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Un gigantesque chauffe-eau
Deux types de systèmes géothermiques profonds peuvent être distingués :
- Les systèmes
hydrothermaux, qui tirent profit de l’existence de roches naturellement perméables
(aquifères) ou de zones de failles pouvant faire office d’échangeurs de chaleur
naturels.
- Les systèmes petrothermaux, qui consistent à augmenter par stimulation hydraulique la perméabilité naturelle des roches du sous-sol afin de pouvoir les utiliser comme un échangeur de chaleur. De tels systèmes sont également connus sous le nom de systèmes géothermiques stimulés ou Enhanced Geothermal Systems (EGS) en anglais.
Les systèmes hydrothermaux jouissent d’une bien plus grande maturité technique que les systèmes petrothermaux. Seuls les systèmes petrothermaux (EGS) ont toutefois le potentiel de livrer une contribution significative à la production de courant hors des régions volcaniques. Les systèmes hydrothermaux se prêtent par contre à la conception d’installations hybrides consistant à élever la température d’eaux hydrothermales de 100 °C – 150°C à une température idéale pour la production d’électricité grâce, par exemple, au gaz naturel ou au biogaz.
Les systèmes petrothermaux (EGS) fonctionnent selon le principe suivant : Les températures requises pour produire de l’électricité de manière économique sont bien plus élevées que pour la simple production de chaleur, ce qui nécessite de forer à de grandes profondeurs. Il en résulte un conflit d’objectifs vu que la perméabilité naturelle des roches tend à décroitre avec l’augmentation de la profondeur. Il est par conséquent nécessaire de réaliser un gigantesque « chauffe-eau » en stimulant artificiellement la roche. Cette stimulation est réalisée grâce à l’injection d’eau sous pression afin d’élargir les fissures existantes dans les roches et d’en créer de nouvelles. Il est possible de déterminer l’étendue de la zone fissurée et le cheminement de l’eau injectée grâce à l’installation de sismomètres dans des forages d’observation. De nouveaux puits peuvent ensuite être forés de manière ciblée dans ces régions fissurées.
Lorsque le « chauffe-eau » a été réalisé, de
l’eau froide peut y être injectée à une profondeur de 4000 à 5000 m. L’eau circule
ensuite dans les fissures de la roche cristalline et s’échauffe à une
température de près de 200 °C. En surface, l’eau chaude se départit de son
énergie dans un échangeur de chaleur avant d’être réinjectée dans le sous-sol.
La chaleur ainsi extraite sert à entrainer une turbine pour la production
d’électricité et la chaleur résiduelle en sortie de turbine peut être injectée
dans un réseau de chauffage à distance. Un système de refroidissement du
circuit hydraulique (y compris l’utilisation de la chaleur résiduelle) est
installé en aval de la turbine.
Systèmes hydrothermaux: principe de
fonctionnement
Systèmes pétrothermaux: principe de
fonctionnement