L’alimentation de nos villes et quartiers en énergie devient une préoccupation des scientifiques, chercheurs et ingénieurs et les solutions sont inventives jusqu’à présent. Les réserves de gaz, de pétrole, de charbon sont en voie de recule lent mais sure. Le soleil, la fusion nucléaire, le vent, la vapeur, l’hydrogène présentent alors un nouveau défi pour les chercheurs.
Strasbourg.eu
La géothermie et l’autosuffisance énergétique
Totalement propre, accessible et très abondante sur notre globe terrestre avec une seule difficulté : aller à la recherche de cette énergie qui nécessite un travail dur et de la tolérance des conditions pénibles et parfois dangereuse pour la vie de l’homme.
La terre, une véritable chaudière !
Parlons tout d’abord de la structure de la terre. Celle-ci est formée de plusieurs couches :
- Le noyau qui est le centre de la terre et qui se divise en noyau interne et externe.
- Le manteau qui est la partie qui couvre le noyau encore divisé en manteau inférieur et supérieur.
- La croute terrestre (formée de roches rigides) qui est la partie solide de notre planète.
Les sources de chaleur :
La chaleur de la croute terrestre qui provient essentiellement du centre de la terre (dit noyau interne : température 5000 degrés) varie en fonction des régions du monde et augmente au fur et à mesure qu’on descend en profondeur. Elle remonte et rayonne lentement vers la surface jusqu’à atteindre la croute terrestre.
L’autre source de chaleur sont les éléments radioactifs (thorium, uranium, potassium…) présents à l’état naturel et en grande quantité dans les roches de la croute terrestre et du manteau supérieur de la terre. Leur désintégration naturelle libère une grande quantité de chaleur qui est à l’origine de la chaleur de la terre. Cette chaleur est beaucoup plus accessible dans les zones volcaniques, et même si plus difficilement, elle peut être exploitée ailleurs.
Comment peut-on bénéficier de la chaleur présente en profondeur?
La géothermie suppose d’en sortir/puiser l’intense chaleur présente au centre de la terre, pour en exploiter pour différentes sortes d’usages notamment les processus de chauffage des habitations ou la production d’électricité. Que ce soit au niveau de la construction ou de la rénovation, cette technique connaît de plus en plus un développement important au vu de son intérêt écologique et économique.
L’autosuffisance énergétique assurée par la géothermie
a-La géothermie horizontale
La géothermie horizontale ou basse énergie qui permet d’exploiter la chaleur à une faible profondeur : Ce principe est adapté pour le chauffage des maisons individuelles et des immeubles. L’usage de la géothermie horizontale est à usage domestique et suppose un épuisement de l’énergie à environ un mètre de surface. Un fluide circule en circuit fermé ce qu’on appelle « Boucle géothermale » entre le sous-sol du terrain où il se réchauffe et la maison ou il restitue son pouvoir chauffant. Il faut cependant disposer d’une surface importante, puisque les boucles sous terre doivent couvrir environ deux fois la surface habitable à chauffer, l’objectif étant d’avoir assez d’espace pour placer les capteurs horizontaux de manière que les tubes forment des boucles. Ce principe est inapplicable en milieu urbain ou il y a une surpopulation.
b-La géothermie industrielle
En Islande
Produire de l’énergie à une grande échelle pour les villes et les industries présente une importance majeure surtout si cette énergie respecte l’environnement.
En Islande, pays spécialisé en géothermie industrielle, en raison de sa forte activité volcanique, les hommes acceptent de supporter des risques pour que cette énergie renouvelable devienne une énergie d’avenir. Ce pays présente des atouts incomparables pour l’exploitation de la géothermie. Grâce à la géothermie et son exploitation prépondérante, 70% de l’énergie de l’Islande est renouvelable et non polluante, et cela dès les années 1980 qui a reconnu une explosion en géothermie.
La centrale géothermique de Hellisheidi :
Située à Hengil dans le sud-ouest de l’Islande, près de la capitale Reykjavík, cette centrale est classée au sixième rang parmi les plus grandes centrales géothermiques au monde en termes de capacité installée et la première centrale en Islande. Elle capte l’énergie géothermique de la montagne volcanique Hengill, et se caractérise par la production combinée de chaleur et d’électricité à vapeur instantanée (CHP) générant 303 MW d’électricité et 400 MW d’énergie thermique. L’électricité générée par la centrale est transmise à la sous-station du réseau national située à 1 km de la centrale.
Approche de la géothermie en France :
La France et l’ile de France sont de bons exemples et présentent des régions actives dans la filière de géothermie. En effet, il existe plus que 40 centrales de géothermie ce qui permet de chauffer à peu près 350 000 logements.
L’ile de France est la plus grande concentration de réseaux géothermiques de l’Europe. La chaleur se trouve sous le bassin parisien entre 1600 et 2000 mètres de profondeur ou on trouve « l’aquifère de Dogger* ». Le sous-sol de cette région est formé de roches calcaires et vielles de 170 millions d’années. Ces roches contiennent une grande quantité d’eau dont la température varie entre 55-85 degrés selon la profondeur, c’est la chaleur de cette eau qui est exploitée.
L’Eurométropole de Strasbourg et l’exploitation de la géothermie.
La géothermie en surface ou peu profonde est commune. Mais le sous-sol de la région d’Alsace représente des caractéristiques favorables à l’exploitation géothermique profonde. Dans cette région, existe un potentiel d’eau chaude remarquable qui permet de pallier les besoins énergétiques et produire une énergie locale, propre, inépuisable et a coût bas.
Les sociétés ES Géothermie et Fonroch ainsi que le bureau de recherche géologique et minières (BRGM) ont effectué des études et recherche dans le domaine de la géothermie profonde pour découvrir finalement un potentiel géothermique important sur le territoire de l’Eurométropole de Strasbourg.
Ces sociétés ont finalement obtenu les autorisations préfectorales de prospection pour trois sites « Eckbolsheim, Vendenheim et Illkirch ». Le rôle de l’Eurométropole à ce stade est de veiller à l’intégration du gisement géothermique. L’exploitation de la chaleur provenant de la géothermie profonde va en premier lieu assurer les besoins thermiques locaux (alimentation du réseau de chaleur urbain et des procédés industriels), et en deuxième lieu pour la production d’électricité qui sera acheminée vers le réseau électrique en utilisant à haute température le fluide géothermique.
L’exploitation de ces centrales aura des implications positive sur les gens, tout d’abord près de 23000 logements seront chauffés par des réseau de chaleur et la part de l’énergie renouvelable dans la consommation d’énergie finale de Eurométropole passera de 16 à 20%. La production électrique des trois centrales sera équivalente à la consommation électrique de 50 000 logements équivalents.
*Aquifère de Dogger :
L’aquifère représente un sol ou une roche réservoir poreuse ou fissurée originellement, contenant une nappe d’eau souterraine et suffisamment perméable pour que l’eau puisse y circuler librement. Le Dogger, également connu sous le nom de Jurassique moyen, est une formation géologique divisée en quatre étages : la Callonien, le Bathonien, le Bajocien et l’Aalénien. Il correspond à des dépôts anciens (-175 à -154 millions d’année) à dominante calcaire. Le Dogger constitue le principal aquifère géothermique exploité en région parisienne. Situé entre 1 500 et 2 000 mètres de profondeur, cet aquifère contient une eau d’une température variant de 57 à 85 °C : la nappe du Dogger. L’eau contenue dans cet aquifère, largement minéralisée (6,5 à 35 g/l), impose la réalisation d’un « doublet » voire d’un « triplet » afin de réinjecter le fluide géothermal dans son réservoir d’origine.
Sources:
Strasbourg.eu. 2022. Géothermie profonde sur l’Eurométropole de Strasbourg. [online] Available at: <https://www.strasbourg.eu/geothermie-profonde-eurometropole-strasbourg> [Accessed 15 April 2022].
Eco CO2. 2022. Géothermie profonde : une solution pour l’autonomie énergétique des territoires ultramarins. [online] Available at: <https://www.ecoco2.com/blog/geothermie-profonde-une-solution-pour-lautonomie-energetique-des-territoires-ultramarins/#:~:text=G%C3%A9othermie%20profonde%20%3A%20une%20solution%20pour%20l’autonomie%20%C3%A9nerg%C3%A9tique%20des%20territoires%20ultramarins,-Aujourd’hui%20tr%C3%A8s&text=En%20cours%20d’%C3%A9valuation%2C%20le,Indien%2C%20partout%20des%20projets%20%C3%A9mergent.> [Accessed 15 April 2022].
Power Technology. 2022. Hellisheidi Geothermal Power Plant, Hengill, Iceland. [online] Available at: <https://www.power-technology.com/projects/hellisheidi-geothermal-power-plant/> [Accessed 15 April 2022].
Nsenergybusiness.com. 2022. Profiling six major geothermal energy plants in Iceland. [online] Available at: <https://www.nsenergybusiness.com/features/geothermal-energy-plants-iceland/> [Accessed 15 April 2022].
lanouvellerepublique.fr. 2022. [online] Available at: <https://www.lanouvellerepublique.fr/france-monde/geothermie-verticale-ou-horizontale> [Accessed 15 April 2022].
Pour aller plus loin:
https://geothermie-soultz.fr/guide/geothermie-verticale/
