http://www.cder.dz/vlib/cder_ft/cder_ft_00014.txt.pdf1 Introduction: La gothermie sintresse ltude des phnomnes thermiques de la terre qui sont lis la formation et la composition du globe (www.wikipidia .org). La terre est chaude. La chaleur terrestre qui se propage travers la crote continentale (appel flux de chaleur) nest pas homogne; le flux de chaleur varie donc dun endroit un autre. En prsence dun flux de chaleur lev les eaux souterraines se rchauffent et se transforment en eau thermale. Les eaux deviennent chaudes et remontent en surface sous diffrentes formes. Ces formes peuvent tres : - Geysers : Dans les pays volcaniques, leau bouillante jaillit la surface sous forme de jets atteignant jusqu 50 m de haut. Exemple : Les geysers dIslande, de Nouvelle-Zlande ou de Californie ; - Fumerolles : Ce sont des fentes partir desquelles des gaz volcaniques, la plupart du temps vapeur deau, schappent vers latmosphre. Exemple: Fumerolles en Italie Larderello ; - Sources thermales : Ce sont des manations d'eau, de vapeur d'eau et d'anhydride carbonique temprature leve. Elles doivent leur origine des manations de vapeur d'eau provenant de zones profondes qui, lorsqu'elles atteignent les couches superficielles, se refroidissent et se condensent, donnant naissance des eaux de tempratures trs leves. (www. http://mendeleiev.cyberscol.qc.ca/chimisterie) Exemple : Les sources thermales du Nord de lAlgrie. Lexploration gothermique sintresse essentiellement dfinir et classer, la source de chaleur, le rservoir gothermique et le fluide gothermique.2 -Types de gisements gothermiques: A travers le monde, il existe trois catgories de gisements gothermiques : - Les gisements gothermiques des zones volcaniques rcentes : Ce type de gisement se caractrise par lexistence en profondeur dune chambre magmatique trs chaude (1300C) (Cristopher, H., Armstead, H., 1978) qui reprsente la source de chaleur naturelle. Cette chambre magmatique cde sa chaleur aux couches gologiques superficielles. Dans ce cas, les eaux sont trs chaudes; elles sont plus adaptes la production dlectricit. Parmi les pays concerns par ce type de gisements, on peu nommer la Nouvelle-Zlande et lIslande - Les gisements des zones de plate forme continentales stables, recouvertes de terrains sdimentaires. Dans ce type de gisement il nexiste pas de source de chaleur particulire en profondeur, mais la chaleur est uniquement due au gradient gothermique. Dans ce cas les rserves sont gnralement trs profondes et leur exploitation ncessite la ralisation de forages. Ce type de gisements est rencontr en France ( les bassins parisien et aquitain) et en Algrie ( le bassin du Sahara septentrional.) - Les gisements gothermiques des zones continentales actives : Dans ce troisime cas, les eaux rsultent de la circulation deau thermale travers les failles et les discontinuits gologiques et arrivent en surface sous forme de sources. On retrouve ce type de gisement en Algrie, travers les diverses sources thermales qui jaillissent au Nord. Exemple : Hammam Bouhadjar Suivant leurs thermalismes, ces gisements gothermiques sont classs en deux types de champs gothermiques : - Les champs hyperthermiques : Concernent la premire catgorie de gisements correspondants aux gisements gothermiques des zones volcaniques rcentes. - Les champs semi-thermiques : Concernent la deuxime et la troisime catgorie de gisements correspondant aux gisements des zones de plate forme continentales stables, recouvertes de terrains sdimentaires et aux gisements gothermiques des zones continentales actives.3- Types de gothermie: Lexploitation de la gothermie dpends du type de gisements et du fluide gothermique existant, ainsi, se distingue trois types de gothermie dans le monde : 3.1 -La gothermie haute nergie: La gothermie haute nergie, exploite les gisements de vapeur sche ou humide (mlange eau et vapeur). Ces gisements se caractrisent par des tempratures suprieures 150C (BRGM, 1978). On rencontre cette gothermie haute nergie dans les rgions volcaniques (volcans) et sismiques (frontires de plaques) ou le gradient gothermique est particulirement lev. La gothermie haute nergie est destine principalement la production dlectricit. La vapeur, qui est puise dans le rservoir gothermique, est dcharge dans une turbine, relie un alternateur pour la production dlectricit. La vapeur sche est directement utilise alors que la vapeur humide qui est plus frquente ncessite lutilisation dun sparateur. Un exemple de ce type de gothermie est donn par la centrale de Bouillante en GuadeloupeFrance. 3.2- La gothermie basse nergie: La gothermie basse nergie se caractrise par une temprature comprise entre 30C et 150 C, elle est rencontre une profondeur moyenne de 1000 2500 m , dans les formations permables remplies deau situes principalement dans les bassins sdimentaires de grandes dimensions. Elle est destine principalement au chauffage urbain et au chauffage de serres. 3.3- La gothermie trs basse nergie: La gothermie trs basse nergie est rencontre de faibles profondeurs (nappes phratiques) ou la temprature est de lordre de 10 30C. Elle est utilise entre autre pour la pisciculture, lhorticulture et le schage de produits agricoles. (Voir Lencyclopdie Wikipidia, 2006 ). 3.4- Gothermie roche chaude sche(HDR): Dautres techniques en gothermie ont t mises, cest la gothermie roche chaude sche ou Hot Dry Rock ou la gothermie HDR (www.ciel.org.). La technique consiste dabord prospecter les cites gothermiques favorables qui sont les sites renfermant des roches sches en profondeur (moins de 6 km), tels que les granites. De l'eau froide sous forte pression est injecte par la suite en profondeur dans des puits ou forages dinjection. Leau largit les fissures dans les massifs rocheux. Elle acquiert ainsi une forte quantit de chaleur, puis elle remonte en surface par un forage production. Avant de re-injecter cette eau dans le forage, ses calories sont rcupres et exploites au niveau dune centrale gothermique. Le circuit ainsi form peut produire une importante quantit dnergie gothermique. Depuis vingt cinq ans, plusieurs projets de recherches sont mens dans ce domaine surtout aux Etas-Uni, au Japon et en Europe. Parmi ces projets, celui de lunion europenne, il est destin la cration dune centrale gothermique Soultz-sous-forts (Alsace France). Cependant dautres progrs dans lexploitation restent accomplir pour matriser ce type de gisement qui peut reprsenter lessentiel du potentiel gothermique dans le monde compte tenu du fait de la grande rpartition de roches chaudes en profondeur.4- Forage gothermique: Lexploitation de la gothermie ncessite lexistence en profondeur de la terre de deux paramtres importants la chaleur et leau. En effet cest leau qui permet de vhiculer cette chaleur profonde en surface. Leau contenue dans les rservoirs gothermiques est remonte la surface grce un forage ; le plus frquent est le forage Rotary (BRGM, 1978) Si la pression dans le gisement est insuffisance pour que le forage soit artsien, la production peut stablir par lintermdiaire dune pompe. Une fois leau gothermale utilise, elle est soit rejete dans lenvironnement si leau nest pas sale. Dans le cas contraire, elle est rinjecte dans la nappe dorigine laide dun puits de r-injection. Le forage rotary ncessite l'emploi d'un fluide de forage prpar sur le chantier. Dans le cas de la circulation directe, le fluide est inject en continu sous pression dans les tiges creuses de la ligne de sonde, il sort par les vents de loutil et remonte la surface dans l'espace annulaire (entre les tiges et les parois du trou). (Jay F.K., Richard G.B., Ken F., Dennis G. Elliot Z., 1979). Avantages : - La profondeur du forage peut tre trs importante, pendant lexcution de celui ci , il ny a pas de perturbation par les terrains peu stables ou plastiques, sous rserve de l'utilisation d'un fluide de forage adapt. - Ce systme permet un bon contrle des paramtres de forage (poids de l'outil, vitesse de rotation, qualit de la boue, dbit d'injection de la boue) en fonction des terrains traverser. - Le forage rotary entrane une consolidation des parois en terrains meubles par dpt d'un cake.5- La gothermie dans le monde:Les applications: La plus ancienne application des sources thermales est la balnothrapie. Elle fut utilise par les grecs, les turques, les romainsetc. La plus importante exploitation de la gothermie est dans le domaine de la production dlectricit. En 1904, le prince Piero Ginori Conti promu cette industrie pour la premire fois dans le monde Larderello en Italie. Cest donc grce lItalie quun lan considrable dans le domaine de lexploitation de lnergie gothermique a t accompli. Aprs un demi-sicle, la nouvelle Zlande commena alors la production de lnergie gothermique; suivie par la suite, par les Etas Unis en Californie notamment et Sans Francisco en particulier. Depuis, bien dautres pays ont leurs tours investis dans ce domaine, cest le cas du Japon, du Mexique, du Salvador, de lIslande et de la Turquie. Les utilisations de la gothermie dans le monde sont nombreuses. Elles sont rsumes dans le tableau 1 suivant (diagramme de Lindal ) : Tableau 1: Les utilisations de la gothermie travers le monde.T(C)Domaines dutilisation

200

Production dlectricit par la mthode conventionnelle

190Rfrigration par absorption

180Prparation de pte papier

170Fabrication deau lourde

160Schage de poisson, schage de bois

150Fabrication dalumine

140Schage de produits agricoles

130Evaporation

Production dlectricit par cycle binaire

120Production deau douce par distillation

110Production deau douce par distillation

100Schage de lgumes

90Dshydratation

80chauffage de serres Chauffage urbain

70Rfrigration

60Elevage danimaux

50Balnothrapie

40Chauffage de sols

30Piscine, fermentation

Les eaux gothermales sont essentiellement utilises dans la production d`nergie et des minrauxEnergie:

2 -La capacit nergtique: La gothermie est une source dnergie renouvelable qui produit deux types dnergies, lnergie lectrique et lnergie calorifique. Sur le plan exploitation, elle est classe troisime dans le monde aprs la biomasse et lhydraulique. Aujourdhui, elle reprsente 3 % de la production nergtique mondiale dont 0.4 % dans lnergie lectrique. Lnergie gothermique est aujourdhui utilise dans plus de soixante pays, mais cependant elle est particulirement dveloppe dans certains pays seulement comme les Etats-Unis, le Japon, l'Islande, la Nouvelle-Zlande, les Antilles franaises et la Suisse. LIslande tant un pays volcanique, il est par consquent trs riche en eau thermale. Aujourd'hui ce pays satisfait pratiquement la totalit de ces besoins en chaleur et en lectricit partir de lnergie gothermique. Un trs bon exemple est donn aussi par les philippines qui produit 21.5% de son nergie lectrique partir de la gothermie. Afin de rentabiliser ce type de gisements il faut surtout une bonne tude dintrt conomique qui concerne tous les aspects, tels que, le cot des installations gothermiques, quantit de calorie fournie, transformation des calories en nergieetc. (www.wikipidia.org)

Tableau 2 : Evolution de la capacit gothermique installe dans le monde pour la production d'lectricit en MWe (EurObserv'ER, aot 2003)

Pays199520002002

Amrique du Nord3 5702 9832 971

Amriques centrale et du Sud231407416

Total Amrique3 8013 3903 387

Asie1 9793 0753 220

Union europenne641805883

Autres pays d'Europe81213297

Total Europe7221 0181 180

Ocanie286437441

Afrique4954128

Total monde6 8377 9748 536

Tab3:l`utilisation de l`energie gothermale dans le monde en 1994,par paysa

Pays

Production lectriqueUtilisation directe

energy(MW)Utilisation annuelle(GW.h)energy(MW)Utilisation annuelle (GW.h)

ChineCosta RicaEl SalvadorFranceGeorgieHongrieIslandeIndonsieItalieJaponKenyaMacdoineMexicoNouvelle ZlandeNicaraguaPhilippinesPologneRoumaniFederation de RussieSerbieSlovaquieSwisseTunisieTurquieEtats-UnitsAutres pays

Total

28601054

5030962629945

753286701051

211

202817

65439844741924

265104834171722348

58772193?5470

?25

6816491740

379522143

4562456381443

7028264

6313721080100110901401874329

90475527

2006213627955878

142741837

20676567366050224378855238591935

33514

a: de fridleifsson(1996)