Chaud dedans !
À la surface terrestre, le flux d’énergie radiative provenant du
Soleil est au moins 2 000 fois supérieur à celui de l’énergie
géothermique (qui provient de l’intérieur de la Terre où la température
croît en moyenne de 1°C tous les 30 mètres). La chaleur de la Terre
est néanmoins intéressante à exploiter parce que ses réserves sont
gigantesques et qu’elle est disponible jour et nuit.
Les nappes d’eau chaude
peu profondes sont adaptées
au chauffage urbain. Plus
profondément (vers 4 ou
5 km en France), les roches
fracturées contiennent des
fluides très chauds (plus de
150°C) dont l’exploitation
idéale est une conversion en
énergie électrique. À Soultz,
en Alsace, un projet consiste
à injecter de l’eau froide sous pression dans un puits profond de 5 km et
à récupérer les fluides chauds qui sont alors poussés à travers les roches
vers des puits voisins ; ils y sont captés à 180°C et permettent de faire
fonctionner une turbine qui produit de l’électricité.
Moins les sources de chaleur sont profondes et plus l’exploitation est
facile à mettre en oeuvre ; c’est pourquoi les zones d’activité volcanique
sont propices à la géothermie de haute énergie. Cette dernière fait l’objet
de recherches très actives sur le plan international. Dans certaines
régions, les fluides (constitués en majorité d’eau) ont des pressions et
des températures telles qu’il ne s’agit ni de liquide ni de vapeur mais
d’un état particulier, dit supercritique. En Islande se trouvent, dès 2 km
de profondeur, de grands réservoirs rocheux de fluides supercritiques
dépassant 400°C et 220 bars. Le programme international IDDP1 vise
à exploiter cette ressource mais les difficultés techniques sont grandes
car il faut canaliser ces fluides vers la surface sans qu’explose le puits
de forage.
Alors que son objectif initial
portait sur la compréhension
de processus tectoniques
complexes, notre équipe a
participé à la découverte
de ces réservoirs en
mettant en évidence2,
en 2005, une anomalie
géophysique caractérisant
leur présence. Depuis lors,
un nouveau réseau de
stations sismologiques a été mis en place pour décrire plus avant la
structure de cette zone et son évolution en vue de procéder à un forage
expérimental.
1. Iceland Deep Dilling Project
2. par tomographie sismique. Cf. Scanner la Terre et La Terre comme un autocuiseur,Têtes chercheuses n°10 « Cailloux et planètes ».
Une installation géothermique en Islande © Josep Pique / iStockPhotoDOSSIER
Le plein d'énergies
Ressources terrestres
Rien ne se perd… ou presque
© www.ohazar.comSur Terre, la quantité totale d’énergie est
quasi constante, mais certaines formes
d’énergie sont présentes en quantités très
variables ; tel est le cas des « énergies primaires »
non renouvelables, qui constituent des stocks
(énergies fossiles ou d’origine nucléaire). Les autres
énergies primaires sont des flux (rayonnement
solaire, vent, marées...) dont certains peuvent
être stockés provisoirement (biomasse, énergie
hydraulique). La quantité d’énergie provenant
des flux est très supérieure à celle des stocks
aujourd’hui exploitables : à elle seule, celle du
rayonnement solaire reçu annuellement par
les continents équivaut à 25 fois le
stock mondial actuel d’hydrocarbures.
Exploiter une énergie primaire, c’est très souvent
la convertir en « énergie finale » thermique,
électrique ou mécanique, dont la consommation
aboutit toujours à une émission de chaleur dans
l’atmosphère ou à un rayonnement. Différentes
technologies sont utilisées ; leurs efficacités
respectives peuvent être comparées selon leur
facteur de charge1 (FC) et leur rendement de
conversion2 (RC). Par exemple, une éolienne
terrestre convertit le vent en électricité avec
un RC maximal de 59 % et un FC de 25 % ;
un réacteur nucléaire a un FC élevé (85 %)
mais un RC de 37 % seulement, les deux tiers
de la chaleur qu’il produit étant rejetés dans
l’environnement ; les systèmes de cogénération
peuvent recycler cette chaleur perdue ou brûlent
des combustibles pour produire de l’électricité
et de la chaleur avec un RC de 90 % tout en
rejetant peu de gaz à effet de serre.
Améliorer et multiplier les systèmes de
cogénération, qui assurent aujourd’hui 11 % de
la production électrique en Europe (seulement
3 % en France), permettrait de réduire la
consommation de pétrole conventionnel
(couramment exploité), dont la production
est en déclin depuis quelques années3. Si
les technologies actuelles permettent de
« réexploiter » d’anciens gisements, elles offrent
également aux compagnies pétrolières la
possibilité d’exploiter des stocks de pétrole et
de gaz non conventionnels (PNC, tel celui des
sables bitumineux, et GNC, tel le gaz de schiste),
moins accessibles (profonds ou offshore) ou
moins concentrés en hydrocarbures. L’extraction
des PNC du Canada et du Venezuela, dont
les réserves connues représentent deux tiers
des gisements mondiaux de pétrole, est une
opération désormais rentable dans la mesure
où la demande en hydrocarbures croît malgré
la hausse de leurs prix. Cependant, le recours
à ces ressources non renouvelables n’est en
aucun cas une solution durable à la crise
énergétique actuelle ; de plus, elle nécessite
de grandes quantités d’eau et de produits
chimiques potentiellement dangereux pour
des écosystèmes qui ne sont peut-être pas
davantage renouvelables.
1. pourcentage du temps pendant lequel le convertisseur fonctionne en délivrant une puissance
nominale (attendue en fonctionnement normal)
2. Cf. glossaire.
3. selon le rapport World Energy Outlook 2010 de l’Agence internationale de l’énergie
• Doc sonore de Prun’ : interview de Pierre Vacher - Podcast disponible à partir du jeudi 17 mars.