La géothermie et son utilisation

Chaleur géothermique de l’intérieur de la terre. Notre planète stocke et produit de la chaleur et de l’énergie. En tant que l’une des sources d’énergie régénérative, celle-ci peut aujourd’hui être mise au jour et utilisée par les personnes grâce à la technologie et aux processus modernes. La géothermie joue un rôle important comme chauffage, entre autres. L’énergie géothermique présente certains aspects avantageux dans son utilisation ainsi que dans ses technologies spéciales et ses systèmes de chauffage.

Les températures à l’intérieur de notre planète sont très élevées. Dans le noyau terrestre, il fait même plusieurs milliers de degrés Celsius, qui diminuent vers la croûte terrestre. À la surface de la terre, les températures terrestres sont également influencées par le climat. La température du noyau terrestre est estimée à 6 000 Kelvin (K). Ainsi, la terre stocke et produit de l’énergie thermique. La chaleur géothermique est la chaleur sous la surface de la terre. Celle-ci fait partie des énergies renouvelables, car la ressource se régénère en permanence et est considérée comme inépuisable.

Le noyau chaud liquide de la terre provient toujours de la formation de notre planète liquide autrefois brillante. Il ne s’est refroidi et solidifié qu’en quelques millions d’années. Cependant, une bien plus grande partie de la production de chaleur de la Terre provient de la désintégration naturelle des éléments radioactifs dans le manteau terrestre. Ces processus de désintégration radioactive génèrent d’énormes quantités de chaleur géothermique. Depuis les profondeurs chaudes de la terre, des flux d’énergie thermique montent constamment vers la surface de la terre par conduction et en faisant circuler des gaz et des liquides.

Statistiquement, la planète émet en moyenne 2,5 fois les besoins énergétiques humains mondiaux dans l’espace chaque jour. Une troisième composante de l’énergie géothermique renouvelable est l’énergie solaire. Il réchauffe la planète de l’extérieur et est stocké dans les couches extérieures proches de la surface de la terre. La chaleur de la terre est constamment renouvelée par la chaleur du soleil de l’extérieur et la chaleur montante de l’intérieur.

La chaleur géothermique a des températures différentes selon la couche de terre. Dans l’espace européen, les températures de la terre varient selon les saisons jusqu’à une profondeur de 15 mètres. À une profondeur d’environ 20 mètres, il existe un équilibre entre la température extérieure et la température intérieure de la terre. Les températures restent donc constantes quelle que soit la saison. Avec l’augmentation de la profondeur vers le noyau terrestre, la température augmente.

Tous les 100 mètres de profondeur et selon la composition géologique de la région, les températures augmentent en moyenne de trois degrés Celsius. Plus la zone à partir de laquelle l’énergie géothermique est utilisée est profonde, plus les températures sont élevées. En conséquence, plus d’énergie peut être gagnée. Sous l’Allemagne, par exemple, la température à une profondeur de 20 mètres est d’environ 10 degrés Celsius. À une profondeur de deux kilomètres, il fait entre 60 et 80 degrés Celsius. À une profondeur de trois kilomètres, la terre atteint déjà des températures d’environ 100 degrés Celsius.

Pour l’utilisation de l’énergie géothermique comme source d’énergie, la chaleur stockée et existante dans la zone accessible de la croûte terrestre est extraite et rendue utilisable par forage et avec divers systèmes. Le terme énergie géothermique fait référence à l’extraction et à l’utilisation techniques de l’énergie géothermique. Il s’applique également à la recherche géoscientifique sur la situation thermique de la terre, mais est aussi souvent utilisé comme synonyme d’énergie géothermique.

La chaleur géothermique peut être utilisée comme chaleur thermique pour le chauffage de l’eau chaude, pour produire de l’électricité et, grâce aux systèmes techniques, également pour le refroidissement. Dans l’extraction de l’énergie géothermique utilisable en Allemagne, une distinction est principalement faite entre « l’énergie géothermique de surface » jusqu’à une profondeur de 400 mètres et « l’énergie géothermique profonde » d’une profondeur de 400 à plusieurs milliers de mètres.

Avec l’énergie géothermique de surface, la chaleur géothermique peut être exploitée avec différents systèmes techniques et rendue utilisable avec une pompe à chaleur. Il existe des systèmes ouverts tels que les systèmes de puits et des systèmes fermés tels que les capteurs de surface intégrés horizontalement dans le sol, les paniers géothermiques ou les sondes géothermiques intégrées verticalement dans le sol.

Astuce : Si vous êtes intéressé par le chauffage par géothermie, vous pouvez avoir un aperçu des investissements nécessaires dans notre article sur les coûts de la géothermie.

La géothermie profonde, quant à elle, repose sur des réservoirs d’énergie particuliers tels que :

• sources thermales chaudes
• Installations minières ou systèmes de tunnels (production d’énergie hydrothermale)
• Chaleur des roches sèches chaudes (production d’énergie pétrothermique)

L’énergie gratuite peut être utilisée pour produire de la chaleur et de l’électricité.

Dans l’utilisation de l’énergie géothermique, une distinction est également faite entre l’utilisation directe et l’utilisation indirecte de l’énergie géothermique. En cas d’utilisation directe, l’énergie géothermique prélevée est elle-même utilisée pour l’apport de chaleur. Un exemple en est l’utilisation de l’énergie thermique des eaux souterraines au moyen d’une pompe à chaleur (pompe à chaleur des eaux souterraines).

Avec une utilisation indirecte, la chaleur géothermique n’est utilisée qu’après avoir été convertie en électricité par une centrale électrique. Cela nécessite des températures d’au moins 90 °Celsius. L’Islande est un exemple de production d’électricité à partir de l’énergie géothermique. Une grande partie de l’énergie électrique utilisée en Islande provient de l’énergie géothermique. En raison des conditions géologiques, il y est déjà disponible à des profondeurs plus faibles avec des températures élevées. Les régions allemandes dans lesquelles l’énergie géothermique profonde est utilisée sont par ex. B. le bassin de la Molasse dans le sud de l’Allemagne, le Graben du Rhin supérieur ou le bassin de l’Allemagne du Nord.

En Allemagne, l’énergie géothermique à proximité de la surface est principalement utilisée pour le chauffage à l’énergie géothermique. Il fonctionne avec des températures de départ basses et une pompe à chaleur. Le chauffage de surface, tel que le chauffage au sol, le chauffage mural ou le chauffage au plafond, est particulièrement adapté et efficace pour les systèmes de chauffage géothermique. Leur eau de chauffage se débrouille avec des températures de départ basses et répartit également la chaleur rayonnante sur une grande surface et uniformément dans la pièce.

Une pompe à chaleur utilise essentiellement l’énergie de l’environnement. Cela peut provenir de l’air, de la nappe phréatique ou du sol. La pompe à chaleur dite saumure-eau assure une chaleur agréable à l’intérieur de la maison même lorsque la température extérieure est très basse. Nous expliquons exactement comment cela fonctionne dans la vidéo suivante :

Le chauffage de surface augmente le confort thermique et permet également de rafraîchir le bâtiment pendant les périodes chaudes de l’année. Les bâtiments existants ou anciens ont souvent de vieux radiateurs (convecteurs). Cependant, ceux-ci nécessitent des températures de départ élevées allant jusqu’à 90 °Celsius pour chauffer une pièce. Cependant, le chauffage géothermique à partir de l’énergie géothermique de surface est rentable à des températures de départ basses. Pour une utilisation rentable de la chaleur géothermique avec des pompes à chaleur, ces radiateurs doivent donc être remplacés par des radiateurs plus grands et à basse température. Il est conseillé de consulter individuellement un conseiller en énergie.

Si les températures extérieures sont supérieures aux températures souterraines en été, le système peut également être utilisé pour refroidir le bâtiment. La pompe à chaleur est arrêtée en conséquence. Le liquide plus frais du sol absorbe la chaleur de l’eau de chauffage et la stocke dans le sol. Pendant ce temps, l’eau de chauffage froide circule dans la maison et absorbe l’excès de chaleur via les systèmes de chauffage de surface. En ce qui concerne les domaines d’application, l’utilisation de l’énergie géothermique à proximité de la surface est particulièrement adaptée aux ménages privés. Mais les immeubles d’habitation, les entreprises commerciales et industrielles peuvent également faire bon usage de cette technologie.