Produire de l’électricité grâce à la chaleur de la Terre ? C’est le principe de la géothermie. Les centrales géothermiques exploitent l’eau chaude ou la vapeur emprisonnée dans la croûte terrestre, parfois à plus d’un kilomètre de profondeur. Elles utilisent ensuite un cycle ingénieux pour transformer cette chaleur naturelle en énergie propre. Voici comment ça marche.
Une source de chaleur cachée sous nos pieds
La géothermie repose sur une évidence physique : plus on creuse sous la surface, plus la température augmente. En moyenne, elle gagne entre 25 et 30 °C tous les kilomètres de profondeur. Cette chaleur provient de deux sources :
- La chaleur résiduelle de la formation de la Terre.
- La désintégration naturelle de certains éléments radioactifs dans les roches.
Dans certaines zones, la chaleur remonte plus facilement à cause de la géologie locale. C’est le cas près des failles tectoniques, des volcans, ou dans les régions où la croûte est plus fine. L’eau présente dans ces zones peut atteindre l’état bouillant à plusieurs centaines de mètres de profondeur.
La première étape : localiser la ressource
Toutes les régions ne sont pas égales pour la production d’électricité à partir de la chaleur géothermique. Les conditions d’utilisation idéales se trouvent là où l’eau chaude ou la vapeur sont facilement accessibles et suffisamment chaudes.
Des études géologiques et géophysiques permettent d’identifier ces réservoirs naturels. Les experts mesurent la température, la composition de l’eau, la pression et la perméabilité des roches.
Le forage : atteindre la chaleur
Une fois la ressource identifiée, il faut la capter. On fore un ou plusieurs puits de production qui peuvent descendre à plus d’un kilomètre, parfois à plusieurs kilomètres de profondeur selon les conditions.
À travers ces puits, l’eau chaude ou la vapeur sous haute pression remontent naturellement à la surface ou sont pompées. Plus la température est élevée, plus la conversion en électricité est efficace.
Le forage est une étape coûteuse et délicate. Il doit être précis pour atteindre le réservoir sans le perturber, et il faut isoler parfaitement les conduits pour éviter les pertes de chaleur.
Comment une centrale géothermique produit de l’électricité
Une centrale géothermique fonctionne sur le même principe de base qu’une centrale thermique classique : on utilise une source chaude pour produire de la vapeur qui entraîne une turbine.
Voici les étapes :
- Captage → L’eau chaude ou la vapeur est extraite du sous-sol par le puits de production.
- Transfert → Un échangeur de chaleur récupère la chaleur du fluide géothermique sans le mélanger à l’eau du circuit secondaire.
- Conversion → La chaleur transforme un autre fluide en vapeur.
- Production → La vapeur entraîne la turbine reliée au générateur, ce qui produit de l’électricité.
- Réinjection → L’eau refroidie est renvoyée dans le sol par un puits d’injection.
Ce système en boucle permet de maintenir la pression et de préserver le réservoir sur le long terme.
Les trois grands types de centrales géothermiques
Il existe trois approches principales pour exploiter la chaleur du sous-sol :
Les centrales à vapeur sèche
C’est la technologie la plus ancienne. La vapeur sort directement du puits et va faire tourner la turbine. Cette méthode nécessite des conditions d’utilisation très spécifiques : de la vapeur naturelle à plus de 150 °C.
Les centrales à cycle flash
Ici, l’eau chaude à haute pression est amenée dans une cuve à basse pression. Cette différence de pression la transforme instantanément en vapeur, qui alimente la turbine.
Les centrales à cycle binaire
Plus modernes, elles permettent d’utiliser des ressources à température plus modérée (dès 57 °C). L’eau chaude géothermique chauffe un fluide secondaire à faible point d’ébullition dans un échangeur de chaleur. Ce fluide devient vapeur et fait tourner la turbine.
Les centrales à cycle binaire sont aujourd’hui les plus construites dans le monde, car elles s’adaptent à plus de sites.
La géothermie ne sert pas qu’à produire de l’électricité
L’utilisation de la chaleur géothermique ne se limite pas aux turbines. Grâce à une pompe à chaleur géothermique, on peut chauffer ou refroidir un bâtiment en exploitant la température stable du sol, même à quelques mètres de profondeur.
Les applications sont nombreuses :
- Chauffage urbain
- Serres agricoles
- Piscines thermales
- Dégivrage de routes
En Islande, par exemple, les trottoirs de Reykjavik sont chauffés par la géothermie pour éviter la neige et le verglas.
Les avantages et les limites des centrales géothermiques
✅Avantages :
- Production continue, 24h/24.
- Très faibles émissions de CO₂.
- Pas besoin d’importer de combustibles.
- Bonne durée de vie des installations.
❌Limites :
- Sites exploitables limités géographiquement.
- Investissement initial élevé.
- Risque de refroidissement local si la réinjection n’est pas bien gérée.
- Présence possible de gaz comme le sulfure d’hydrogène.
Exemple : la centrale géothermique de Bouillante en Guadeloupe
La centrale géothermique de Bouillante est l’un des rares sites géothermiques de la région Caraïbe. Elle exploite une ressource exceptionnelle : une eau bouillante à plus de 250 °C captée à environ 300 à 400 mètres de profondeur.
Cette eau passe par un échangeur de chaleur, chauffe un fluide secondaire, qui entraîne la turbine et produit de l’électricité. La centrale couvre une part importante de la consommation électrique de la Basse-Terre.
Le site est aussi un exemple de bonne gestion, avec une réinjection maîtrisée et un impact environnemental limité.
Quel futur pour la géothermie ?
Avec les progrès technologiques, on peut envisager de forer plus profond et de créer des réservoirs artificiels grâce aux systèmes géothermiques stimulés (EGS). Cela permettrait de développer la géothermie dans des zones où les conditions d’utilisation actuelles ne sont pas réunies.
L’objectif : produire plus d’électricité propre, partout dans le monde, même loin des zones volcaniques.
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