• Géothermie

La géothermie en quelques mots

L'essentiel de la chaleur dégagée par la Terre provient de la radioactivité. C'est l'énergie nucléaire produite par la désintégration de l'uranium, du thorium et du potassium.
Ce flux géothermique est si faible à la surface du globe qu'il ne peut être directement capté et en réalité on exploite la chaleur accumulée, stockée dans certaines parties du sous-sol sous la forme de nappes d'eau.

Cette eau est alors captée au moyen de forages. On véhicule ainsi la chaleur emmagasinée vers la surface. Le flux géothermique est particulièrement intense sur toute la côte ouest de l'Amérique, sur la côte est de l'Asie, ainsi que sur la "ceinture de feu" qui borde l'océan pacifique.

Les caractéristiques du fluide géothermique extrait (température, composition) dépendent de celles de la formation géologique. Il en résulte une multiplicité de techniques et de modes de valorisation. C'est pourquoi on distingue plusieurs types de géothermie et deux filières en fonction des technologies utilisées et de leurs applications.

La filière production d'électricité

Cette filière concerne la géothermie haute énergie. La production d'électricité géothermique consiste à convertir la chaleur des nappes aquifères à haute température (de 150 à 350°C) à l'aide de turboalternateurs.
La première centrale géothermique a été construite en 1904 sur le site de Larderello en Italie.

Etat au niveau mondial

A la fin de l'année 2002, la capacité géothermique installée dans le monde pour la production d'électricité était de 8356 MWe (Mégawatts électriques), en progression de 382 MWe par rapport à 2000 soit une augmentation de 4,8% (EurObserv'ER, août 2003)

Pays	1995	2000	2002
Amérique du Nord	3 570	2 983	2 971
Amériques centrale et du Sud	231	407	416
Total Amérique	3 801	3 390	3 387
Asie	1 979	3 075	3 220
Union européenne	641	805	883
Autres pays d'Europe	81	213	297
Total Europe	722	1 018	1 180
Océanie	286	437	441
Afrique	49	54	128
Total monde	6 837	7 974	8 536

Evolution de la capacité géothermique installée dans le monde pour la production d'électricité en MWe
Source : EurObserv'ER, août 2003

Etat de la géothermie en Europe

En Europe, c'est l'Italie qui est la mieux pourvue en gisements de géothermie haute température. Sa puissance installée est de 810,5 MWe pour unr production de 5 527 Gwh en 2006.

Etat de la géothermie en France

Pour la France, la capacité géothermique du site de bouillante en Guadeloupe est de 16 MWe répartis entre les unités Bouillante 1 (5 MWe) et Bouillante 2 (11 MWe). Cela correspond pour 2005 a une production électrique délivrée sur le réseau EDF de 95,3 GWh. Actuellement, un projet "Bouillante 3" est à l'étude avec une capacité de production envisagée de plusieurs dizaines de MWe (20 à 30 MWe espérés).

La technologie du cycle binaire

Mise au point au début des années 80, le principe de production binaire d'électricité géothermique est d'utiliser l'eau des nappes aquifères pour chauffer un fluide intermédiaire (isobutane, isopentane, ammoniac) dont la propriété est de se vaporiser à une température inférieure à celle de la nappe. Il est donc possible de produire de l'électricité via cette vapeur pour des températures d'eau avoisinant les 100°C. Cette technologie devient l'un des systèmes les plus diffusés dans le monde.

La géothermie basse énergie

Les ressources géothermales dites de "basse énergie" se caractérisent par une température comprise entre 30 et 150 °C. Elles se rencontrent normalement à une profondeur moyenne de 1 000 à 2 500 m dans des formations rocheuses et perméables remplies d'eau, situées principalement dans des bassins sédimentaires de très grandes dimensions. Cependant, certaines nappes sont situées à moins de 100 mètres de profondeur mais leur température n'excède alors guère 30°C. L'eau chaude peut être envoyée directement dans les radiateurs lorsqu'elle est suffisamment pure et à des conditions de températures adéquates, sinon on utilise des pompes à chaleur géothermales (PACG).
On distingue également :

• la géothermie sur nappe, avec deux forages sur une nappe phréatique à 8-10 m de profondeur
• le système rateau : des câbles sont enterrés horizontalement à faible profondeur (0,6 à 1,2 m) pour capter le rayonnement solaire qui chauffe le sol. On estime la surface nécessaire de 1,5 à 2 fois la surface habitable pour chauffer sa maison individuelle, ce qui implique donc un grand terrain.

Enfin, les coûts de fonctionnement sont extrêmement bas : de 0,3 à 0,6 centimes d'euros le kw par h.

Domaines d'applications :
chauffage de logements, de bâtiments (60 à 80°C), serres (30°C), piscicultures (30°C), élevages d'animaux, séchage de produis agricoles, mise hors gel des routes (serpentins d'eau chaude sous le bitume à 30°C), climatisation ou réfrigération... Plus de deux millions de pompes à chaleur géothermale sont utilisées dans 30 pays pour le chauffage et la climatisation de bâtiments.

Centrale géothermique, Philippine
Crédit : Testut, A. (UNESCO)

La géothermie "moyenne énergie"

Elle exploite des gisements d'eau chaude sous pression dont la température est comprise entre 90° et 180°C. Ces gisements peuvent se trouver : dans des contextes géologiques propres à des profondeurs inférieures à 1000 m ou bien dans les bassins sédimentaires entre 2000 et 4000 m.

La géothermie haute énergie

Elle exploite des gisements de vapeur sèche ou humide (mélange eau + vapeur) à des températures supérieures à 150 K, en général à des profondeurs de 1500 m à 3000 m dans des zones de volcanisme ou de frontières de plaques où la géothermie est particulièrement intense. Cette ressource peut parfois se trouver à quelques centaines de mètres dans les zones anomaliques (limites de plaques).
Par exemple, l'usine de Bouillante en Guadeloupe pompe l'eau et la vapeur chauffée à 240°C par le Volcan de la Soufrière pour produire de l'électricité.
 

 

Source : notre-planete.info ©

    

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• Aérothermie 

Aérothermie: Principe d'air chaud et froid

Dans aérothermie, il y a aéro- et -thermie. Pas besoin d'être un linguiste de renommée internationale pour comprendre qu'il est question d'air et de chaleur. Précisément, l'aérothermie est une technique qui permet de récupérer les calories contenues dans l'air. Comment ? Essentiellement de deux façons, l'une coûteuse et l'autre moins. Nous commencerons donc par vous présenter le principe de fonctionnement de ce que l'on appelle le puits canadien (ou puits provençal).

Air chaud l'hiver, air froid l'été

Le principe du puits canadien est relativement simple à comprendre et ne date pas d'hier. En effet, les Romains faisaient déjà appel à cette technique pour modifier la température de leurs habitations. Au fait, il faut savoir que ce système a une double fonction : celle de réchauffer l'hiver et de refroidir l'été. Dans le premier cas on appelle cela un puits canadien (au Canada il fait plus souvent froid que chaud) et un puits provençal dans le second cas (il fait chaud en Provence...). Ceux qui le souhaitent peuvent également le désigner de manière plus savante en utilisant le terme : échangeur d'air géothermique.

Voici comment cela fonctionne : un tuyau est enterré à environ 1,5 - 2 mètres de profondeur. A l'extérieur, le tuyau en question est relié à une prise d'air équipée d'un fi ltre et placée en hauteur (à au moins 1,20 mètres du niveau du sol). L'air extérieur est ainsi capté afi n de circuler dans le circuit enterré, parcours durant lequel il prend la température de la terre qui entoure le tuyau, c'est-à-dire entre 10 et 18°. Ainsi, l'hiver on se trouve en présence d'un air préchauffé et il ne reste plus que 7 ou 8 degrés à chauffer au moyen du système de chauffage de la maison. L'été en revanche, on récupère de l'air à 18°, c'est-à-dire une climatisation naturelle à 18°. Pour plus d'effi cacité, il est vivement conseillé de relier à une ventilation électrique de type VMC, soit directement, soit indirectement, en utilisant l'air de la maison

Pour qui ?

Le système des puits canadiens s'adressent potentiellement à tout le monde, quel que soit le type de chauffage de sa maison et le type de maison que l'on habite mais il est plus que recommandé de se pencher sur la question au moment de la construction ou bien lors de travaux de terrassement. Ce n'est pas qu'il y ait besoin d'une tranchée très large mais il vaut mieux la prévoir suffisamment longue pour assurer une mise en température de l'air correcte. Les maisons bioclimatiques, bien isolées et pour lesquelles les propriétaires se sont questionnés sur les questions d'économies d'énergies sont particulièrement concernées par les puits canadiens. En ce qui concerne les volumes d'air à traiter, il va sans dire que l'efficience d'un puits canadien donnée ne sera pas la même selon la surface et le nombre de pièces concernées. Pour donner son rendement maximum, l'air tempéré du puits canadien devra être distribué dans toutes les pièces de la maison, ce qui n'est pas toujours possible, surtout si l'on habite dans une maison ancienne et qu'aucun réseau de ventilation n'a été installé. En conclusion, ces systèmes se destinent plutôt à des constructions neuves ou récentes.

Quelles précautions ?

Si le système est très performant et très peu coûteux d'un point de vue énergétique, il est indispensable de rappeler certaines mises en gardes concernant notamment la qualité de l'air transporté. Il se trouve en effet que, selon les régions, on trouve dans le sol une évaporation d'un gaz nocif, le radon. Ce gaz est généré de manière parfaitement naturelle par la décomposition d'isotopes particuliers et est présent dans le sol en quantité plus ou moins importante selon les régions, sous forme gazeuse et donc respirable. Sur la carte ci-contre, vous pouvez voir que certains départements français sont davantage exposés aux émissions de gaz Radon que d'autres. Cela ne signifie pas que l'installation d'un puits canadien est impossible mais des précautions supplémentaires doivent être envisagées.
Si vous vous lancez dans la construction de votre puits canadien et que vous utilisez un système de tuyaux enterrés avec ces jonctions, vous risquez des fuites, enfin plus exactement des entrées d'air, justement aux points de jonction. Les conséquences les plus graves peuvent déboucher sur une intoxication sérieuse, voire des cancers. Il existe cependant des moyens de prévenir ce risque. La première chose consiste à ne pas hésiter à investir dans un tube fl exible en rouleau, un peu comme ces gaines rouges qui sont utilisées pour enterrer des câbles. L'extérieur est annelé mais l'intérieur est lisse, ce qui permet une optimisation de la circulation de l'air dans la gaine. Ensuite, si vous possédez une cave ou un soussol, veillez à bien ventiler cet espace. En cas d'utilisation d'une ventilation électrique (également appelée ventilation forcée), il est préférable d'utiliser une VMC à double flux. En effet, avec une ventilation simple flux, on génère une dépression d'air dans la maison en aspirant l'air vicié. Son remplacement est alors effectué soit par l'arrivée du puits canadien, soit, si l'arrivée est fermée, par les éventuelles fuites d'étanchéité de la dalle qui pourraient laisser remonter le gaz nocif.

Comment ventiler ?

L'étude de la ventilation de votre maison est donc indispensable si vous envisagez l'installation d'un puits canadien. Comme nous l'évoquions un peu plus haut, trois possibilités s'offrent à vous. La première consiste à ne pas utiliser de VMC. L'échange d'air se fera alors de manière mécanique et naturelle, ce dont les Romains pouvaient se satisfaire mais pas forcément vous. Seconde option, une installation d'extraction mécanique VMC simple fl ux. La ventilation aspire l'air de la maison pour qu'il puisse être renouvelé. Si vous ouvrez l'arrivée d'air de votre puits canadien, c'est cet air qui sera utilisé plutôt que l'air passant par les filtrations et aérations naturelles. Enfin, un système VMC double flux est plus cher mais idéal car non seulement il aspire l'air à extraire mais en plus, il en souffle en équilibrant une très légère surpression. Cet air insufflé peut naturellement être celui en provenance de votre puits canadien. La surpression ainsi générée évite les remontées par les fuites éventuelles dont nous vous parlions à l'instant et ainsi élimine le risque de charger l'air renouvelé de gaz toxique.

Source : ideesmaison.com ©