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Collège
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I - La géothermie, une ressource naturelle
La géothermie est, au sens géologique, une forme d'énergie* interne du globe qui traverse la croûte terrestre* sous forme d'un flux de chaleur naturelle. La température* des roches augmente en moyenne de 1° C tous les 30 mètres (m) de profondeur : c'est le gradient géothermique* terrestre moyen. En certains points du globe, le gradient géothermique est plus élevé : ce sont les zones volcaniques où l'intrusion* de magma* dans la croûte terrestre élève sa température.
L'eau des précipitations qui traverse les roches s'échauffe de plus en plus en profondeur. Dans certaines régions, des cassures de la croûte terrestre font ressortir l'eau chaude à la surface de façon plus ou moins spectaculaire :
- geysers, comme en Islande, Nouvelle-Zélande ou Californie ;
- jets de vapeur d'eau, comme en Italie à Laderello ;
- sources chaudes.
 Un geyser islandais
© Icelandair, photo Skúli fi. Magnússon |
 Relation entre profondeur et température de l'eau souterraine
© CRDP de Basse-Normandie |
II -L'énergie géothermique
Hier
On a découvert que les premières traces d'utilisation par l'homme de l'eau chaude naturelle remontaient à 12 000 ans. Certaines civilisations comme l'Empire romain, l'Empire ottoman ou la Chine ancienne ont su maîtriser cette énergie et la mettre au service de tous.
Aujourd'hui
La géothermie est la troisième énergie renouvelable dans le monde après la biomasse* et l'hydraulique*. Elle connaît cependant une utilisation limitée :
- les gisements s'épuisent lentement ;
- les zones favorables ne sont pas dans les régions les plus peuplées ou sont géographiquement mal situées (les îles notamment) pour permettre le transport de l'énergie électrique*.
On distingue deux types d'utilisation de la géothermie :
- la géothermie haute température où les sources d'eau sont supérieures à une température de 150° C ;
- la géothermie moyenne et basse température où les sources d'eau ont une température comprise entre 20° C et 150° C.
La première est destinée à la production d'électricité*.
La seconde est destinée à la production de chaleur : pour le chauffage des serres, des bassins de pisciculture* (20-30° C) ou le chauffage des bâtiments (45-75° C).
 Potentiel géothermique en Europe
© Systèmes solaires, avril 1997, n° 118 (www.energies-renouvelables.org). |
1- La géothermie pour produire de l'électricité
Grâce à l'exploitation de gisements aquifères* dont les températures sont comprises entre 180 et 350° C, la capacité mondiale installée est passée de 5 836 mégawatts* (MW) à 7 974 mégawatts (MW) entre 1990 et 1999.
En forant des puits (de 300 à 500 mètres (m) de profondeur), on fait jaillir la vapeur d'eau du sous-sol sous pression, comme une cocotte-minute. Le jet de vapeur actionne des turbines* qui génèrent l'électricité.
Production géothermique d'électricité en 1999
Pays |
Puissance en MW |
% Mondial |
Projection pour 2005
en MW |
États-Unis |
2 228 |
28,8 |
2 376 |
Philippines |
1 909 |
24,7 |
2 673 |
Italie |
785 |
10,2 |
946 |
Mexique |
755 |
9,8 |
1 080 |
Indonésie |
590 |
7,6 |
1 987 |
Japon |
547 |
7,1 |
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Nouvelle-Zélande |
437 |
5,7 |
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Islande |
170 |
2,2 |
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Salvador |
161 |
2,1 |
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Costa-Rica |
143 |
1,9 |
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TOTAL |
7 725 |
100,00 |
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Ces 10 pays représentent 97 % du potentiel mondial. Les États-Unis conservent leur premier rang mais l'épuisement de leur principale nappe aquifère (les geysers) a réduit leur capacité. À l'exception de l'Italie et de l'Islande, ces nations appartiennent à "la ceinture de feu" du Pacifique, la zone tectonique* et volcanique la plus active du globe. La France est loin avec 4,2 MW et sa centrale de Bouillante en Guadeloupe.
 L'électricité géothermique en 1999
© CRDP de Basse-Normandie |
Le Japon est le premier producteur mondial d'équipement géothermique (70 %).
La géothermie joue un rôle essentiel pour les pays en développement : 22 % de l'électricité produite aux Philippines, 12 % au Salvador mais aussi en Islande (15 %) et en Nouvelle-Zélande.
La technologie de production binaire mise au point dans les années 1980 permettra de produire de l'électricité à partir de nappes à des températures plus faibles (110° C-120° C).
2- La géothermie pour produire de la chaleur
On prélève la chaleur des nappes souterraines accumulée dans les roches perméables grâce à une sonde qui aspire l'eau comme une paille.
En France, de telles nappes existent dans les bassins sédimentaires* d'Alsace, d'Aquitaine ou parisien.
La capacité mondiale est évaluée à 13 000 mégawatts (MW) avec des applications très variées : chauffage des logements, de serres, de bassins de pisciculture, balnéologie et thermalisme.
 © CRDP de Basse-Normandie |
Production géothermique de chaleur en 1999
Pays |
MW |
% Mondial |
États-Unis |
5 366 |
31,2 |
Chine |
2 814 |
16,4 |
Islande |
1 469 |
8,6 |
Turquie |
820 |
4,8 |
Suisse |
547 |
3,2 |
Allemagne |
517 |
3,0 |
Canada |
377 |
2,2 |
Suède |
377 |
2,2 |
Hongrie |
328 |
1,9 |
France |
326 |
1,9 |
TOTAL |
17 175 |
100,00 |
Les États-Unis, la Chine et l'Islande représentent 56 % de la production mondiale.
Demain
L'énergie géothermique est une énergie renouvelable paradoxale dans la mesure où une utilisation trop intensive entraîne l'épuisement des sources de chaleur. Une utilisation raisonnée de cette forme d'énergie s'impose.
Lorsque les techniques de forage* seront améliorées, l'exploitation à plus grande échelle de la chaleur terrestre, notamment en grande profondeur (8 à 12 kilomètres (km)), permettra de prolonger l'utilisation de l'énergie géothermique.
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