La géothermie pour produire de l'électricité

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Christian Weiss / ADEME

Les centrales flash

La chaleur terrestre n’est pas exploitable partout de la même façon. Dans les zones volcaniques, la chaleur du centre de la Terre remonte et réchauffe de gigantesques poches d’eau. Ce fluide sous pression et chargé en minéraux est extrait par forage. Lors de sa remontée dans le puits il perd de la pression et arrive à la surface sous forme d’un mélange d’eau et de vapeur. L’eau et la vapeur sont séparées dans un séparateur-sécheur. La vapeur est ensuite envoyée directement dans une turbine couplée à un alternateur qui produit ainsi de l’électricité.

À la sortie de la turbine, la vapeur détendue est condensée et réinjectée avec l’eau séparée dans le réservoir géothermique. La puissance électrique moyenne de ces centrales géothermiques varie de 15 à 50 MW.

Géothermie naturelle à haute énergie
Exploitation de l’eau chaude présente dans le sous-sol pour créer de l'électricité

 

Les centrales ORC

Lorsque la température du fluide géothermal est moins importante (c’est-à-dire entre 90 °C et 150 °C), on utilise des centrales utilisant un fluide intermédiaire.

Dans une centrale ORC, le fluide géothermal est maintenu sous pression puis est amené dans un échangeur de chaleur où il cède son énergie à un fluide organique (par exemple l’isobutane) qui peut se vaporiser à faible pression et température. La vapeur produite est ensuite turbinée puis condensée et revient à l’état liquide, puis est pompée et retourne à l’échangeur de chaleur pour effectuer un nouveau cycle en circuit fermé. La turbine est couplée à un alternateur pour produire de l’électricité. Le fluide géothermal refroidi après son passage dans l’échangeur de chaleur est réinjecté dans le sous-sol dans le puits d’origine par un second forage.

Schéma de principe d’une centrale à fluide binaire (Source ESMAP | Modifié de Dickson and Fanelli 2004)
Schéma de principe d’une centrale à fluide binaire
(Source ESMAP | Modifié de Dickson and Fanelli 2004)

 

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Ça existe déjà

C’est en Italie, à Larderello, que la géothermie produit de l’électricité pour la première fois au monde, en 1904. Le prince Ginori Conti allume symboliquement cinq ampoules, annonçant pour l’année suivante la construction de la première centrale expérimentale de 20 kW.

Depuis, la géothermie haute température s’est bien développée ! Un peu plus de 500 centrales ont déjà été construites dans le monde permettent d’alimenter en électricité plusieurs dizaines de millions de personnes.

En France, la production d’électricité géothermique concerne plutôt les territoires d’outre-mer avec des perspectives de développement intéressantes en Guadeloupe, en Martinique, à Mayotte ou à la Réunion. En Guadeloupe par exemple, la centrale géothermique de Bouillante couvre aujourd’hui environ 7 % de la consommation d’électricité de l’île. Sa puissance permettra bientôt de répondre à environ 13 % des besoins en électricité.

D’autres projets sont à l’étude qui devraient amener une production permettant de couvrir plus de 30 % de la consommation d’électricité. En plus de produire une électricité peu émettrice de gaz à effet de serre, la géothermie est indépendante des aléas climatiques et peut produire 24 h/24 tout au long de l’année !