Ressources mondiales en énergie géothermique

A quoi correspond exactement l’énergie géothermique ?

L’énergie géothermique provient de la chaleur naturelle de la planète, essentiellement due à la désintégration des isotopes d’uranium, de thorium et de potassium naturellement radioactifs. A la base de la croûte continentale, les températures sont censées aller de 200 à 1000°C et la chaleur est transférée vers la surface essentiellement par conduction. Dans certaines zones, la chaleur se rapproche de la surface notamment du fait de l’intrusion de magma fondu venu des profondeurs, d’un flux thermique de surface dû à une fine croûte ou de la montée des eaux souterraines qui ont été chauffées. Ces zones se trouvent généralement à proximité de plaques tectoniques ou dans des régions montagneuses. Les systèmes géothermiques exploitables peuvent en gros être répartis entre les champs haute température (>180°C), où une activité volcanique se produit, et les champs basse température (<180°C).

Quel est le potentiel de cette énergie géothermique ?

Seule une fraction de l’énergie thermique de la planète peut être utilisée dans des zones où les conditions géologiques permettent à un vecteur (l’eau sous forme liquide ou de vapeur) de « transférer » la chaleur des zones chaudes profondes à la surface ou à proximité de cette dernière. En général, les ressources qui ont une température supérieure à 150˚C sont utilisées pour la production d’électricité et les ressources dont la température est inférieure à 150˚C pour chauffer / refroidir de façon directe. Les températures ambiantes comprises entre 5 et 30˚C peuvent être utilisées par des pompes à chaleur, qui permettent à la fois de chauffer et de refroidir.

On considère que les ressources géothermiques peuvent représenter jusqu’à 8,3% de la production mondiale totale d’électricité, soit approvisionner 17% de la population mondiale. Trente-neuf pays (situés essentiellement en Afrique, en Amérique centrale/du Sud et dans le Pacifique) pourraient potentiellement couvrir 100% de leurs besoins en électricité grâce aux ressources géothermiques.

Quelle est la quantité d’énergie produite par le biais des sources géothermiques ?

Fin 2008, la capacité installée de production d’électricité à partir de sources géothermiques représentait plus de 63 000 GWh/an et l’utilisation pour le chauffage direct environ 120000 GWh. Entre 2008 et 2013, la croissance annuelle de la production d’énergie s’est élevée à 3,8% pour la production d’électricité et à environ 10% pour l’utilisation directe (y compris les pompes à chaleur géothermique). L’énergie produite par les pompes à chaleur géothermique a augmenté de 20% par an au cours de la même période. La faible croissance de la production d’électricité a été essentiellement due au prix bas du gaz naturel, son principal concurrent.

L’énergie géothermique est-elle compétitive sur le plan économique ?

Le financement est un facteur essentiel dans l’économie de tout projet, les principaux frais d’exploitation annuels étant les frais liés à la création de l’infrastructure, qui peuvent aller jusqu’à 75% pour de nouveaux projets de réseau d’énergie géothermique. Compte tenu de la hausse des prix des carburants fossiles et des limites prévues pour les émissions de gaz à effet de serre, le développement de l’énergie géothermique est devenu plus compétitif, en tant que source d’énergie « écologique » et renouvelable. Les risques liés à son développement sont élevés et la prévision de la qualité d’une ressource nécessite d’investir dans des essais sur les puits et les forages.

Quelles sont les principales techniques utilisées pour exploiter l’énergie géothermique ?

Il existe trois grandes techniques :

1. La production d’électricité Une ressource à vapeur dominante (à vapeur sèche) peut être utilisée directement pour faire tourner un turbogénérateur conçu pour produire de l’électricité, mais est influencée par les coûts de forage et de l’infrastructure.
2. L’utilisation directe Les ressources en énergie géothermique pour des projets d’utilisation directe dans des conditions de température basse à intermédiaire peuvent couvrir jusqu’à 80 à 90% de la demande annuelle de chauffage ou de refroidissement et existent dans au moins 80 pays à des profondeurs de forage économiques.
3. Les pompes à chaleur géothermique, qui utilisent la température relativement stable de la planète à proximité de la surface pour chauffer, refroidir ou approvisionner en eau chaude les habitations, les écoles et d’autres bâtiments.

Comment renforcer l’efficacité des systèmes géothermiques ?

Les systèmes géothermiques peuvent être améliorés grâce à une technique également utilisée pour l’extraction de gaz de schiste : la fracturation hydraulique. Le principe est simple : dans les nappes souterraines profondes, où les températures sont suffisamment élevées pour produire de l’énergie (150-200°C), un vaste réseau de fractures est créé et l’eau en provenance des puits profonds et/ou l’eau froide issue de la surface est transportée dans ce réservoir profond à l’aide de puits de production et d’injection, puis récupérée sous la forme de vapeur/d’eau chaude. Plusieurs projets expérimentaux en la matière sont en cours. La méthode des centrales de cogénération a également rendu les ressources basse température et le forage profond plus économiques.

La production d’énergie géothermique est-elle durable ?

L’énergie extraite de la ressource est constamment remplacée par des quantités plus grandes d’énergie sur des échelles de temps semblables à celles nécessaires pour l’extraction de l’énergie. Le niveau des émissions de CO₂ issues de la production d’électricité varie, mais est bien inférieur à celui des centrales à carburant fossile.

L’élimination du sulfure d’hydrogène rejeté par les centrales géothermiques est obligatoire aux États-Unis et en Italie et, la concentration d’autres gaz étant en général sans danger, ils peuvent être évacués dans l’atmosphère. Selon les conditions géologiques des différents champs, les fluides géothermiques peuvent également contenir une quantité variable de substances chimiques, mais la plupart sont concentrées dans les eaux usées qui sont régulièrement ré-injectées dans les trous de forage, et ne sont donc pas rejetées dans l’environnement.