Version classiqueVersion mobile

L'énergie à découvert

 | 
Rémy Mosseri
, 
Catherine Jeandel

Cinquième partie. Les énergies renouvelables

28. Géothermie : estimation des ressources mondiales

Bernard Sanjuan

Texte intégral

1La géothermie, extraordinaire réservoir de chaleur de la terre estimé à 12,6.1024 MJ, est la seule source d’énergie renouvelable et non-intermittente, qui peut être valorisée à la fois sous forme de chaleur ou d’électricité à grande échelle. La chaleur de la terre, avec des températures proches de 5 000 °C en son centre, est transférée vers l’atmosphère principalement par conduction. Le flux thermique moyen* qui en résulte à la surface est de l’ordre de 65 mW/m2, donnant lieu à un gradient géothermique* de 25-30 °C/km de profondeur. Néanmoins, ces valeurs peuvent être nettement supérieures dans certaines régions du globe, telles que les zones volcaniques liées aux régimes de subduction*, d’extension crustale* ou de points chauds*, ou encore les zones de collision continentale. La géothermie est donc diverse et chaque type de valorisation se distingue par des gammes de températures, des technologies et des applications différentes. Énergie locale indépendante des conditions climatiques et disponible 24h sur 24 (énergie de base), contrairement à l’énergie solaire ou éolienne, et occasionnant peu de rejets, cette dernière connaît actuellement un fort regain d’intérêt dans un assez grand nombre de pays, à tous les niveaux de la société. Plusieurs raisons l’expliquent : le nouveau contexte énergétique mondial marqué par les tensions sur le prix des hydrocarbures, la réelle compétitivité économique de la géothermie, la volonté de diversifier et de renforcer les indépendances énergétiques nationales, ainsi que la prise de conscience de la lutte contre le changement climatique en développant les énergies renouvelables et en réduisant les émissions de gaz à effet de serre. Dans ce contexte, les progrès technologiques importants réalisés dans la plupart des phases des projets géothermiques (exploration de surface, forages profonds, systèmes d’exploitation, etc.), et ceux qu’il reste à accomplir, ainsi que les politiques d’appui susceptibles de se mettre en place, notamment dans les phases à plus haut risque comme la réalisation des forages d’exploration qui freinent son développement ou dans le domaine de la recherche et de l’innovation, devraient favoriser enfin un véritable décollage de la géothermie dans les années à venir.

Production de chaleur

2La production de chaleur à partir de la géothermie peut être obtenue de deux façons différentes. La première consiste en l’exploitation directe des aquifères* du sous-sol à des températures allant de 30 à 120 °C par l’intermédiaire de forages pour des usages tels que le chauffage de logements, de bâtiments, de serres agricoles, de bains et de piscines, le séchage de fruits, etc. La seconde passe par l’utilisation de pompes à chaleur géothermales à très basse température, qui est actuellement l’application la plus plébiscitée sur le marché mondial (augmentation annuelle de 20 % entre 2005 et 2010) et qui vise à exploiter le proche soussol (0 - 300 m environ). Cependant, nous l’écarterons de nos estimations en raison de la nature difficilement quantifiable de cette application possible presque partout. En 2010, 78 pays ont une capacité thermique totale installée de 15,3 GWth (contre 6,8 GWth pour 28 pays en 1995 et 9,9 GWth pour 58 pays en 2000) et l’énergie thermique utilisée est de l’ordre de 223 000 TJ/an. Le chauffage des logements et des bâtiments ainsi que celui des bains et des piscines sont les principales applications. La Chine, l’Islande, la Turquie, la France, la Russie, le Mexique et le Japon font partie des pays leaders. Bien que ces estimations soient données avec des incertitudes importantes, la figure indique l’évolution de la capacité thermique installée par zones géographiques et dans le monde jusqu’à 2050, qui pourrait atteindre 566 GWth.

Production d’électricité

3La production d’électricité géothermique utilise de la vapeur extraite soit directement du sous-sol (gisements à vapeur dominante comme ceux de Geysers en Californie ou de Lardarello en Italie), soit d’aquifères à des températures supérieures à 180 °C (gisements à eau dominante), qui va alimenter des turboalternateurs. À l’échelle mondiale, la géothermie haute température s’est jusqu’à présent développée avec une croissance plutôt linéaire, essentiellement dans les zones volcaniques favorables (ouest des États-Unis, Philippines, Indonésie, Mexique, Nouvelle-Zélande, Islande…), qui induisent par convection* de fortes valeurs de température près de la surface (1 à 2 km). En 2010, environ 10,7 GWe ont été installés dans 35 pays (figure) pour une production de 67 TWh/an. Pourtant, le potentiel, évalué entre 70 à 140 GWe, est nettement supérieur à ce niveau d’exploitation. Des régions comme le rift africain ou les Caraïbes mériteraient plus de développement. On prévoit dorénavant un taux de croissance beaucoup plus élevé qui amènerait, en 2050, à une puissance installée au moins égale à 70 GWe. Par ailleurs, l’exploitation de la technologie EGS (systèmes géothermiques améliorés), qui devrait renforcer la perméabilité* de milieux géologiques divers, faiblement mais potentiellement perméables, et souvent profonds (jusqu’à 5 000 m), pourrait permettre, à long terme, d’augmenter significativement la production d’électricité (au moins 70 GWe prévus en 2050), voire de chaleur, ainsi que d’élargir considérablement les zones de production.

4Cependant, le projet de recherche Soultz en Alsace – ensemble de puits forés jusqu’à 5 000 m de profondeur dans un granite fracturé qui exploitent une saumure naturelle à 200 °C et la réinjecte à 70 °C après extraction de sa chaleur thermique –, avec une capacité installée de 1,5 MW e, montre que de nombreux travaux sont encore nécessaires pour démontrer la faisabilité industrielle de cette technologie. La possibilité d’utiliser, comme à Soultz, un cycle binaire à fluide organique* (de 120 à 180 °C) pour produire de l’électricité et les perspectives d’exploiter l’eau à l’état supercritique* en milieu volcanique pour obtenir des rendements exceptionnels devraient également permettre d’accroître et d’élargir le marché de la géothermie. Alors que la production actuelle représente moins de 0,5 % de la production mondiale, 3,5 à 8,3 % pourraient être fournis par la géothermie en 2050, contribuant ainsi à une réduction des rejets de CO2 de l’ordre de 1 milliard de tonnes/an.

Évolution de la capacité thermique installée (en haut) et de la capacité de production électrique installée (en bas) par zones géographiques et dans le monde jusqu’en 2050 (EGS compris). La rubrique « Autres » concerne principalement les pays d’Amérique centrale et du sud, de la Caraïbe et le Japon

Bibliographie

Références bibliographiques

• V. BOUCHOT, B. SANJUAN et S. LOPEZ – Les réservoirs conventionnels : Bouillante, vers un modèle ? Géochronique, Magazine des Géosciences, 2010.

• B. SANJUAN, V. BOUCHOT, A. GADALIA et H. TRAINEAU – Géothermie haute température : le défi énergétique. Géosciences, 2011.

Table des illustrations

Légende Évolution de la capacité thermique installée (en haut) et de la capacité de production électrique installée (en bas) par zones géographiques et dans le monde jusqu’en 2050 (EGS compris). La rubrique « Autres » concerne principalement les pays d’Amérique centrale et du sud, de la Caraïbe et le Japon
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/11088/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 848k

Auteur

Géochimiste des eaux, BRGM, Direction des Géoressources, Orléans.
b.sanjuan@brgm.fr

© CNRS Éditions, 2013

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540

Rechercher dans OpenEdition Search

Vous allez être redirigé vers OpenEdition Search