Contrairement à une idée reçue, la géothermie ne sert pas qu'au chauffage, elle permet aussi de produire de l'électricité.
Principe de la géothermie :
La géothermie utilise la chaleur du sous-sol afin de produire de l'énergie. La production d'une centrale géothermique dépend de la chaleur des roches souterraines à un endroit précis, c'est pourquoi la production diffère grandement d'un endroit à un autre. Un forage de 100m fait environ gagner 2 à 3°C.
On distingue trois types de géothermie :
Dans le cadre de ce TPE, seule la géothermie de haute énergie sera développée, car c'est celle avec laquelle il est possible de produire de l'électricité.
Fonctionnement :
Sous terre, à l'intérieur du réservoir géothermal, l'eau est soit présente sous forme de vapeur (on parle alors de vapeur sèche) soit sous forme d'un mélange d'eau liquide et de vapeur d'eau (on parle de vapeur humide).
Il existe différents procédés permettant de produire de l'électricité à partir de la vapeur :
Le cycle indirect à condensation :
La vapeur est pompée du sous-sol et chauffe, en surface, dans l'usine, un tuyau où circule de l'eau froide. Cette eau entraîne par la suite une turbine.
La vapeur ne peut pas être envoyée directement dans la turbine car elle peut être très corrosive.
Les premières centrales géothermiques utilisaient ce procédé, à Larderello en Italie.
Le cycle direct à contre-pression :
La turbine est entraînée soit directement par la vapeur, soit après avoir été séparée de l'eau liquide, ce qui produit de l'électricité. La vapeur est ensuite utilisée pour produire de la chaleur réutilisée dans le réseau de chauffage, on parle alors de cogénération.
Le cycle direct à condensation :
Ce système se base sur le cycle direct à contre-pression, mais au lieu d'expulser la vapeur dans l'air, elle est condensée et évacuée sous forme de liquide. Le rendement électrique est donc amélioré.
Le cycle à vaporisation :
Le fluide extrait, composé de vapeur d'eau et d'eau liquide, est séparé en deux phases :
- La partie liquide est conduite dans un compartiment où sa pression est abaissée afin de la vaporiser. Cette vapeur entraîne une turbine qui produit de l'électricité.
- La vapeur extraite du sous-sol entraîne directement une seconde turbine dans un circuit parallèle.
Le cycle à fluide binaire - ou cycle de Rankine :
Contrairement aux autres cycles, le fluide géothermal est maintenu à l'état liquide et ce, grâce à une pompe placée dans le puits.
Une fois à la surface, il est conduit dans un échangeur de chaleur où une partie de son énergie va être transférée dans un fluide volatil (alcane par exemple). Ce fluide est appelé fluide de travail et est vaporisable à faible température.
Tandis que le fluide géothermal est renvoyé dans le sous-sol, le fluide de travail est vaporisé et envoyé dans une turbine afin de l'actionner. Il est ensuite condensé au contact d'un circuit de refroidissement composé d'eau. Ce liquide est renvoyé dans l'échangeur de chaleur, le cycle recommence.
Cette technologie est utilisée depuis le début des années 1980, mais elle est limitée à de petites puissances, répondant à la demande de zones éloignées ou isolées.
Dans le monde :
L'Islande possède plusieurs installations géothermiques. Il s'agit du pays qui utilise le plus cette source d'énergie pour fabriquer son électricité. En effet, la situation géographique de ce pays au dessus du rift Atlantique offre une forte capacité géothermique aux sous-sols islandais.
Centrale géothermique en Islande
Cependant, la côte ouest des Etats-Unis, la côte est de l'Asie (Chine et Corée) et la Ceinture de feu du pacifique (Japon, nouvelle Zélande?) sont également exploitées.
| Région du monde | Production (MWe) |
|---|---|
| Asie | 3 220 |
| Amérique du Nord | 2 971 |
| Union Européenne | 883 |
| Océanie | 441 |
| Amérique Centrale et du Sud | 416 |
| Autres pays d'Europe | 297 |
| Afrique | 128 |
| Total mondial | 8 536 |
En France :
La France ne possède qu'une seule centrale géothermique produisant beaucoup d'électricité, à Bouillante, en Guadeloupe. Celle-ci est composée de 4 puits, répartis dans 2 centrales. Un projet est en cours d'élaboration au Nord de l'Alsace, à Soultz-sous-Forêts.
Caractéristiques des 2 centrales géothermiques de Bouillante :
Bouillante 1 :
La centrale géothermique de Bouillante (Guadeloupe)
Fonctionnement de la centrale géothermique de Bouillante :
Copyriht (c) A. Nierenberger ; T. Specht ; G. Weyer Janvier 2007.
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