Géothermie

Qu’est-ce que la géothermie, qu'apporte-t-elle à vos bâtiments ?

15 juin 2022 By Accenta

Qu’est-ce que la géothermie ? Même sans grandes connaissances en grec ancien, vous savez déjà que « géo » signifie la terre et « thermie » la science de la chaleur. Voilà une excellente première piste pour appréhender le sujet. Reste à comprendre d’où vient cette source d’énergie, comment la récupérer et pourquoi. Raison pour laquelle nous allons décortiquer ensemble notre bien chère croûte terrestre, afin de vous révéler les principes, les méthodes et les utilisations finales de la géothermie.

Principe de base de la géothermie

Définition simple de la géothermie

La géothermie est la chaleur naturelle de la terre qui augmente dès lors que l’on se rapproche du noyau terrestre. Une énergie verte qui s’étudie et se valorise à différentes profondeurs en fonction des besoins énergétiques.

Les premières utilisations de la géothermie

Nos ancêtres l’avaient bien compris :

sources d’eau chaudes naturelles (au moins depuis le paléolithique) ;
« spa » (le plus ancien connu date du IIIe siècle av. J.-C. en Chine) ;
thermes et chauffages par le sol (avec les Romains dès le Ier siècle de notre ère), etc.

Grèce, Chine, Rome antique, bassin méditerranéen, les exemples d’utilisation et d’installations géothermiques nous précédant ne manquent pas. Cette énergie souterraine continue était déjà exploitée localement pour le bien-être de la population, et ce depuis des millénaires.

Qu’est-ce que la géothermie aujourd’hui ?

Principe de base en une phrase

Exploiter la température du sous-sol pour la convertir en chaleur ou en électricité pour les sociétés ou les particuliers.

Intérêt de la géothermie de nos jours

Contrairement aux énergies fossiles qui épuisent les sols et nous rendent dépendants vis-à-vis de ceux qui en sont pourvus, la géothermie ouvre la voie de l’autosuffisance énergétique. En effet, nous avons sous nos pieds une réserve d’énergie souterraine quasiment intarissable. Disponible partout, 24 heures sur 24 et tout au long de l’année, la géothermie ne dépend pas de la météo, ni du jour ou de la nuit.

La géothermie : une question de profondeur

Crédit image : Parlons Sciences

Composition interne du globe terrestre

Avant de pouvoir aborder les utilisations finales de l’énergie géothermique, il nous faut décortiquer les différentes couches du globe terrestre. Des couches se succédant autour d’un noyau central et qui pourraient se schématiser ainsi :

Le noyau interne, au centre, vaste graine terrestre de 2 430 km de diamètre, sa température est supérieure à 6 000 °C ;
Le noyau externe de 2 670 km d’épaisseur, sa température moyenne est de 4 000 °C ;
Le manteau inférieur ou mésosphère (transférant la majeure partie de l’énergie thermique du noyau vers la surface) ;
Le manteau supérieur (constitué essentiellement de roches, il avoisine 3 000 °C et représente avec le manteau inférieur 84 % du volume terrestre) ;
La croûte continentale chauffe à environ 1 000 °C et se situe entre 30 et 100 km sous nos pieds ;
La croûte océanique, plus fine (environ 5 km).

Le gradient géothermique ou la chaleur en profondeur

Ainsi, plus l’on descend sous la terre, plus la chaleur est intense. En France, la température du sol augmente en moyenne de 3,3 °C tous les 100 mètres. À 4 000 mètres de profondeur, les roches peuvent atteindre 150 °C. C’est précisément ce phénomène que l’on appelle le gradient géothermique. Dans les zones où se trouvent des geysers, des sources d’eau chaudes comme dans les îles volcaniques, la température à 1 000 m de profondeur peut s’élever à 260 °C. En bref : plus le gradient sera élevé, moins on aura besoin de creuser pour parvenir à des températures élevées.

Le manteau terrestre ou la chaleur de surface

Évidemment, le soleil réchauffe la croûte terrestre lui aussi, mais seuls les premiers mètres du sous-sol sont concernés. Cette source de chaleur néanmoins indispensable demeure donc superficielle, particulièrement inégale et soumise aux aléas climatiques.

Les différents types d’exploitation en géothermie

Maintenant que vous avez en tête ces fondamentaux, vous comprendrez mieux pourquoi différents types d’exploitations géothermiques ont été mis au point.

La géothermie de surface et de faible profondeur

Comme son nom l’indique, la géothermie de surface consiste à exploiter les ressources présentes dès les premiers mètres du sous-sol. Soit au niveau de roches, soit dans des nappes d’eau souterraines et à des profondeurs souvent inférieures à 200 mètres. On peut ainsi récupérer de la chaleur à hauteur de 90 °C et jusqu’à 120 °C.

La géothermie profonde

Comprise entre 400 et 2 500 m, la géothermie profonde permet d’accéder à d’abondantes ressources de chaleur. Grâce aux :

Aquifères profonds ou nappes d’eau souterraines ;
Zones à volcanisme actif et récent où la température peut grimper jusqu’à 350 °C dès 2 000 mètres de profondeur ;
Fossés d’effondrement qui sont de vastes cavités ayant subi un affaissement. À partir de 2 500 mètres, les températures y sont supérieures à 110 °C.

La géothermie de grande profondeur

Lorsque la température de l’eau géothermale dépasse 150 °C, cette dernière peut être injectée sous forme de vapeur. Ce procédé permet d’alimenter une turbine et de générer de l’électricité. C’est tout l’intérêt de la géothermie de grande profondeur pouvant être amenée à descendre au-delà de 4 000 mètres de profondeur.

Quelles sont les utilisations finales de la géothermie ?

Chauffage des bâtiments, production de froid par climatisation ou simple rafraîchissement des locaux, production d’eau chaude sanitaire ou d’électricité de base, etc. Voilà un éventail des possibles utilisations finales de la géothermie.

La bonne énergie pour les bâtiments

C’est la géothermie des faibles profondeurs. La présence de cette énergie verte presque partout en France permet d’amener le chaud ou le froid dans les bâtiments grâce à l’utilisation d’une pompe à chaleur géothermique. Attention cependant à ne pas la confondre avec la pompe à chaleur (PAC) aérothermique qui fonctionne avec l’air extérieur. Ses niveaux de température (compris entre 10 et 30 °C) permettent déjà le chauffage et la climatisation individuelle grâce à des dispositifs thermodynamiques fonctionnant généralement à l’électricité.

La basse énergie pour les réseaux de chauffage

Comprise entre quelques centaines et plusieurs milliers de mètres, la géothermie de basse énergie récupère la chaleur en faible profondeur, via :

les roches du sous-sol, alors exploitées en boucle fermée ;
les nappes d’eau souterraines, alors exploitées en boucle ouverte.

En atteignant des températures entre 30 et 100 °C, elle permet surtout d’alimenter les réseaux de chauffage urbain.

La haute énergie pour l’électricité

Ici, il est question de températures situées entre 100 et 150 °C, parfois plus. En réalisant des forages profonds ou en atteignant des sources hydrothermales très chaudes, on peut produire de l’électricité dès lors que la température dépasse les 150 °C. En Allemagne près de Munich, après 5 ans de forage (à 3 350 m de profondeur), une centrale utilisant la géothermie produit chaleur et électricité en cogénération depuis 2009.

Alors, qu’est-ce que la géothermie et que peut-elle apporter à vos bâtiments en période de transition énergétique ? Vous disposez à présent de nombreux éléments de réponse. En France, 90 % du territoire présente un potentiel géothermique. Pourtant, cette énergie renouvelable demeure négligée par rapport à ses nombreux avantages. Chez Accenta, nous avons un objectif : chauffer ou climatiser vos bâtiments de manière compétitive en divisant par 14 vos émissions de carbone. Des questions gravitent ? Nous sommes à vos côtés pour y répondre et trouver la solution qui correspond à vos besoins.

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Sources :