une meilleure gestion globale des moyens et le développement des recherches technologiques. Par exemple, l'augmentation du nombre de forages permet, d'une part, de réduire leurs coûts et, d'autre part, de mieux planifier l'utilisation des machines. Les recherches sur les problèmes de corrosion permettent d'abaisser les coûts des échangeurs et de la tuyauterie." (d'après Jacques Varet, directeur de la prospective au Bureau de recherches géologiques et minières de France).[2]

Plusieurs pays, comme la France, ont conscience du potentiel de la géothermie et se fixent des objectifs afin d'augmenter leur production via ce mode d’exploitation. Cela se traduit par des évolutions de loi ou encore des aides financières de l’Etat.

Enfin, en pleine crise écologique où le changement climatique et l'épuisement des ressources fossiles sont des sujets inéluctables, la géothermie profonde trouve sa place puisqu’il s’agit d’une énergie renouvelable. Ainsi, l’intérêt porté à cette technologie aspire à être plus important.

[32] [33] [34]

Annexes[modifier | modifier le wikicode]

Chronologie de la géothermie profonde[modifier | modifier le wikicode]

Date Evénements clés
3000 avant J-C Les Paléo-Indiens américains utilisent l'eau des sources thermales pour cuisiner, se baigner et se nettoyer.
500 avant J-C Les Etrusques développent l’utilisation des bains thermaux avec construction de systèmes de transport d’eau chaude et de chauffage des locaux à des fins religieuses mais aussi pour se soigner.
130 avant J-C Les romains construisent à AQuae Sulis un système de chauffage par le sol grâce à l'eau chaude issue des sources. Mise en place de “chaudière” à fin hygiénique. Propagation de cette culture dans les pays arabes, turcs et en Islande.
13ème siècle Premier aménagement d’une source chaude islandaise pour distribuer de l’eau chaude à la population locale.
1332 Création du premier réseau de chauffage urbain au monde à Chaudes-Aigues, en France, à une époque où les tuyaux étaient en bois. Des canaux alimentés par les sources d’eaux chaudes parcourent les maisons. C'est la première vraie utilisation de la géothermie pour le chauffage de ville.
1807 François Larderel, un industriel français, invente le “lagon couvert” : les lagoni (petits bassins d’eau chaude d’où s’échappe de la vapeur) sont exploités pour l’extraction du soufre, du vitriol et de l’alun.
1818 Réalisation des premiers forages géothermiques.
1818 François de Larderel met au point une technique pour recueillir la vapeur émise par les "lagoni" et la faire sortir à une pression suffisante pour alimenter les chaudières d'évaporation.
1827 François de Larderel souhaite trouver un moyen d’utiliser la chaleur du sol dans l’industrie. Larderel découvre comment séparer l’acide borique de la boue volcanique à l’aide de vapeur d’eau directement extraite des sources.
1833-1841 Premier forage profond (548m) réalisé en France.
1904 Essais entrepris avec succès pour éclairer cinq lampes de quelques dizaines de watts à l’aide d’une dynamo actionnée par un moteur alternatif alimenté par de la vapeur géothermique à Larderello par Piero Ginori Conti, un scientifique italien. C’est la première centrale électrique géothermique utilisée pour générer de l’électricité.
1905 Centrale expérimentale de 20 kW pour fournir en électricité les habitations du village de Larderello à l’aide d’un petit réseau de distribution
1911 La première centrale géothermique ouvre ses portes à Larderello, avec un premier groupe à turbine d’une puissance électrique de 250 kW.
1930 Création du premier réseau de chauffage urbain moderne à Reykjavik, en Islande. Il permet à l’époque de chauffer une centaine de maisons, un hôpital, une école et deux piscines.
1944 La puissance électrique produite par la géothermie dans le monde atteint 127 MW.
1950 Production d’électricité à partir d’eau surchauffée en Nouvelle-Zélande
1960 Production d’énergie sur le site “The Geysers” près de San Francisco, plus grande centrale géothermique du monde. Au total dans le monde, une cinquantaine de champs à haute énergie (capable de produire de l'électricité) ont été identifiés. La géothermie fournit 400 MW de la production mondiale en électricité.
1969 A Melun en île de France, premier réseau de géothermie utilisant la technique du doublet via une géothermie sur aquifère profond (Dogger)
Années 1970 Crises pétrolières mettent en lumière la dépendance énergétique au pétrole. On intensifie la recherche dans des énergies alternatives au pétrole. Ainsi le nombre de centrales de production d’électricité géothermique augmente de 17.5%/ an pour arriver en 1980 à 2 500 MW d’électricité produite, soit 6 fois plus qu’en 1960.
1970 Lancement du projet de remplacement du gaz par la géothermie dans la production d’énergie en islande.
1972-1992 Des forages à 3000 mètres de profondeur permettent d’atteindre 200°C mais les essais n’ont pas permis de développer un échangeur artificiel de capacité suffisante.
1973 1er choc pétrolier, le prix du baril augmente de 70 %.
1979 Mise en service de la station géothermique Mak-Ban (4ème mondiale) et Tiwi aux Philippines
1980-1986 Développement de la géothermie sur aquifères profonds en France avec plus de 70 réalisations sur les bassins parisien et aquitain.
1986 Chute du prix du pétrole, la géothermie devient moins attractive et est confrontée à de graves difficultés économiques. On rencontre de plus en plus de problèmes techniques, bactéries et sulfures rendent notamment l’eau du dogger corrosive.
1987 Lancement du projet de géothermie profonde sur le site de Soultz-Sous-Forêt (Alsace) en vue du développement industriel de cette technologie. Il s'agit d'une coopération franco-allemande ayant pour but de répondre aux problèmes techniques découverts précédemment.
1995 Le forage à Soultz-sous-Forêts a permis d’atteindre 146°C à 2000m de profondeur.
1997 crise financière asiatique qui touche principalement les pays de l’Asie du Sud-est , et provoque une baisse des financements des projets géothermiques.
1998 Protocole de Kyoto, engageant les pays signataires à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre. La géothermie redevient attractive.
2006 Mise en service de la centrale géothermique de Hellisheiði, en Islande, deuxième centrale géothermique la plus importante du monde.
2007 En 2007, en France, le BRGM et l’Ademe (Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie) créent un département géothermie pour la promouvoir, après s'être associés à différents programmes de recherche.
Depuis 2007 Le secteur se redynamise, sous l’impulsion de politiques publiques favorables aux énergies renouvelables. Nouveaux forages réalisés à Paris qui desservent 12000 logements grâce à la géothermie.
2008-2013 Projet GeORG. Cartographie et étude du potentiel géothermique du sous sol à la frontière entre la France et l'Allemagne.
2013 Les industriels du pétrole décident que la seule alternative possible pour la production de pétrole est la fracturation hydraulique.
2013 Séisme de magnitude 3,5 à Saint-Gall en Suisse qui provoque l’arrêt du projet géothermique en cours dans la zone
2010-2020 Phase de tests du système étudié sur le projet de Soultz. Réalisation du premier module d'exploitation en tant que prototype.
2015-2016 Huit nouveaux réseaux de chaleur urbains alimentés par la géothermie ont vu le jour en Île-deFrance.
2017 Un séisme en Corée du Sud dû à l’exploitation d’une centrale EGS fait 70 blessés.
2020 L'objectif de la région Île de France est de chauffer 3 millions de personnes grâce à la géothermie d'ici à 2020

Références[modifier | modifier le wikicode]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 et 1,5 https://www.ineris.fr/sites/ineris.fr/files/contribution/Documents/DRS-16-157477-00515A-RAP-risques_geothermie-v19c-unique.pdf
  2. 2,0 et 2,1 http://www.universalis-edu.com.docelec.insa-lyon.fr/encyclopedie/geothermie/
  3. LEMALE Jean. La Géothermie - 2e édition. Dunod. Paris : Éd. le Moniteur, 2012, 305 p. ISBN 978-2-10-057238-0
  4. http://www.geothermie-perspectives.fr/article/bain-boue-turbine
  5. http://www.geothermik.fr/r36sr39a1008/Historique.html
  6. http://geologie-alpine.ujf-grenoble.fr/articles/GA_2001__77__9_0.pdf
  7. 7,0 et 7,1 http://www.guideislande.com/geothermie/
  8. http://www.see-chicoine.com/r9sr19a1000/detail.html
  9. http://vital4lifefoundation.com/?page_id=212
  10. https://www.iea.org/topics/renewables/geothermal/
  11. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0375650586900957
  12. https://www.energy.gov/eere/geothermal/history-geothermal-energy-america
  13. 13,0 et 13,1 https://www-techniques-ingenieur-fr.docelec.insa-lyon.fr/res/pdf/encyclopedia/42593210-be7900.pdf
  14. https://oilprice.com/Alternative-Energy/Geothermal-Energy/What-Is-Really-Keeping-Geothermal-Power-Back.html
  15. https://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_power_in_Indonesia
  16. https://www-techniques-ingenieur-fr.docelec.insa-lyon.fr/base-documentaire/construction-et-travaux-publics-th3/environnement-et-construction-42552210/geothermie-be8590/aspects-economiques-be8590v2niv10005.html
  17. https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/protocole-de-kyoto/
  18. 18,0 et 18,1 https://www.ladocumentationfrancaise.fr/dossiers/developpement-durable/accords-internationaux.shtml/
  19. http://regeocities.eu/wp-content/uploads/2012/12/D-5.2-REGEOCITIES-GTH_Minime-importance_2015_06_30.pdf
  20. http://www.geothermie-perspectives.fr/actualites/annonces/geothermie-minime-importance-decret-publie
  21. https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/geothermie-haute-temperature-par-stimulation.
  22. http://www.geothermie-perspectives.fr/article/centrale-geothermique-dun-reseau-chaleur
  23. https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/le-fonctionnement-d-une-centrale-geothermique
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  25. https://www-techniques-ingenieur-fr.docelec.insa-lyon.fr/actualite/articles/le-point-sur-les-gaz-de-schistes-3844/
  26. https://reseau.batiactu.com/guides-conseils/la-geothermie-et-letude-des-sols-g20
  27. https://fr.wikipedia.org/wiki/Géothermie
  28. https://www.esmap.org/sites/esmap.org/files/DocumentLibrary/FINAL_Geothermal%20Handbook_TR002-12_Reduced.pdf
  29. https://www.esmap.org/sites/esmap.org/files/DocumentLibrary/FINAL_Geothermal%20Handbook_TR002-12_Reduced.pdf
  30. 30,0 et 30,1 https://www-cairn-info.docelec.insa-lyon.fr/les-energies-renouvelables--9782130799696-page-112.htm?contenu=plan#s2n16
  31. https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/la-geothermie-en-chiffres
  32. http://www.geothermie-perspectives.fr/sites/default/files/ademeetvous_le_mag_122_dossier_geothermie_profonde_prometteuse.pdf
  33. https://science.howstuffworks.com/environmental/energy/future-geothermal-energy.htm
  34. https://www.planete-energies.com/fr/medias/decryptages/geothermie-des-techniques-nouvelles