Introduction, définitions
La chaleur terrestre est une source d'énergie durable pour la production de chaleur et d'électricité, qui ne dépend ni des conditions climatiques, ni de la saison ou du moment de la journée. La diversité des températures et des profondeurs autorise une multitude de variantes d'utilisation.
L'énergie géothermique, c'est la chaleur stockée au-dessous de la surface du sol. Cette chaleur provient pour l'essentiel de la radioactivité naturelle des roches de la croûte terrestre, et pour une faible part, des échanges thermiques avec les zones plus profondes de la Terre. Ce que l'on appelle géothermie, c'est l'utilisation de cette chaleur.
Dans la plupart des régions, les roches possèdent une température d'environ 25-30°C à 500 m de profondeur, et de 35-45°C à 1000 m. Dans d'autres régions, où les conditions géologiques sont différentes (écorce terrestre amincie, volcanisme), ces températures peuvent atteindre 100°C, voire 200°C ou plus !
La chaleur terrestre est une source d’énergie quasiment inépuisable. Sur la base de ce constat, la géothermie a sensiblement gagné en importance ces dernières années et suscite de grands espoirs dans le domaine de l’approvisionnement en énergie. L’importance de la géothermie dans les scénarios d’avenir en matière de politique énergétique ne cesse de croître.
Les avantages de la géothermie
La géothermie ne dégage aucune substance polluante; en outre, elle constitue une source d’énergie exploitable localement. Elle se distingue notamment par sa double fonction de réservoir de chaleur pour les systèmes de chauffage à basse température et de refroidissement.
La chaleur terrestre réduit les dépendances des énergies importées et offre une multitude d’applications. La chaleur terrestre peut être utilisée de multiples façons. Une comparaison sur le plan international place la Suisse en tête pour l’utilisation de la géothermie comme source d’énergie de chauffage à basse température. De nombreuses installations ont été réalisées pour la production de chaleur à l’aide de sondes géothermiques, de géostructures, de l’eau chaude des tunnels, etc. On travaille actuellement aussi à produire de l’électricité grâce à l’énergie géothermique des grandes profondeurs.
Constance des températures en sous-sol
Les variations de température sur une journée sont perceptibles jusqu’à une profondeur de 50 cm environ, contre 10 à 20 mètres pour les variations saisonnières. Au-delà, la température du sous-sol (sans circulation notable d’eaux souterraines) reste extraordinairement constante.
du Plateau suisse. Schéma S. Cattin, CREGE
Selon une règle avérée, la température à 10 mètres de profondeur est,en moyenne annuelle, de un degré plus élevée que la température de l’air au-dessus du sol. Sur le Plateau suisse, la température du sol est ainsi comprise entre 11 et 12 °C à cette profondeur. C'est là que débute la zone du gradient géothermique, soit celle qui ne subit pas l’influence de la surface et où la température augmente de façon continue avec la profondeur.
Chauffage et refroidissement
Jusqu’à présent, les technologies d’exploitation de la chaleur terrestre servaient principalement à produire de la chaleur pour des immeubles, bureaux ou habitations, pour des serres, pour le chauffage de chaussées et pour divers procédés industriels. Or, il s’avère que le sous-sol peut également faire office de réservoir de froid pendant l’été et permettre le refroidissement des bâtiments, un sujet de plus en plus d’actualité. Des sondes géothermiques, des géostructures et des puits canadiens permettent de refroidir les bâtiments sans devoir recourir à des machines frigorifiques gourmandes en énergie. Si l’on combine le chauffage et le refroidissement, la solution géothermique devient encore plus efficace et intéressante en termes de rentabilité économique et offre un énorme potentiel d’applications.
