La géothermie

Philippe LAPLAIGEAmiens, 9 octobre 2008

SOMMAIRESOMMAIRE

La géothermie Rappel de quelques définitions de base

Description des différentes filièresLa production d’électricitéLa production de chaleur

Développement de la géothermie – Objectifs et mesures d’accompagnement

LA GEOTHERMIELA GEOTHERMIE

Quelques définitions de base

Toutes les énergies renouvelables ne sont pas issues du soleil …

La présence de cette chaleur s’appréhende par la notion de

gradient géothermique

Deux grandes catégories

• Les énergies issues du soleil

énergies solaires, éolien, hydraulique, bioressources, …

• La chaleur de la Terre

La géothermie est la valorisation de la chaleur de la Terre

La température augmente avec la profondeurLa température augmente avec la profondeur

1 000

2 000

3 000

50 100 150 200Température (°C)

Profondeur (m)

G = 10 °C/100 m

G = 3 °C/100 m

G = 2 °C/100 m

1 600

Le gradient géothermique moyen est de 3,3 °C/100 m, mais il peut être variable selon les zones considérées

Profils de température en fonction de la profondeur selon plusieurs valeurs du gradient géothermal

La chaleur de la TerreLa chaleur de la Terre

Origine de la chaleur de la terre :Elle provient pour l’essentiel (pour

90%) de la radioactivité naturelle croûte terrestre

+ Echanges thermiques zones

internes (1 000 à 4 300°C)

Flux de chaleur géothermal (60 W/m2 – soit 7 000 fois moins que flux solaire)

La chaleur de la terreLa chaleur de la terre

Energie locale, disponible partout

Indépendante des conditions climatiques

Exploitable grâce à une multitude de

techniques

Géothermie : définitionGéothermie : définition

Cependant, proche de la surface, la chaleur présente dans le sous-sol est plutôt de la chaleur stockée liée au rayonnement solaire et aux précipitations ; l’influence du flux géothermal y est moindre.

Par convention, il est admis toutefois que la géothermie reste la valorisation de la chaleur présente dans le sous-sol quel qu’en soit l’origine.

La géothermieLa géothermie

On distingue On distingue deuxdeux grands domaines grands domaines d’applicationd’application

• La production d’électricité

• La production de chaleur

La production d’électricitéLa production d’électricité

Gisement haute énergie et vapeur géothermaleGisement haute énergie et vapeur géothermale

Représentation schématique d’un système

haute énergie

Largage de vapeur géothermale lors de tests de puits

Production d’électricitéProduction d’électricité

Début en 1904 à LARDERELLO en Toscane Essor industriel à partir des années 60 Environ 10 000 MW installés En 3ème place après l’hydroélectricité et la biomasse Activité présente dans une trentaine de pays (USA,

Indonésie, Philippines, Mexique, Japon, Islande, Italie, …)

Puissances unitaires de quelques centaines de kW à quelques dizaines de MW

La production d’électricitéLa production d’électricité(situation en France)(situation en France)

La Guadeloupe La baie de Bouillante

Géothermie production d’électricitéGéothermie production d’électricité

Centrale géothermique de Bouillante

Schéma de principe

LA PRODUCTION DE CHALEUR LA PRODUCTION DE CHALEUR GEOTHERMALEGEOTHERMALE

La production de chaleur géothermaleLa production de chaleur géothermale

Activité présente dans une cinquantaine de pays,

2ème source de production de chaleur par énergie renouvelable dans le monde , après le bois-énergie,

La France, pays leader dans le domaine,

Une très grande diversité de techniques utilisables

Une multitude de techniques disponibles

Les puits canadiens ou provençauxLes puits canadiens ou provençaux

Techniques de préchauffage ou de rafraîchissement

La géothermie des pompes à chaleur sur La géothermie des pompes à chaleur sur capteurs enterréscapteurs enterrés

La géothermie des pompes à chaleur sur La géothermie des pompes à chaleur sur capteurs enterréscapteurs enterrés

Capteurs horizontaux Capteurs verticaux

Les champs de sondes géothermiquesLes champs de sondes géothermiques

Les fondations thermoactivesLes fondations thermoactives

Les fondations géothermiquesLes fondations géothermiques 

 

Détail de l’armature d’un pieu énergétique

Schéma d’un bâtiment construit sur pieux

énergétiques

Les pompes à chaleur sur eau de nappeLes pompes à chaleur sur eau de nappe

Schéma de principe d’une pompe à chaleur sur eau de nappe

Pompe à chaleur sur nappe d’eau souterraine

Les 16 000 m2 de la CAF de Lyon sont chauffés à l'aide de deux pompes à chaleur sur eau de nappe

Les réseaux de chaleur géothermiquesLes réseaux de chaleur géothermiques

1 000 m

2 000 m

 

Les réseaux de chaleur géothermiquesLes réseaux de chaleur géothermiques

La géothermie des réseaux de chaleur

Autres usagesAutres usages

Chauffage de serres Chauffage de bassins de pisciculture

Production de chaleur géothermale

Géothermie domestique (géothermie des PAC sur capteurs enterrés horizontaux et verticaux)

Géothermie intermédiaire (géothermie des PAC sur aquifères superficiels ou sur champ de sondes pour le tertiaire et le résidentiel collectif)

Géothermie des aquifères profonds (géothermie des réseaux de chaleur urbains)

La géothermie en FranceLa géothermie en France

(Situation et objectifs)(Situation et objectifs)

Situation des énergies renouvelables en France (1)Situation des énergies renouvelables en France (1)

 Filières  

 Contribution

relative 

Bois et déchets de bois env. 72,5%

Déchets urbains solides (UIOM) env. 16,5%

Biogaz de décharge et méthanisation et biocarburants

env. 6,5%

Géothermie et pompes à chaleur géothermiques

env. 3,5%

Solaire thermique 0,05%

Les renouvelables thermiques en France en 2004

Chiffres-clés

• 4,5% de l’énergie consommée en 2004

• soit 12,7 Mtep

Situation des énergies renouvelables en France (2)Situation des énergies renouvelables en France (2)

 Filières 

   Contribution relative 

Hydraulique 93,7%

Déchets urbains solides (UIOM) 2,9%

Bois et déchets de bois 2.4%

Biogaz de décharge et méthanisation 0,43%

Eolien 0,85%

Géothermie 0,032%

Solaire photovoltaïque 0,0015%

Les énergies renouvelables électriques en France en 2004 (15% soit 5,7 Mtep)

Filières Situation 2006

Situation 2020

BIOMASSE dont Bois individuelBâtiments et réseaux de chaleur

8 8007 400200

15 0007 4002 000

GEOTHERMIE 230 1 300

POMPES A CHALEUR (hors capteurs enterrés) 150 1 050

SOLAIRE THERMIQUE 20 927

UIOM ET BOIS DIB 400 900

BIOGAZ 55 555

TOTAL 9 662 19 682

Contributions en ktep enr mobilisées

Enjeux Grenelle chaleur renouvelable

Contributions attendues des différentes formes de géothermie (production thermique)

2005 2010 2020

Géothermie des aquifères profonds

130 ktep 185 ktep 500 ktep

Géothermie des aquifères superficiels et des champs de sondes

50 ktep 75 ktep 250 ktep

Géothermie domestique (PAC sur capteurs enterrés)

48 ktep 185 ktep 550 ktep

TOTAL 226 ktep 445 ktep 1 300 ktep

Accompagnement de l’ADEME

Les actions d’accompagnement sont multiples et variées :

• Aides financières aux études et aux investissements

Opérations de démonstration, opérations exemplaires, opérations de diffusion – création d’un fonds chaleur renouvelable à partir du 1er janvier 2009 – soutien à la R&D

• Soutien à la structuration de l’offre professionnelle

(démarches QUALIPAC, QUALIFORAGE , NF PAC)

• Prise en garantie des risques géologiques et miniers

(Fonds de garantie géothermie, Fonds AQUAPAC)

• Actions de communication (Site Web geothermie-perspectives.fr, publication d’une lettre d’information trimestrielle, participations à colloques et séminaires, journées techniques…)

• Centre technique (assistance aux professionnels) – actions de R&D, plate-forme d’essais sur les capteurs enterrés, création d’outils (ex. SIG sur les ressources superficielles),

• Actions de formation (existence d’un module pour le montage de projets de PAC sur nappe ou sur champs de sondes)

• Editions (guides techniques, DVD, brochure de vulgarisation, …)

Partenariat actif avec le BRGM

Merci de votre attention