L’énergieL’énergie géothermale Le terme géothermique vient des mots de Grec, geo signifiant la terre et therme, signifiant la chaleur. Par conséquent, géothermique signifie littéralement la chaleur de la terre. Cette chaleur commence au noyau terrestre, où les températures atteignent 7000 degrés centigrade, et est continuellement conduite à l'extérieur sur la surface. La chaleur au noyau terrestre a été produite la première fois, quand notre planète a fusionné de la poussière et a été maintenu par l'affaiblissement constant des éléments radioactifs dans le noyau. Il y a cinq sources potentielles d'énergie géothermique : les réservoirs hydro thermiques, l’énergie de la terre, la géo pression, la roche sèche chaude et le magma. Les deux premières sources sont déjà utilisées un partout où elles sont accessibles tandis que les trois dernières peuvent seulement être accessibles par des technologies de pointe. Ces technologies sont actuellement au stade expérimental ou théorique. Les réservoirs hydro thermiques sont de grandes piscines de vapeur ou d'eau chaude, emprisonnées dans la roche poreuse, qui ont été chauffées par l’énergie du noyau terrestre. Elles peuvent seulement être trouvées dans certains secteurs du monde, par exemple au Japon, Nouvelle Zélande, et d'autres pays situés sur « l'anneau de feu » du Pacifique. Il y a également des points névralgiques géothermiques des endroits comme le parc national d’Hawaï et de Yellowstone aux Etats-Unis. D'autres importants réservoirs hydro thermiques peuvent être trouvés dans les pays comme l'Islande, l'Italie ou le long de le « ceinture » géothermique de l’Himalaya. L’énergie terrestre peut être trouvée pratiquement n'importe où dans le monde et se rapporte aux masses thermiques qui se trouvent juste au-dessous. Ceci signifie que le sol et les eaux souterraines à une certaine profondeur, environ 10 pieds sous la surface, maintient une température constante d'environ 10 à 16 degrés Celsius toute l'année. Nous pouvons utiliser ceci à notre avantage en produisant du chauffage et du refroidissement bon marché. Histoire L'utilisation directe de l'énergie géothermique remonte à plusieurs milliers d'années. Par exemple, le peuple japonais utilisait les sources thermales pour se baigner et faire cuire depuis l’an 11.000.avant JC On sait également que les Indiens d'Amérique se sont établis près des sources thermales en Amérique du Nord environ 3.000 ans après, et ils ont utilisé les sources pour se baigner et dans des buts médicinaux. Les grands bains romains utilisant l'eau chaude naturelle, ont été établis dans tout l'empire romain il y a 2000 ans. Aussi bien que se baigner et pour les aspects médicinaux, l'eau a été également utilisée pour fournir le chauffage.
Depuis le 9ème siècle après JC, les gens en Islande ont planté leurs récoltes sur des terres naturellement chauffées. Ceci a eu l'effet de favoriser la croissance des plantes et de permettre une moisson plus tôt qu’avant. Un peu plus tard, dans les secteurs de l'activité géothermique en Nouvelle Zélande, les maories ont utilisé les ressources chauffées et les vapeurs de la Terre pour la cuisson. Il y a presque sept cents ans, de l'eau chaude à plus de 85 degrés Celsius du bassin sédimentaire de Paris en France, a été employée pour chauffer des bâtiments. Les établissements de santé utilisant les stations thermales minérales sont devenues extrêmement populaires dans l'ensemble de l'Europe au cours des trois cents dernières années. L'énergie géothermique a été employée la première fois pour produire de l'électricité en 1904 en Italie, utilisant ce qui est connu comme une vapeur sèche. Le gisement géothermique, dans Lardarello en Toscane, est encore en service aujourd'hui. L’utilisation directe de l’énergie géothermique L'eau chaude souterraine mais qui se trouve tout de même proche de la surface terrestre est transportée directement aux équipements où elle sera employée. Les utilisations communes incluent les stations thermales, le chauffage des bâtiments, des serres chaudes, des exploitations de pisciculture, des routes et des voies. D'autres utilisations incluent le lavage des laines, la pasteurisation du lait, la déshydratation des fruits, la production des processus industriels d’articles divers. Parfois, un réseau étendu de tuyaux peut être employé pour livrer l'eau chaude à tous les bâtiments dans une banlieue ou une ville. Ceci s'appelle un plan de chauffage urbain et le meilleur exemple courant est la ville de Reykjavik, capital de l'Islande, où pratiquement chaque résidant reçoit l'eau chaude grâce à ce système. L'énergie de la terre est directement utilisée par les pompes à chaleur géothermiques (GHP) pour fournir le chauffage ou le refroidissement à bas coût à un bâtiment. Comme décrit ci-dessus, la terre juste au-dessous de la surface terrestre maintient une température constante toute l'année qui peut être employée à notre avantage. Il y a essentiellement trois composants à un GHP. Il y a d'abord un échangeur de chaleur, qui est un système des tuyaux appelées « boucle », enterrée peu profond à coté du bâtiment qui doit être chauffée ou refroidie. Un mélange d'eau et d'antigel est distribué par la boucle et ce liquide absorbe la chaleur dans le sol. Le deuxième composant d'un GHP est un système de conduits dans le bâtiment, par lequel de l'air chaud ou frais peut être distribué. Le troisième composant est une pompe à chaleur, qui transfère la chaleur entre la boucle et les conduits. En hiver, parce que la terre est plus chaude que l'air, la chaleur de la terre est transférée au bâtiment, et ce processus est renversé en été. Car l'électricité est employée pour déplacer seulement la chaleur plutôt que de la produire, le GHP est plus efficace et rentable que des méthodes traditionnelles de contrôle de température. Produire de l'électricité grâce à l'énergie géothermique Les centrales tirent la vapeur ou l'eau très chaude des puits forés dans les réservoirs géothermiques qui sont au moins à un mile au-dessous de la surface. Il y a actuellement trois types différents de centrales géothermiques dans l'opération commerciale. 1. Les centrales de vapeurs sèchesLa vapeur est tirée directement d'un réservoir géothermique pour actionner une turbine et un générateur à la surface. Il convient de noter que la vapeur sèche est une catégorie élevée de ressource mais relativement rare. Par exemple, aux Etats-Unis il y a seulement un secteur où la vapeur sèche est disponible pour l'usage commercial, et il se trouve au nord de la Californie avec les champs de « geysers ». 2. Les centrales instantanées de vapeursC’est le type de central géothermique, le plus commun. Ils prennent l'eau surchauffée, d’au moins 182 deg. C (360 degrés F), dans un réservoir profond où elle est sous la pression. La pression empêche l'eau de se transformer en vapeur, même s’il fait plus chaud que le point d'ébullition normal. 3. Les centrales à cycles binairesCelles-ci emploient l'eau géothermique dont la température ambiante est de 107 à 182 deg. C (ou 225 à 360 degrés F). Ce n'est pas assez chaud pour que l'eau se transforme en vapeur mais la chaleur peut être employée pour bouillir un fluide secondaire. Le fluide secondaire a un point d'ébullition beaucoup plus inférieur que l'eau et est habituellement un composé organique tel que l'iso pentane ou l'isobutane. L'eau géothermique est tirée à côté du fluide secondaire, dans un échangeur de chaleur, chauffant le fluide secondaire et le faisant se transformer en vapeur qui est alors employé pour faire marcher les turbines. L'eau est injectée de nouveau dans la terre pour être réchauffer tandis que le fluide secondaire est re-condensé en un liquide pour la réutilisation. Ce type de centrale ne produit aucune pollution atmosphérique. L’utilisation de l’énergie géothermique En 1999, toute la capacité installée mondiale de l'électricité produite de l'énergie géothermique était juste de 8.000 mégawatts (MW). C'est environ un quart d'un pour cent de toute la capacité produite de l'électricité du monde. Les Etats-Unis expliquent plus d'un tiers de la capacité géothermique dans le monde entier. À partir de 1998, les Etats-Unis ont eu une capacité de presque 3.000 MW. En d’autres mots, approximativement 0.4% de l'électricité produite aux Etats-Unis vient annuellement des sources géothermiques. Il faudrait brûler 60 millions de barils de pétrole pour produire une quantité semblable d'électricité. Les plus grandes centrales géothermiques dans le monde sont situées dans la région de geysers en Californie du nord, aux Etats-Unis. La production a commencé en 1960, tandis que la pression de vapeur et par conséquent la production d'électricité ont diminué depuis 1989, les champs ont toujours eu une capacité de presque 1.100 mégawatts en 1998. Des technologies d'énergie renouvelables, le géothermique est la 3ème plus populaire, après l'hydroélectricité et la biomasse. Tandis que le potentiel de l'énergie géothermique est pratiquement sans limites, elle exige cependant des avances significatives dans les méthodes de génie industriel et la technologie avant que nous puissions atteindre le plein accès.
To give you an idea of the main players in the geothermal energy stakes, the following table on the left details the worldwide installed capacity as of 1999.
L'utilisation directe de l'énergie géothermique pour le chauffage et d'autres buts, a fourni l'équivalent de presque 10.000 mégawatts thermiques, mondial en 1998. La table sur la droite ci-dessus décrit l'utilisation de l'énergie géothermique en unités de mégawatts thermiques par région : Les avantages de l’énergie géothermique Propre – les sources et les usines instantanées émettent la plupart du temps, de la vapeur d'eau tandis que les centrales binaires n'émettent aucun gaz. Elles conservent également les combustibles fossiles non-renouvelables et compensent les émissions de CO2 qui auraient été produites par une centrale conventionnelle produisant une quantité équivalente de l'électricité. N’utilise pas beaucoup de Terre - une centrale géothermique moyenne exige seulement environ 400 mètres carrés de terre. Fiable - les centrales géothermiques peuvent fonctionner 24/24h et ne sont pas affectées par le mauvais temps, de la même manière que les usines solaires ou celles actionnées par le vent. Économique - il y a moins besoin d'importer le pétrole ou d'autres combustibles fossiles pour produire de l'électricité quand vous avez de l'énergie géothermique disponible, et la technologie elle-même peut être vendue à d'autres pays. Peut être utilisée à distance - des centrales peuvent être installées dans les contrées lointaines et donc pour apporter l'électricité aux gens qui sont loin des centres habités. C'est particulièrement utile aux gens dans les pays en voie de développement. Les potentiels inconvénients de l’énergie géothermique Épuisement - les réservoirs géothermiques peuvent être épuisés, quand plus de vapeur ou d'eau chaude est retirée, qu’elles ne peuvent être naturellement renouveler ou artificiellement réinjecté. Une fois qu'il est entièrement épuisé, un réservoir géothermique pourrait prendre des siècles à se renouveler. Émissions d'air - il peut y avoir du sulfure d'hydrogène, du CO2 ou d'autres gaz toxiques, en particulier provenant des centrales sèches de vapeur. Évacuation des déchets - avec quelques centrales, des matières solides dissoutes et la perte toxique peuvent être apportées à la surface avec de l'eau géothermique. Il peut être difficulté de se débarrasser de ces déchets et ils peuvent également endommager l'usine elle-même. Le coût de production de l'électricité grâce à l'énergie géothermique Actuellement le coût de production de l'électricité s'étend de 5 à 8 cents américains par heure de kilowatt (KWH) ; ceci comparé aux 1.5 cent par KWH pour la puissance conventionnelle. De plus nouvelles centrales géothermiques sont souvent plus chères parce qu'elles sont forcées d’utiliser les réservoirs géothermiques qui sont plus profonds et/ou plus froids que les ressources puisées par les autres centrales. Des puits plus profonds doivent être forés afin de produire une quantité équivalente d'électricité produites par les anciennes centrales. Le futur de l’énergie géothermique Il y a des ressources de roches sèches chaudes partout dans le monde, aux profondeurs de 3 à 5 milles. Le futur de l’énergie géothermique est de trouver un moyen d’utiliser ces ressources. Ceci serait accompli par des puits percés dans la roche à deux endroits. Le premier pour injecter de l'eau froide et la faire passer dans la roche pour la chauffer et le second pour la récupérer. Ceci exigerait également un processus pour rendre la roche elle-même plus poreuse, c.-à-d. en la rompant. Une centrale expérimentale utilisant cette roche existe désormais en Angleterre. Il y a également des suggestions d'une énergie provenant directement de la roche fondue qui existe sous la croûte terrestre. Davantage de recherche et développement sont évidemment nécessaires avant que ceci puisse devenir une réalité, mais quand se sera fait, nous aurons accès à une énergie pratiquement illimitée. |