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1. Université Mostefa Benboulaid Batna 2 C U B
Faculté : Science et technologie
Département : Électrotechnique
Branche : 2éme Master énergie renouvelable en Électrotechnique
Module : TP Maintenance et fiabilité des systèmes à énergies renouvelables
Titre de Projet :
la centrale géothermique
Préparer par : Encadré Par :
* Cheriet Chahine gharbi * F,Mazouz
*Djamel boukalkoul
Année universitaire : 2022/2023

2. 1
1/ Introduction Générale :
La géothermie est la deuxième source de production d'électricité dans le monde, mais c'est aussi une source de production de chaleur
utilisée pour le chauffage urbain, de serre et la pisciculture. La désintégration des éléments radioactifs et la dissipation de l'énergie
primitive sont les deux phénomènes principaux à l'origine de la chaleur rencontrée dans la croûte terrestre. Il existe différents types de
gisements géothermaux classés suivant leur énergie et répartis dans le monde entier. Les utilisations sont nombreuses et variées. La
géothermie se caractérise par son développement relativement récent et par une technologie largement inspirée au départ de l'énergie
pétrolière. La géothermie s'intéresse à l'étude des phénomènes thermiques de la terre qui sont liés à la formation et à la composition du
globe .
L'énergie produite par les centrales géothermiques est considérée comme une source d'énergie renouvelable. Les réservoirs
géothermiques se trouvent dans les régions volcaniques actives et peuvent utiliser leur chaleur pour produire de l'électricité sans
limitation de temps. En ne produisant aucune émission ni aucun déchet nocif, les centrales géothermiques réduisent les problèmes
environnementaux et économiques.
2/ Définition :
Une centrale géothermique est une installation qui produit de l'électricité en utilisant
l'énergie thermique des roches souterraines. Cette source d'énergie peut être localisée
n'importe où dans le monde, même dans les pays les plus froids, à condition qu'il y ait
une activité volcanique et des températures souterraines élevées. Les centrales
géothermiques n'ont pas de frais de combustible et sont très fiables en termes de
production d'électricité. De plus, contrairement aux autres sources renouvelables, les
centrales géothermiques fonctionnent toute l'année sans interruption.

3. 3/ Principe de Fonctionnement :
Une centrale géothermique produit de l'électricité grâce à la chaleur de la Terre qui transforme l'eau contenue dans les nappes souterraines
en vapeur et permet de faire tourner une turbine et un alternateur.
Le mot Géothermie vient du grec gêo (terre) et thermos (chaud). Il s’agit de la chaleur de la terre, l’étude et l’exploitation de l’énergie
provenant des profondeurs de la Terre. Le principe de l’énergie géothermique est basée sur des stations thermiques qui constituent une
source de production d'électricité via:
1. Subventionner la chaleur (de la terre) à l'eau qui se transformer en vapeur.
2. Turbine convertit une partie de la vapeur en énergie mécanique.
3. Génère de l'électricité grâce au générateur associé à une turbine
-Pour capter l’énergie géothermique on utiliser le fluide géothermique contenu dans des réservoirs profonds pour actionner une turbine qui
entraîne à son tour un alternateur qui produit un courant électrique.
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Les flèches symbolisent l’eau s’infiltrant dans le sol. Elle chauffe en
s’infiltrant car la température est importante à cette profondeur. Cette
eau est pompée vers la centrale et se vaporise en remontant ce qui crée
un courant de vapeur d’eau.
• Grâce à l’infiltration dans les sols, on trouve de l’eau liquide très
chaude et sous pression dans le sous‐sol, entre 500 et 1000 m de
profondeur.
• Lorsqu’elle monte dans la canalisation, cette eau se transforme en
vapeur et il y a création d’un courant de vapeur qui remonte la
canalisation.
• Le courant de vapeur entraine la turbine qui associée à un
alternateur permet la production d’énergie électrique.

4. 4/ AVANTAGES :
• Energie renouvelable.
• Produit peu de CO2 nocif pour le climat.
• L’électricité et la chaleur d’origine géothermique sont produites jour et nuit et 24/24 indépendamment des conditions météorologiques. Etant
contrôlable, l’électricité d’origine géothermique peut compenser les variations et stabiliser le réseau.
• Les centrales géothermiques n'utilisent pas de matières premières provenant d'autres pays. Energie locale.
5/ INCONVÉNIENTS :
• Utiliser le magma est encore en phase de recherche.
• Ne peut être installé que dans les endroits propices (ex : zones volcaniques).
• Intégration des systèmes aux territoires.
• Insuffisance des données sur les impacts des technologies.
• Manque de compétitive de l'offre
6/ LES RISQUE : Les risques liés à une installation géothermique
Efficace, écologique, économique : on ne tarit pas d'éloges au sujet des installations géothermiques. Mais comme souvent, il y a un « mais »... Car si
l'installation n'est pas réalisée au millimètre près, on peut s'exposer à un vrai désastre.
Les risques liés à une installation géothermique avec captage vertical : problèmes de terrain ! Qui dit installation géothermique avec captage
vertical dit forage. Mais attention : un forage qui n'est pas réalisé dans les règles de l'art nous expose à de graves ennuis !
La condition sine qua non à un forage ?
Une étude de la qualité du sol, réalisée par l'entreprise qui va gérer l'installation. D'où la nécessité également de faire appel à une entreprise
spécialisée et certifiée.
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5. Et oui, en fonction de la nature du sol (argileux, calcaire, humide, riches en sédiments...) va dépendre la profondeur
et la quantité de forages à réaliser.
Et une étude du sol mal réalisée peut avoir des conséquences désastreuses :
Forer sans prendre garde à ce qu'il y a en profondeur, c'est le risque de causer une fuite d'eau. Qui pourra se
répandre très vite sur d'autres maisons, surtout si le terrain est en pente.
Un forage mal réalisé, c'est de l'eau qui va s'infiltrer en sous-sol. En en sous-sol, elle pourra rencontrer des
matériaux avec lesquels elle va réagir, les faire gonfler, durcir... En en surface, cela va se traduire par des
soulèvements ou des affaissements de terrain, des murs lézardés, des façades fissurées, des maisons à la structure
démantibulée...
Les risques liés à une installation géothermique avec captage horizontal:
Bonne nouvelle : ce système présente en général moins de risque qu'un captage vertical. Normal : le captage
horizontal demande moins de travaux, et les tubes sont posés à 1,20m de profondeur maximum.
Cependant, si on ne prend pas garde à la structure du terrain, on s'expose également à des déconvenues :
Quand les sols sont trop argileux, il y a un risque de formation de gel autour des tubes, ce qui va engendrer des
petites bosses et des gonflements au sol.
Si l'installation se fait trop près d'un arbre, la croissance des racines peut se retrouver bloquée par les tuyaux. En cas
d'affrontement, soit les racines sortent de terre, soit elles viennent entraver le circuit Les nuisances sonores Même si
les fabricants n'ont de cesse d'améliorer l'aspect acoustique, on reproche souvent aux pompes à chaleur d'être (trop)
bruyantes.
Pour ne pas que nos relations de voisinage en souffrent, il faut respecter à la lettre les réglementations en vigueur.
L'objectif : trouver l'emplacement optimal pour que le bruit des installations extérieures ne gênent pas nos voisins.
A noter : si l'habitation de notre voisin est assez proche, on peut placer un écran acoustique tout près de
l'installation.
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6. 7/ Les Type des centrales géothermique :
❖ On distingue trois grands types de centrales électriques :
a.1. Centrale de vapeur sèche
Ce type de centrales ont été les premières réalisées, ce type dépend de la
technique à vaporisation directe consiste à canaliser directement la vapeur
d’eau, typiquement à une température supérieure à 150°C, à partir des puits de
vapeur sèche simplement en forant dans le sol jusqu’au réservoir et laisser
échapper la vapeur sèche dans la turbine.
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7. a.2. Centrales à vaporisation éclaire
Ce type de centrale géothermique est le plus rependu dans le monde. Le technique flash consiste
à extraire l’eau chaude dont la température est de l’ordre de 180°C ou plus sous haute pression
de la profondeur à la surface. En surface l’eau chaude à haute pression est envoyée dans un
séparateur, une partie de l’eau se transforme rapidement en vapeur cette vapeur est ensuite
utilisée pour tourner la turbine qui entraine un générateur électrique.
Après son usage, la vapeur est dirigée vers un condenseur où les conditions de vide sont
maintenues par l’eau de refroidissement fournie par la tour de refroidissement afin de la
condenser de nouveau en eau qui sera ensuite acheminé vers le bas dans le réservoir
géothermique de sorte qu’elle puisse être réchauffée et réutilisée de nouveau (les capacités de
production de ces unités de 20 à 110 MW).
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8. b) Centrales géothermique a cycle binaire
Ces centrales a cycle binaires différent a les autres centrales dans ce cas,
les réservoirs géothermiques profonds sont exploités en utilisent un fluide
géothermique à moyenne température (85-170°C) et un fluide secondaire
(appelé fluide de travail) ayant un point d'ébullition inférieur à celui de
l’eau. Le fluide géothermique chaud passe à travers un échangeur de
chaleur pour chauffer un fluide de travail dans une pipe celui-ci est ensuite
vaporisé et passé à travers une turbine pour la production d'électricité.
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9. 8/ Application :
La plus ancienne application des sources thermales est la balnéothérapie. Elle fut utilisée par les
grecs, les turques, les romains…etc. La plus importante exploitation de la géothermie est dans le
domaine de la production d’électricité. Les utilisations de la géothermie dans le monde sont
nombreuses. Elles sont résumées dans le suivant (diagramme de Lindal)
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Les utilisations de
la géothermie à
travers le monde.

10. 9/ La Maintenance : Sur les Equipements des centrale de valorisation énergétique la géothermie profonde, le pétrole et le gaz :
• Contrôle
• Expertise
• Dépose
• Repose
• Réparation
• Modification
• Fabrication spéciale
• Test mécanique
• Test Electrique
• Epreuve de pression et température
• Changement d’étanchéité
• Garniture mécanique, P.E.
• Entretien de manœuvrabilité
MAINTENANCE DE CENTRALES GÉOTHERMIQUES
Dans la géothermie, la maintenance est un point essentiel pour la pérennité de votre entreprise. Pour ce faire, vous disposez d'une équipe d'experts
composée de géologues, d'ingénieurs, de technologues, de chimistes et de personnes spécialisées dans différents rôles de maintenance tels que les
systèmes mécaniques ou électriques. Ces professionnels devront faire une veille des risques pour éviter tout accident interne ou externe. Vos actifs
ne doivent présenter aucune défaillance et les risques environnementaux, tels que les tremblements de terre et les inondations, doivent pouvoir
être détectés à temps.
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11. Les conditions difficiles dues à l'instabilité du terrain, aux températures extrêmes, à la chimie de la
saumure, aux gaz non condensables et aux sédiments peuvent provoquer la corrosion de tous vos
équipements. Sans nettoyage et surveillance réguliers, vos installations seront sous-performantes et vous
risquez un arrêt prématuré de votre compagnie de production d'électricité. Une centrale électrique bien
entretenue fonctionnera pendant au moins 60 ans et il faudra au maximum 30 ans pour obtenir un retour
sur investissement.
Pour ce faire, vos experts devront effectuer un contrôle du tartre et de la corrosion, un nettoyage et un
réaménagement des équipements (pompes à eau, réservoirs, turbines, alternateurs, condenseurs,
séparateurs), ainsi qu'une élimination de l'H2S dans l'eau de refroidissement. En plus de ces équipements,
il faut également assurer le bon fonctionnement et le nettoyage des armoires électriques et des systèmes
de ventilation.
S'il est bien fait, cet entretien assurera la pérennité de vos actifs et la qualité de la production, tout en
assurant la sécurité de vos employés. Pour vous aider à guider vos équipes dans leurs tâches, il vaut la
peine d'investir dans un système de GMAO. Il vous aidera à planifier les contrôles nécessaires en temps
réel, en tenant compte des données environnementales et matérielles. Mais qu'est-ce qu'un outil GMAO
et comment peut-il vous aider dans la maintenance de votre centrale géothermique ?
L'APPORT DE LA GMAO POUR LA GÉOTHERMIE
Pour rappel, un outil de GMAO, ou gestion de maintenance assistée par ordinateur, est une application
informatique qui aide les techniciens de terrain intervenant dans la maintenance préventive ou corrective
et les responsables à planifier, superviser et contrôler les opérations de maintenance et d'entretien de vos
équipements. Ces applications permettent aux usines d'améliorer leurs processus de maintenance en
optimisant l'utilisation des ressources et en réduisant leurs coûts de production annuels. Les outils
GMAO peuvent également aider à identifier et à résoudre rapidement les problèmes, permettant aux
entreprises d'améliorer la qualité de la production. Dans l'industrie géothermique, il est important que les
données de chaque utilisateur et service soient enregistrées dans ce système de maintenance.
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12. Maintenance en cas de panne
Cette forme de maintenance n'est pas très courante dans les centrales géothermiques mais peut être
appliquée dans certaines circonstances particulières, comme lorsque l'équipement est obsolète. Un bon
exemple peut être sur l'IHM de l'usine où les ordinateurs ou les imprimantes utilisés dans le système
peuvent ne plus être disponibles sur le marché en raison de l'évolution rapide des produits sur le marché.
Dans de telles circonstances, plutôt que de dépenser de l'argent pour essayer de réparer des équipements
obsolètes, il est plus logique de faire fonctionner l'équipement jusqu'à l'échec, puis de le mettre à niveau
vers ce qui est facilement disponible sur le marché. Ce type de maintenance est coûteux et nécessite une
bonne planification car l'équipement peut tomber en panne à un moment très inopportun et s'il n'est pas
préparé, il peut entraîner de longues périodes d'indisponibilité car des remplacements sont recherchés
pour entraîner une perte de revenus.
Analyse des causes profondes
La plupart des défaillances dans les usines peuvent être attribuées aux éléments suivants (bien que
certains soient inévitables) :
• L'étape de surveillance dans laquelle cas l'information n'est pas relayée sur une panne éventuelle au
bon moment ;
• Étape de maintenance où certaines procédures de routine ne sont pas correctement effectuées ; et
• Étape de prise de décision où soit les décisions prennent du temps à être prises, soit les mauvaises
décisions sont probablement prises.
Il est donc important qu'une analyse des causes profondes de toute défaillance de la centrale électrique
soit entreprise. Plusieurs outils sont disponibles pour cet exercice
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13. 12
Des Solution : Pour la maintenance des sites de production d’électricité, Distribution vous propose tout un panel d’équipements de consignation
pour assurer la sécurité de vos employés. Nous disposons ainsi de solution pour :
• La consignation électrique ;
• La consignation pour fluide ;
• La consignation pneumatique ;
• La consignation mécanique ;
• La consignation pour organe de commande ;
• La consignation pour groupe de personnes.
Afin de faciliter les interventions des différentes équipes présentent en même temps sur les centrales thermiques de production d’électricité,
Beaurain Distribution présente également toute une gamme d’étiquettes de consignation. Vous pouvez les acheter par lots de 10, 50, etc. Elles vous
permettent d’indiquer visuellement le danger, mais aussi d’informer les collaborateurs sur les horaires de l’intervention, la personne à contacter, etc.
La condamnation des organes de commande est primordiale pour toutes les opérations de maintenance. Qu’il s’agisse de travailler hors tension ou
sur des réseaux ou machines non alimentés temporairement, la consignation est indispensable pour la sécurisation des intervenants.
En effet, elle réduit grandement les accidents du travail. Lorsqu’une personne seule ou une équipe intervient pour une opération de maintenance sur
un organe de la centrale thermique, il est important que la consignation évite que tout autre intervenant d’une équipe de la même entreprise ou d’un
autre sous-traitant réenclenche l’alimentation de la machine ou du réseau concerné. Lorsque plusieurs intervenants œuvrent en parallèle, nos
solutions de consignation pour groupe de personnes sont l’idéal. Chaque personne doit alors déverrouiller son cadenas personnel pour que la
déconsignation soit possible.

14. 10/ Panne; Cause; Remède:
1/ Panne : Surcharges opérationnelles
Cause : Les surcharges de moteur se produisent lorsqu'un moteur est soumis à une
charge excessive. Les premiers symptômes d'une surcharge sont une consommation
excessive, un couple insuffisant et une surchauffe. La chaleur excessive du moteur est
une cause majeure de panne. En cas de surcharge, les différents composants du moteur,
tels que les roulements, les enroulements et autres composants, peuvent fonctionner
normalement, mais le moteur reste trop chaud. Par conséquent, il est logique de
commencer la procédure de dépannage en s'assurant que le moteur n'est pas surchargé.
Dans la mesure où 30 % des pannes moteur sont dues à une surcharge, il est important
de comprendre comment mesurer et identifier les surcharges de moteur.
Remède:
1. Documenter les conditions d'exploitation, les spécifications de la machine et les plages de tolérance des performances.
2. Capturer et documenter les mesures critiques lors de l'installation, avant et après la maintenance, et de façon routinière.
3. Archiver les mesures de référence pour faciliter l'analyse des tendances et identifier les changements d'état.
4. Tracer des graphiques de mesures individuelles pour établir une tendance de base. Toute modification de la tendance de
base de plus de +/- 10 % à 20 % (ou tout autre % en fonction des performances et de l'importance de votre système )
nécessite l'identification de la cause première , afin de comprendre pourquoi ce problème se produit.
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15. 2/ Panne : Contrainte des canalisations
Cause : Les contraintes des canalisations désignent les nouveaux efforts,
les nouvelles contraintes et les nouvelles forces qui agissent sur le reste
de l'équipement et de l'infrastructure qui sont répercutés sur le moteur et
l'entraînement et induisent un mauvais alignement. L'exemple le plus
commun est une combinaison simple de moteur/pompe, où quelque
chose exerce une pression sur les canalisations, comme par exemple :
• un mouvement des fondations ;
• une nouvelle soupape ou tout autre composant ;
• un objet frappant, tordant ou simplement appuyant sur une
canalisation ;
• un support de canalisation, ou tout autre article de support mural,
cassé ou manquant.
Ces forces peuvent s'exercer de façon angulaire ou décalée sur la pompe,
ce qui provoque en retour un mauvais alignement de l'arbre du moteur
ou de la pompe. Par conséquent, il est important de vérifier
régulièrement l'alignement de la machine. En effet, l'alignement de
précision est un état temporaire qui peut se dégrader dans le temps.
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Remède:
1. Documenter les conditions d'exploitation, les spécifications de la machine et les plages de tolérance des performances.
2. Capturer et documenter les mesures critiques lors de l'installation, avant et après la maintenance, et de façon routinière.
3. Archiver les mesures de référence pour faciliter l'analyse des tendances et identifier les changements d'état.

16. 3/ Panne : Usure des roulements
Cause : Les roulements défectueux augmentent la friction, émettent davantage de chaleur et ont un rendement énergétique plus faible en
raison de problèmes mécaniques, de lubrification ou d'usure. Les pannes de roulements peuvent avoir différentes causes :
• charge supérieure à la charge nominale ;
• lubrification inadéquate ou incorrecte ;
• joints de roulement inefficaces ;
• mauvais alignement de l'arbre ;
• montage défectueux ;
• usure normale ;
• tensions d'arbre induites.
Lorsque la panne de roulement se produit, elle a un effet en cascade qui augmente significativement les risques de panne moteur. 13 % des
pannes moteur sont dues à une panne de roulement et plus de 60 % des pannes mécaniques sur un site sont imputables à l'usure des
roulements. Par conséquent, il est important d'apprendre à identifier les signes avant-coureurs de ce problème .
Remède:
1. veillez à ce que le roulement soit toujours correctement lubrifié, notamment pour les roulements de grandes dimensions caractérisés par
de faibles vitesses de rotation ou d’oscillation et les roulements exposés à la présence de particules abrasives en grande quantité ou à la
corrosion ;
2. optimisez les solutions d’étanchéité, utilisez des roulements avec flasques/avec joints ;
3. limitez autant que possible la contamination solide et liquide ;
4. évitez les charges avec chocs et les vibrations susceptibles d’augmenter nettement le glissement nominal dans le roulement ;
5. dans le cas de roulements de grandes dimensions, si une usure irrégulière est détectée à temps, une réparation peut être une solution
envisageable pour réduire les coûts.
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17. 8/ Conclusion générale :
les centrales géothermiques nécessitent un bon programme d'exploitation et d'entretien pour qu'elles
fonctionnent de manière rentable. Il est important de noter que même si les fondamentaux de base ne
changent pas, il sera toujours nécessaire d'adapter les procédures d'exploitation et de maintenance à
mesure que l'usine vieillit ou que le champ mûrit, car ces événements auront des effets distincts sur les
performances de l'usine.
La surveillance des performances et l'analyse des causes profondes doivent toujours être une
caractéristique constante pour garantir que les usines fonctionnent comme prévu.
Aujourd'hui, l'utilisation d'un logiciel de maintenance devient une priorité et l'intégration d'un outil de
GMAO adapté à la géothermie et à votre patrimoine dans votre organisation s'impose. Avoir un contrôle
préventif, correctif et flexible de cet environnement instable est essentiel. De cette façon, vous pouvez
plus facilement éviter toute situation d'urgence et améliorer votre productivité et votre rentabilité.
Avec le succès de votre centrale géothermique, vous contribuez à la réduction de notre empreinte
carbone globale tout en produisant de l'énergie. Plus votre maintenance sera efficace, plus vous aurez de
contrôle sur votre installation et plus vous pourrez faire croître votre entreprise. Vous pourrez remplir vos
missions tout en aidant à garder notre planète heureuse,
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