La géothermie
Rappelons que le chauffage représente les deux tiers de la consommation d'énergie d'un logement il faut – avant toute installation de pompe à chaleur – s'
THEME 2.2 Energies renouvelables Partie : géothermie
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La géothermie : chaleur de la Terre
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Filière d’énergie renouvelable L’énergie géothermique profonde
l’Énergie de la terre gÉothermique profonde : Énergie thermique rÉcupÉrÉe À partir de la vapeur de l’eau liquide ou de roches chaudes stockÉes dans les couches profondes de la terre elle sert principalement À produire de l’ÉlectricitÉ au moyen d’une turbine
Université de Genève
Université de Genève
Qu'est-ce que l'énergie géothermique ?
L'énergie géothermique est utilisée depuis des milliers d'années dans certains pays pour la cuisson et le chauffage. C'est tout simplement de l'éénergie dérivée de la chaleur interne de la Terre. Cette énergie thermique est contenue dans la roche et les fluides présents sous la croûte terrestre.
Quelle est la composition de la géothermie ?
La géothermie, grâce à la tomographie sismique, a identifié la composition et la température des couches constituant la Terre, le long de son rayon de 6 371 km. Elle est successivement composée de : un noyau solide au centre (Fer-Nickel, de densité 13), de 1 200 km de rayon et de température supérieure à 5 000°C ;
Quel est l’avenir de la géothermie ?
Seul l’avenir de la géothermie à très basse énergie est aujourd’hui assuré. Les progrès en fiabilité, performance et coût des pompes à chaleur devraient en faire rapidement un moyen de chauffage très répandu. Au-delà, c’est l’accessibilité à la chaleur intense et profonde qui va dimensionner le développement de la géothermie.
Quels sont les modes d’exploitation de la géothermie profonde ?
Parmi ces modes d’exploitation : la géothermie profonde va forer à plusieurs kilomètres pour trouver des nappes aquifères ou des roches sèches brûlantes dont on tirera de la vapeur sous haute pression, directement utilisable pour entraîner des turbines et produire de l’électricité.
GéosciencesLa géothermie
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1La géothermie
Quelles technologies pour quels usages ?
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"Les enjeux des Géosciences" 2 Préface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 PARTIE I LA GÉOTHERMIE,UNE ÉNERGIE EXEMPLAIRE . . . . . . . . . . . . . . . . . .5Introduction Une énergie du développement durable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .6Partout présente pour des usages variés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .6 Propre et durable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Locale et discrète . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7Régulière et disponible 24 h sur 24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Économique et innovante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7Chapitre I.1 La chaleur de la Terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 Le gradient géothermal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 L"origine de la chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8De la chaleur aux frontières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9De la chaleur dans le proche sous-sol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .10Chapitre I.2 La géothermie pour les usages domestiques et tertiaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Le boom des pompes à chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 Les capteurs horizontaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12Les sondes géothermiques verticales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .12 Les champs de sondes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12Les fondations thermoactives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13Les puits canadiens ou provençaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14Les pompes à chaleur géothermiques sur aquifères . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .14Le géocooling pour refroidir les bâtiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .15Chapitre I.3 L"usage direct de la chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .16Capter le fluide géothermal par forage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .16 Pomper l"eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 Récupérer la chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 Réinjecter l"eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18Le concept de doublet géothermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .19Des traitements anti-corrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19Bien gérer les réservoirs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20Chapitre I.4 Produire de l"électricité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21Près de 10 000 MW dans le monde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .21De l"électricité en zone active . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22De l"électricité à partir des systèmes géothermiques stimulés (EGS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24
Chapitre I.5 Des applications très diverses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .25Du bain de boue à la turbine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25Géothermie et agriculture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26Géothermie et pisciculture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 Géothermie et industrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 Géothermie et loisirs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28Géothermie et"snow melting" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 Géothermie et dessalement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28BRGM - Geowatt
© Grodan
Sommaire
© EnBW AG
3Chapitre I.6 L"avenir de la géothermie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .29Un contexte politique international favorable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .29Croissance de la production de chaleur par géothermie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Une production d"électricité par géothermie en légère hausse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Les perspectives technologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31PARTIE II LA GÉOTHERMIE EN FRANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .35Chapitre II.1 Le contexte de la géothermie en France . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .36Répondre aux objectifs du Grenelle de l"environnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36
Les acteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38Les aspects réglementaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40Les aides et les dispositifs financiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .40Chapitre II.2 Les usages domestiques et tertiaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .43La croissance du marché des pompes à chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . .43QualiPAC,la référence qualité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43La démarche QualiForage pour les sondes verticales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.43La plate-forme expérimentale pour les pompes à chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
Inventorier les aquifères superficiels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .44Quelques exemples de réalisations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .46Chapitre II.3 Les réseaux de chaleur et autres usages directs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Des ressources importantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48 Une filière qui repart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4830 000 nouveaux logements chauffés par géothermie en 2013 en Ile-de-France . . . . . . . . .49
L"opération d"Orly-Choisy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49 Le triplet de Sucy-en-Brie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50 Le Bassin aquitain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52Les autres ressources :Alsace,Limagne,Bresse,Sud-Est,Hainaut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
Un centre technique d"appui pour la géothermie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . .53Chapitre II.4 La production d"électricité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .55La géothermie dans les départements d"outre-mer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .55De l"électricité géothermique en Guadeloupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .55Coopération régionale dans la Caraïbe à partir de la Dominique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
Reconnaissance géothermique à La Réunion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .57L"électricité du futur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58À Soultz-sous-Forêts,le plus grand projet EGS dans le monde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58
Présentation de l"ADEME et du BRGM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60 Glossaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
Pour en savoir plus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63Morne aux DiablesLa Soufrière
Bouillante
GUADELOUPE
Marie Galante
Les SaintesLa Désirade
DOMINIQUE
MARTINIQUE
Morne Diablotins
Vallée de la Désolation
Volcanisme de Plat-Pays
Montagne PeléeSoufrière
Morne des AnglaisMorne des trois Pitons
0100 km
N59 kmprofondeur maximum 54 km
profondeur maximum 720 mCâble sous-marin
© BRGM-im@gé
© Geothermal Atlas of Europe,
© BRGM-im@gé© Antea
Sommaire
Partie I
La géothermie,formidable
réservoir de chaleur installé sous nos pieds,offre uneénergie renouvelable pour le
chauffage et le refroidissement des habitations,la climatisation des serres agricoles,les process industriels,l"alimentation des réseaux de chaleur, la production d"électricité... 5La chaleur de la Terre
La géothermie pour les usages
domestiques et le tertiaireL"usage direct de la chaleur
Produire de l"électricité
Des applications très diverses
L"avenir de la géothermie
© Communauté européenne - centrale Enel Lardarello 6Une énergie
du développement durableIntroduction
Partout présente
pour des usages variés À la différence des énergies fossiles,concentrées en quelques sites particuliers de la croûte ter-restre,la géothermie est présente dans tous lessous-sols et sous tous les climats. Ses usagessont variés, car elle présente une large gammede températures etde profondeurs.À faible pro-fondeur,en tout point du globe,associée à unepompe à chaleur, elle peut servir au chauffageet au refroidissement des habitations. Plus en
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