Au cours du précédent article, nous avons vu que la principale source d’énergie à disposition de l’homme est l’énergie solaire, dont découle l’essentiel de l’énergie terrestre (énergie éolienne, solaire, hydroélectrique, biomasse, énergie fossile…). Il existe pourtant d’autres sources d’énergie disponible ne découlant pas du soleil, comme l’énergie marémotrice (les marées), le nucléaire ou l’énergie géothermique, comme vous allez pouvoir le découvrir au cours de cet article
Source d’énergie 2 : La géothermie
On l’a vu, la quasi-totalité des sources d’énergies découlent directement ou indirectement de l’énergie solaire (que ce soit les énergies fossiles, hydraulique, la biomasse ou les panneaux photovoltaïques) à l’exception notable de l’énergie marémotrice (les marées) qui provient de la gravitation avec la lune et le soleil ; l’énergie nucléaire et l’énergie géothermique.
L’énergie géothermique, c’est quoi ?
Les profondeurs de la Terre sont très chaudes :
– Centre de la Terre : 3 800 à 5 300°C
– 100 km de profondeur : 2 400°C
De manière générale, les températures augmentent de 3°C tous les 100 mètres de profondeur. Toute cette chaleur peut être utilisée pour produire de l’énergie. L’énergie géothermique peut être utilisée à deux titres :
1) Chauffer de l’eau pour chauffer des bâtiments.
Ainsi, depuis 2011, près de 50% des besoins de chauffage de l’aéroport d’Orly proviennent d’une centrale géothermique profonde (> 1000 mètres de profondeur). De nombreux particuliers utilisent également l’énergie géothermique grâce au principe de la thermopompe géothermique – plus connue sous le nom de pompe à chaleur – qui permet d’extraire la chaleur du sol en hiver (pour se chauffer) ou de se débarrasser de la chaleur en été (pour refroidir la maison) dans le sol.
2) Produire de l’électricité
L’énergie géothermique peut également être utilisée pour chauffer de l’eau et la transformer en vapeur, la vapeur étant ensuite utilisée pour faire tourner un alternateur et produire de l’électricité, à l’instar des centrales thermiques et nucléaires classique.
La capacité de production en électricité géothermique est de 10 Gw dans le monde – l’équivalent de 10 centrales nucléaires. Cela peut sembler beaucoup mais c’est très peu – seule 0,3% de l’électricité mondiale est produite grâce à la géothermie. A l’exception notable des Philippines et de l’Islande, où la géothermie représente respectivement 28% et 30% de la production d’électricité – et de quelques autres régions et pays – Californie, Kenya… – la géothermie demeure très peu utilisée dans le monde.
Pourtant son potentiel est élevé. Rien qu’en France, on pourrait développer cette source d’énergie en île de France, en Lorraine et en Aquitaine, les 3 principales régions disposant du plus fort potentiel en la matière.
D’où vient la chaleur géothermique ?
La chaleur géothermique provient de trois sources :
1) L’accrétion de la matière, qui a eu lieu il y a 4,5 milliards d’années lors de la formation de la Terre
2) La cristallisation du noyau du centre de la Terre
3) Et enfin, 75% de la chaleur de la terre provient de la radioactivité naturelle
En effet, la Terre contient un peu d’uranium naturel qui se désintègre petit à petit avec le temps. En se désintégrant, la fission de l’uranium libère de l’énergie sous forme de chaleur, exactement de la même manière que ce qui se passe au cœur des centrales nucléaires.
Avantages et inconvénients
L’énergie géothermique présente un certain nombre d’avantages et d’inconvénients. Les voici :
Avantages
1) Une énergie disponible à la demande
La chaleur souterraine est constante. Une centrale géothermique peut donc (tout comme une centrale nucléaire) produire de l’énergie (chaleur et/ou électricité) en continu, au contraire des autres énergies renouvelables comme le solaire ou les éoliennes
2) Une énergie relativement propre
En moyenne, la production d’1 Kw/h avec la géothermie émet 55 grammes de co2 (source). C’est 5 fois plus que l’énergie éolienne (11g de co2 par Kw/h) mais 10 à 20 fois moins que les centrales thermiques traditionnelles.
3) Une énergie disponible importante
La Terre perd plus d’énergie (44 Tw) qu’elle n’en produit (30 Tw) et se refroidit donc avec le temps. L’énergie géothermique n’est donc pas réellement renouvelable. Toutefois, le stock d’énergie géothermique est de 1031 Joules, soit plusieurs milliards de fois les besoins d’énergie de l’humanité. L’énergie géothermique ne risque donc pas de s’épuiser rapidement (au contraire des énergies fossiles).
4) Une énergie bon marché
Pour revenir sur l’exemple de l’aéroport d’Orly, l’exploitant estime que le Kwh de chauffage géothermique coûte 6 fois moins cher qu’un Kw/h produit avec une chaudière au gaz naturel. Même pour des plus petites installations comme une maison, la géothermie se révèle 2 à 4 fois moins cher que les autres sources d’énergie (source)
Inconvénients
1) Potentiel limité
Bien que la chaleur contenue dans les profondeurs du globe est colossale, seule une infime partie peut être exploitée par l’Homme. Au niveau du sol, l’énergie géothermique représente un flux d’énergie moyen de 0,06 Watts/m², contre 340 W/m² pour l’énergie solaire. Dit autrement, l’énergie géothermique maximale que l’on peut exploiter est 6 000 fois moins importante que l’énergie qui nous vient du soleil.
En dehors de certaines zones (zones volcaniques comme en Islande ou aux Philippines, zones où la croûte terrestre est mince, nappes phréatiques chaudes en profondeur), il est difficile d’exploiter l’énergie géothermique à grande échelle.
2) Un coût initial élevé
On l’a vu, la géothermie sur le long-terme est très peu coûteuse, pour une raison très simple : une fois votre installation créer, vous bénéficier d’une énergie gratuite. Mais en attendant, le coût pour créer une centrale géothermique peut être très élevé.
3) Risque de séisme
Il existe deux types d’installation géothermiques : la géothermie haute température (qui consiste à exploiter des nappes phréatiques chaudes en surface) et la géothermie profonde. Cette dernière méthode consiste à créer des réserves d’eau artificielles en fracturant la roche par injection d’eau sous-pression. C’est ce qu’on appelle la fracturation hydraulique, une technologie également utilisée pour l’exploitation des gaz de schiste.
Or, personne ne sait exactement quelle sont les risques associés à cette technologie. Une chose est sûre en revanche : la fracturation hydraulique provoque des séismes. Bâle a ainsi connu un séisme de niveau 3,4 sur l’échelle de Richter à cause d’une installation géothermique profonde, provoquant des dégâts matériels (mais pas humains). A Prague (Oklahoma, USA), un séisme bien plus puissant (5,7 sur l’échelle de Richter) provoqué par la fracturation hydraulique a détruit plusieurs maisons et routes…
Synthèse
Chaque source d’énergie offre des avantages et des inconvénients :
– Le nucléaire est bon marché et toujours disponible, mais on ne sait que faire de ses déchets
– Les énergies fossiles sont efficaces et puissantes, mais en quantité limitée et dangereuses pour l’environnement
– L’énergie hydraulique est bon marché et toujours disponible, mais présente des risques pour l’environnement (barrage, lacs artificiels, dégradation des sols)
– Les énergies solaires et éoliennes coûtent encore cher et ne sont pas disponibles à la demande
– La géothermie est disponible et bon marché, mais présente certains risques malgré tout
Chaque choix énergétique est fait de compromis entre coût/efficacité/disponibilité/impact sur l’environnement. Il n’existe aucune énergie miracle… à l’exception des économies d’énergie. Car la meilleure énergie reste encore… celle que l’on ne consomme pas.
Face à la raréfaction des énergies fossiles et au réchauffement climatique, il n’y aura pas d’énergie « miracle » et seule une combinaison des différentes sources d’énergie ainsi que de solides économies d’énergie permettra d’aboutir au développement durable.
Cet article est désormais terminé. J’espère qu’il vous a plu et à bientôt pour de nouveaux articles sur eco-malin.com
Merci pour cet article. J’ai appris des choses sur l’énergie géothermique!
L’énergie sera l’objet de toutes les attentions pendant ce siècle. Les enjeux politiques, économiques, sociaux et environnementaux sont énormes!
Les enjeux sont énormes en effet. Rien qu’en France, on importe 2 millions de barils par jour (dont 99% est importé), soit 2,1 milliards de $ (1,6 milliards d’euros) par jour soit grosso modo 70% du déficit extérieur de la France
Dit autrement, le déficit de la balance du commerce extérieur de la France atteint 18 600€ par seconde. Tu as bien lu. La consommation du pétrole appauvrit la France de 18 600€ par seconde, 24 heures/24, 365 jours par an…
Sans même parler des enjeux environnementaux, il serait bien de se pencher sur ce genre de problèmes non? A bientôt 😉
Martin
Le circuit ouvert : Si votre maison avoisine une région où l’eau souterraine est en abondance, vous pouvez tirer gratuitement de l’énergie de cette excellente source qui pourra alimenter un système géothermique. Disposer d’une boucle souterraine autour de sa maison est comme posséder son propre puits de pétrole, sauf qu’au lieu de tirer du pétrole d’une poche souterraine et de le brûler afin d’obtenir de la chaleur (et des gaz à effet de serre), vous retirez une énergie propre qui aura une durée égale à celle du soleil.
Pour les applications géothermiques, on utilise généralement des PAC à compression. Elles comportent un compresseur électrique. En géothermie verticale, on obtient des COP saisonnier de ~4. C’est à dire que pour 1 kWh électrique consommé par le compresseur, la pompe à chaleur fournit 4 kWh thermiques au bâtiment.