Qu’est-ce que la géothermie ?

La géothermie étudie les phénomènes thermiques internes du globe terrestre et désigne le procédé qui permet de récupérer la chaleur naturelle terrestre pour produire de l’énergie.

D’où vient la chaleur ?

La chaleur stockée dans l’écorce terrestre a pour origine, à la fois le refroidissement du noyau terrestre (99% de la masse de la terre est à plus de 1 000°C), et surtout la désintégration naturelle des éléments radioactifs contenus dans les roches profondes. A cela s’ajoute, pour les premiers mètres de profondeur, le stockage de la chaleur issue du rayonnement solaire.

Coupe du globe terrestre ©ADEME-BRGM -  voir en grand cette image"
Coupe du globe terrestre ©ADEME-BRGM

Expérimenté concrètement par des générations de mineurs de fond et aujourd’hui bien mesuré, l’accroissement de la température en fonction de la profondeur est appelé « gradient géothermal ». Ainsi, ce gradient est en moyenne de 4°C tous les 100 m en France, excepté dans le nord de l’Alsace : 10°C/100 m, au pied des Pyrénées : 2°C/100 m et en Bretagne : 1°C/100 m.

Quelles sont les utilisations de cette chaleur ?

Le schéma suivant illustre les différentes utilisations de la chaleur, en fonction de la température récupérée :

  • la géothermie très basse énergie (température inférieure à 30°C), avec le recours de pompes à chaleur ;
  • la géothermie basse énergie (température entre 30 et 90°C) ;
  • la géothermie haute énergie (température supérieure à 150°C) ;
  • la géothermie profonde, qui consiste à rechercher, à grande profondeur, les conditions de la géothermie haute énergie dans des contextes non volcaniques.
Les usages de la géothermie ©ADEME-BRGM"
Les usages de la géothermie ©ADEME-BRGM

Comment ça marche ?

  • Pour la géothermie basse et haute énergie, deux forages sont nécessaires : l’un pour pomper l’eau chaude, l’autre pour réinjecter l’eau refroidie (de manière à protéger l’environnement et à garantir la pérennité de la ressource). En surface, la chaleur contenue dans l’eau est utilisée pour chauffer des bâtiments et/ou, dans le cas de la haute énergie, faire tourner une turbine et produire ainsi de l’électricité.
Doublet de forages ©ADEME-BRGM"
Doublet de forages ©ADEME-BRGM
  • Pour la géothermie très basse énergie, la température est généralement insuffisante pour une utilisation directe. Il convient donc d’extraire l’énergie contenue dans le sous-sol à l’aide d’une pompe à chaleur (PAC), de manière à réchauffer, rafraîchir (géocooling) ou refroidir le logement .
Principe de la pompe à chaleur (PAC) ©BRGM"
Principe de la pompe à chaleur (PAC) ©BRGM

L’extraction de l’énergie géothermique contenue dans le sous-sol peut se faire :

  • en faisant circuler un fluide caloporteur dans des sondes géothermiques (PAC sur échangeurs fermés),
PAC sur échangeurs fermés (champ de sondes) - ADEME -  voir en grand cette image"
PAC sur échangeurs fermés (champ de sondes) - ADEME
Principe d'une sonde géothermique - ADEME -  voir en grand cette image"
Principe d’une sonde géothermique - ADEME
  • en pompant directement l’eau souterraine lorsqu’une ressource en eau souterraine est présente (PAC sur échangeurs ouverts).
PAC sur échangeurs ouverts (doublet de forages d'eau) - ADEME -  voir en grand cette image"
PAC sur échangeurs ouverts (doublet de forages d’eau) - ADEME

Article rédigé par P. DURST et P. MONNOT - BRGM

Pour en savoir plus

Revenir en haut