Sciences · Énergie et technologies
La géothermie
La géothermie exploite la chaleur de la Terre, qui augmente d’environ 3 °C tous les 100 mètres. Selon la température, elle sert au chauffage ou à la production d’électricité.
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Sous nos pieds, la Terre est chaude : son centre dépasse 5 000 °C. Une infime part de cette chaleur, récupérée près de la surface, suffit à chauffer des logements ou, dans les régions volcaniques, à produire de l’électricité en continu. Contrairement au solaire et à l’éolien, la géothermie fonctionne jour et nuit, quelle que soit la météo.
D’où vient la chaleur de la Terre ?
La chaleur interne de la Terre a deux origines (voir structure de la Terre) :
- la désintégration radioactive d’éléments présents dans les roches (uranium, thorium, potassium 40), qui en fournit une large part ;
- la chaleur primitive accumulée lors de la formation de la planète, il y a 4,5 milliards d’années.
En moyenne, la température augmente d’environ 3 °C par 100 mètres : c’est le gradient géothermique. Il est bien plus fort dans les zones volcaniques et les rifts, où le magma est proche de la surface (voir volcans et tectonique des plaques).
Les types de géothermie
| Type | Température | Profondeur | Usage |
|---|---|---|---|
| très basse énergie (de surface) | moins de 30 °C | quelques mètres à 200 m | pompes à chaleur géothermiques pour maisons et bâtiments |
| basse énergie | 30 à 90 °C | 500 à 2 000 m | réseaux de chaleur urbains, serres, piscines |
| moyenne énergie | 90 à 150 °C | variable | chaleur industrielle, électricité avec des cycles adaptés |
| haute énergie | plus de 150 °C | zones volcaniques | production d’électricité |
La pompe à chaleur géothermique
À quelques mètres de profondeur, le sol garde une température presque constante toute l’année, autour de 10 à 14 °C en France. Une pompe à chaleur puise cette chaleur grâce à des capteurs enterrés, horizontaux ou verticaux, et la porte à une température utile pour le chauffage. Pour 1 kWh d’électricité consommée, elle restitue en général 3 à 5 kWh de chaleur. L’été, le système peut fonctionner à l’envers pour rafraîchir (géocooling).
Les réseaux de chaleur
Le Bassin parisien abrite une nappe d’eau chaude, le Dogger, à environ 1 500 à 2 000 m de profondeur, à 55-85 °C. Depuis 1969 (Melun), des forages en « doublet » y puisent l’eau, en extraient la chaleur et la réinjectent dans la nappe. L’Île-de-France possède ainsi l’une des plus fortes concentrations de réseaux de chaleur géothermiques au monde.
L’électricité géothermique
Dans les zones volcaniques, la vapeur ou l’eau très chaude du sous-sol fait tourner une turbine. La première production d’électricité géothermique a eu lieu à Larderello, en Italie, en 1904. Aujourd’hui, les États-Unis, l’Indonésie, les Philippines, la Turquie, la Nouvelle-Zélande et le Kenya sont parmi les principaux producteurs. En France, la centrale de Bouillante, en Guadeloupe, produit une part notable de l’électricité de l’île.
L’exemple de l’Islande
L'Islande, posée sur la dorsale médio-atlantique, chauffe environ 90 % de ses logements par géothermie et en tire environ un quart de son électricité, le reste venant de l’hydraulique. Reykjavik est l’une des capitales les moins polluées d’Europe.
Avantages et limites
| Avantages | Limites |
|---|---|
| disponible en continu, indépendante de la météo | coût élevé des forages et risque d’échec d’exploration |
| très faibles émissions | ressource haute température limitée à certaines régions |
| peu d’emprise au sol | risque de microséismes lors de la stimulation des roches profondes |
| production locale, prix stable | certaines eaux sont corrosives ou chargées en gaz |
Questions fréquentes
La géothermie est-elle une énergie renouvelable ?
Oui, à l’échelle humaine : le flux de chaleur venant de l’intérieur de la Terre est immense. Un réservoir local peut toutefois se refroidir s’il est exploité trop intensément ; on réinjecte l’eau pour préserver la ressource.
Combien coûte une pompe à chaleur géothermique ?
L’installation est sensiblement plus chère qu’une pompe à chaleur air-eau, surtout avec des sondes verticales, mais son rendement est plus stable en hiver. Des aides publiques existent en France : il faut faire établir des devis par des professionnels qualifiés.
Peut-on faire de la géothermie partout ?
La géothermie de surface, avec pompe à chaleur, est possible presque partout. La production d’électricité exige en revanche des températures élevées, rares hors des zones volcaniques ou des bassins sédimentaires profonds.