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Nouvelles énergies 25/03/2021

Innovation et géothermie : quand l’énergie se trouve juste sous nos pieds

Géothermie : avantages, défis et innovations d’un secteur en plein mouvement.

ENGIE a inauguré en France la toute première centrale géothermique marine d’Europe : THASSALIA

Alors que beaucoup s’accordent à dire qu’éolien et solaire constitueront la part dominante du mix énergétique de demain, une autre source d’énergie abondante et au fort potentiel pourrait avoir une place de choix sur le podium : la terre elle-même.

L'énergie géothermique, qui provient de la chaleur dérivée des sous-sols de la terre, trouve des applications dans le chauffage, le refroidissement et la production d'électricité. À l’instar des énergies éolienne et solaire, elle est considérée comme une ressource abondante, à même de durer quelque 17 milliards d’années si l’on imagine une conversion mondiale à l’énergie géothermique. Mais contrairement à ses consoeurs, elle présente l’avantage non-négligeable de ne pas dépendre des aléas météorologiques.

On est alors en droit de se demander pourquoi diable la planète entière ne s’est-elle pas encore convertie à la géothermie...

Le fait est que la géothermie est, en théorie, accessible n'importe où ; mais sa production nécessite de forer beaucoup plus profondément que les standards actuels. Une opération qui s’accompagne de coûts plus élevés mais qui présente aussi certains problèmes techniques, ce qui explique pourquoi la géothermie est restée une source d’énergie niche, ne représentant à ce jour que moins de 1% de l’approvisionnement énergétique mondial bien qu’ayant été inaugurée il y a plus d’un siècle déjà.

Mais la donne est peu à peu en train de changer. De nouvelles technologies de forage ont remis la géothermie sur le devant de la scène, entraînant une hausse des investissements et de nouveaux projets de recherche.

Voici un aperçu des avantages, des défis et des innovations qui secouent aujourd’hui le secteur :

LES AVANTAGES DE LA GEOTHERMIE

  • Un accès mondial. La température au centre de la terre est comparable à celle de la surface du soleil (6 000 °C), mais l’exploitation de cette chaleur n’est pas tributaire des conditions météorologiques. Contrairement à de nombreuses autres sources d'énergie renouvelables, la géothermie est ainsi accessible à n'importe quel endroit du globe.
  • Un faible impact sur les terres.  Les centrales géothermiques sont pour la plupart assez compactes, occupant huit fois moins de terrain par GWh que les  parcs solaire, et trois fois moins que les parcs éoliens.
  • Bas, voire zéro, carbone. Alors que les technologies utilisées pour transformer cette ressource en électricité varient, les systèmes en « circuit fermé » les plus modernes (qui consistent à réinjecter dans le sol les gaz extraits des puits) n'émettent aucun gaz à effet de serre. Même en tenant compte des émissions libérées lors de la fabrication et de la construction des matériaux de la centrale, les émissions de CO2 des centrales géothermiques restent quatre fois inférieures à celles du solaire photovoltaïque et jusqu'à 20 fois inférieures à celles des groupes électrogènes alimentés au gaz naturel.

LES DÉFIS DE LA GEOTHERMIE

  • Limites géographiques. La chaleur géothermique est généralement exploitée en pompant de l'eau chaude à une profondeur allant de 1,5 à 3 kilomètres sous terre. Mais les régions riches en sources chaudes peu profondes et autres réservoirs d'eau chaude naturels (comme ceux qui existent en Islande et en Californie) sont rares. Afin d'accéder à la chaleur à n'importe quel point de la planète, les entreprises géothermiques, dont la profondeur maximale de forage est généralement de 5 kilomètres, seraient dans l’obligation d’aller trois fois loin, ce qui implique davantage de moyens, tant financiers que techniques.
  • Logistique.  Des centrales géothermiques doivent être construites à proximité des réservoirs car le transport longue distance entraînerait un refroidissement de la vapeur et de l'eau chaude.
  • Les coûts initiaux. Le développement des systèmes géothermiques reste coûteux - autour de 2000 € par kilowatt installé pour les installations les plus grandes - soit près du double des parcs éoliens. Dans le cas de la géothermie, l'exploration et le forage de nouveaux réservoirs représentent généralement la moitié des coûts totaux. Cependant, les systèmes géothermiques s’avèrent plus compétitifs sur le long terme puisqu’ils requièrent une maintenance moindre.
  • Tremblements de terre. De nombreux endroits adaptés à l'extraction d'énergie géothermique sont également situés dans des zones très actives sur le plan tectonique et donc exposés aux risques de tremblement de terre ou d'activité volcanique.

INNOVATIONS ET NOUVEAUX PROJETS

  • Le secteur pétrolier et gazier à la rescousse de la Géothermie.  

    À mesure que la géothermie se taille une place de choix au sein des énergies vertes, elle offre l’opportunité aux sociétés pétrolières d'appliquer leur expertise en exploration et forage dans un secteur renouvelable.
    Chevron et BP ont ainsi récemment annoncé vouloir investir quelque 40 millions de dollars dans la société canadienne de géothermie Eavor Technologies, un investissement record dans la géothermie de la part de l’industrie pétrolière. Avec la multiplication des startups géothermiques dans le monde, les géants du secteur pétrolier et gazier ont l’occasion de répondre présents sur trois fronts : le transfert de compétences techniques, l’investissement dans des entreprises prometteuses et le développement de nouvelles technologies capables de forer beaucoup plus profondément dans la terre.

  • Un système auto-alimenté en boucle. 

    Eavor Technologies est à l’origine d’une technologie pionnière basée sur un système de fluide en boucle et non alimenté, qui ne nécessite donc pas de réservoirs d'eau chaude pour produire de l'électricité. L’eau est pompée à travers un réseau de tuyaux installés entre 3 et 4 kilomètres sous la surface. Là, dans cette boucle fermée, elle est chauffée, créant un radiateur souterrain. Cette eau chaude est ensuite soit convertie en électricité, soit transférée vers un réseau de chauffage urbain. Alors que des technologies similaires déplorent généralement entre 50 et 80% de perte de rendement en raison de la puissance nécessaire au pompage, le système en boucle fermée d'Eavor, une fois mis en route, se renouvelle en continu.

  • Vers un forage horizontal. 

    Un consortium de partenaires européens dirigé par les Pays-Bas a développé une technologie de forage qui pourrait améliorer la production d'énergie géothermique à moindre coût. Inspirée des techniques éprouvées de forage pétrolier, la technologie en question permet un forage horizontal à partir d'un puits principal. Une méthode qui permet non seulement d’augmenter la production sans créer un gouffre financier, mais qui augmente également les chances de trouver de bonnes configurations de réservoir.

Des applications dans le chauffage domestique.

 La start-up américaine Dandelion Energy a conçu une foreuse à usage domestique qui ne nécessite que 2m² pour creuser à une profondeur de 90 à 150 mètres et ainsi atteindre une température de 55°C. En hiver, le circuit transmet la chaleur stockée dans le sol vers l’habitation. En été, il renvoie la chaleur de la maison vers le sol. L’entreprise a reçu un investissement de 30 millions de dollars de Breakthrough Energy Ventures, soutenue par Bill Gates.

ENGIE EYE - PROJETS GEOTHERMIE


    THASSALIA - Utiliser l’énergie thermique des océans grâce à la thalassothermie

    ENGIE a inauguré en France la toute première centrale géothermique marine d’Europe. Construite sur le port de Marseille-Fos, la centrale électrique de Thassalia utilisera l’énergie thermique de la mer pour chauffer les locaux et l’eau mais aussi assurer la climatisation des bâtiments alentour sur environ 500 000 m² - réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre de 70%.

    TARGEO - Découvrir le potentiel commercial de la géothermie

    Storengy, filiale d'ENGIE a lancé targeo, un projet visant à fournir des analyses régionales, spécifiques aux bâtiments, afin d’identifier le potentiel économique de la géothermie. Par le traitement de données évaluant les caractéristiques des constructions et leur demande, ainsi que les infrastructures existantes, la solution fournit un diagnostic du potentiel souterrain et géothermique local. L'équipe targeo soutient également, par le biais d’investissements supplémentaires, la mise en œuvre locale d'objectifs de réduction de CO2 par l’utilisation de ressources naturelles géothermiques.

    [VIDEO REPLAY] TARGEO, un nouveau business pour les infrastructures de chauffage urbain


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