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Synthèse géothermie

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Synthèse sur l'utilisation de la géothermie dans les habitations

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Synthèse géothermie

  1. 1. L’énergie géothermique Dans le noyau terrestre se produisent en permanence des réactions de fusion thermonucléaire qui dégagent de fortes quantités de chaleur. Cette chaleur se diffuse dans le manteau et dans la croûte terrestre, diminuant à mesure qu’on s’en éloigne d’environ 4°C tous les 100 m (gradient géothermique). C’est cette ressource gratuite et inépuisable qu’exploite l’énergie géothermique. I. Tour d’horizon des modes d’exploitation et des technologies ► Fluide frigorigène : 1) Modes d’exploitation matériau fluide ayant la On peut exploiter l’énergie du sol de 2 manières : particularité de conduire - en récupérant la chaleur du sol à faible profondeur (14°C) les calories (il s’évapore à au moyen d’un serpentin dans lequel circule un faible température et se fluide frigorigène (pompe à chaleur). liquéfie sous basse - en prélevant de l’eau plus ou moins chaude dans des pression en libérant sa aquifères ou des nappes phréatiques (entre 12 et 100°C) au chaleur). moyen d’un double forage qui permet de prélever puis de ► Aquifère : réinjecter l’eau pour garder une pression et une température nappe phréatique constantes dans un temps donné. profonde datant de plusieurs millions 2) Technologies d’années et ne se a) chaleur sèche remplissant plus On utilise 2 technologies différentes : - le système dit « à détente directe » (fig 1): dans un serpentin en circuit fermé circule un fluide frigorigène qui capte la chaleur dans le sol du jardin et la restitue sous le plancher de la maison (nécessite un plancher chauffant). Cette technologie permet un bon rendement pour une surface de captage réduite. - le système « eau glycolée / eau » (fig 2) : il compte 3 serpentins en circuit fermé, deux hydrauliques, à l’intérieur et à l’extérieur de la maison et un troisième qui sert d’échangeur entre les deux autres. Cette technologie permet d’utiliser des capteurs verticaux et des radiateurs déjàFig 1 http://www.geothermie.net/ existants mais on doit enfouir plus profondément les capteurs. Ces deux systèmes fonctionnent avec deux modes de captage : - horizontal : un serpentin vertical est enterré entre 0.80 et 1.50 m dans le sol du jardin (il capte d’avantage la chaleur solaire que géothermique) Fig 2 http://www.geothermie-perspectives.fr/ Licence Creative Commons BY-NC-SA – La Gazette/Arle Uein
  2. 2. - vertical : un puits (dit artésien) dans lequel circule le fluide est foré entre 70 et 100 m deprofondeur. Ils permettent de chauffer un maison individuelle, des logement collectifs, un ballond’eau chaude, une piscine et même de climatiser, en inversant le sens de passage du fluide(seulement pour la détente directe : les calories de la maison sont relarguées dans le sol).b) captage d’eauL’eau est prélevée au moyen d’un doublet géothermique : il s’agit de deux forages dont laprélève l’eau et l’autre la réinjecte. Leur distance est calculée pour que la nappe d’eau soitexploitable pendant environ 30 ans sans baisse de température (- 4 °C tous les 10 ans).Suivant la température de l’eau, on distingue :- la géothermie haute énergie (150 à 320 °C) : à cette température, l’eau est souvent encoreliquide en raison des fortes pressions (à 221 bars, elle reste liquide jusqu’à 374 °C). Elle estcaptée et sert à entraîner des turbines qui produisent de l’électricité. On ne peut l’exploiter quedans des régions volcaniques et à grandes profondeurs aumoyen de centrales.- la géothermie moyenne énergie (90 à 150°C) :identique à celle haute énergie, à l’exception que lapression de la vapeur n’est pas suffisante pour obtenir unbon rendement, l’eau ne sert donc qu’à chauffer un fluidefrigorigène et c’est ce fluide qui entraîne les turbines- la géothermie basse énergie (50 à 90°C) : l’eauprélevée chauffe un fluide frigorigène qui est portéjusqu’aux habitations, dans un rayon de quelques kmseulement (non pour des raisons techniques maiséconomiques), pour le chauffage. Elle utilise le mêmeprincipe que la chaleur sèche : le serpentin extérieur estFig 3 http://www.hb-climatec.fr/remplacé par le captage (fig 3).- la géothermie très basse énergie (12 à 50°C) : efficace seulement pour un chauffageindividuel, elle fonctionne selon le même principe que la géothermie basse énergie (fig 3).II. Restrictions – inconvénients Les installations géothermiques basées sur l’énergie sèche ne peuvent être exploitéesque si la nature du sol convient. Les sols favorables sont les bassins sédimentaires, les zonesvolcaniques, les régions plissées ou faillées (présence de sources thermales), et les régions ausol cristallin non fracturé (roches chaudes et sèches). En France, même dans les zonesfavorables, on estime que 90 % des besoins en chauffage pourraient être couverts par les deuxtypes de géothermie. D’autre part, les capteurs horizontaux (énergie sèche) doivent couvrirune surface équivalente à 150 % (en moyenne) de la surface à chauffer.III. Consommation d’énergie – pollution - rendement La pose de ces systèmes (quels qu’ils soient) nécessite le recours à des moyenssouvent polluants. Néanmoins, une installation géothermique ne produit aucune émission de Licence Creative Commons BY-NC-SA – La Gazette/Arle Uein
  3. 3. CO2 et son entretien reste limité. Dans le cas d’une exploitation domestique individuelle,pour 1kW consommé par le détendeur et le compresseur, 3 à 4 kW de chaleur sont produits.IV. PrixEn France, pour une maison de 130 m2, un système complet de chauffage géothermique parcapteurs horizontaux coûte environ 15 000 € à l’achat et à la pose auxquels il faut ajouter lecoût du terrassement (1 500 € ; 140 € pour des capteurs verticaux), mais l’Etat accorde uncrédit d’impôts sur les travaux et l’on réalise des économies d’électricité substantielles(diminution de 75 % d’un budget chauffage tout électrique). Le chauffage d’une résidenceindividuelle de 180m2 isolée selon les normes en vigueur revient à environ 2.74 € par m2/an.V. Historique – Statistiques - Avenir La première centrale géothermique date de 1902 et a été construite à Larderello, enItalie. Depuis 1950, le choix du tout pétrole a conduit à négliger la géothermie. Et lorsqu’ons’est rendu compte des limites du pétrole, on a choisi l’énergie nucléaire. La géothermie serépand néanmoins depuis 1985. Le nombre de logements équipés en France est passé de 1700 en 1997 à 150 000 en2000, alors que le chauffage représente 75 % de la consommation d’énergie des particuliers.Ce progrès a permis d’évite le rejet de 700 000 t de CO2 par an, soit 1% des émissions de laFrance. La géothermie couvre aujourd’hui 0.2 % des besoins français en énergie soit 400MW. Dans le monde, il existe 50 centrales géothermiques, pour une production annuelle deplus de 8 300 MW. L’énergie géothermique peut, sans problème, être exploitée dans des centrales maisl’énergie produite doit être utilisée à proximité. On estime que d’ici 2010, on produira 14 633MW grâce à la géothermie dans le monde. Couplée avec d’autres énergies renouvelables, ellepermet de rendre une maison indépendante dans sa production d’énergie, et qui sait, de sedébarrasser peut-être un jour du nucléaire. Licence Creative Commons BY-NC-SA – La Gazette/Arle Uein

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