Schéma des différentes possibilités d'hybridation.
© Un oeil neuf
La menace et l'impact du changement climatique obligent à rechercher des sources d'énergie décarbonées, comme les énergies renouvelables, abondantes et permanentes : soleil, vent, marées, chaleur de la terre, biomasse.
Mais nous avons trop tendance toutefois à les évaluer indépendamment les unes des autres en se privant de leur complémentarité potentielle, qui peut permettre aux systèmes énergétiques d’améliorer aussi bien leur efficacité que la viabilité économique du procédé utilisé.
Combiner les géothermies avec d'autres technologies pour produire électricité, chaleur, froid, hydrogène...
Parmi ces énergies renouvelables, les géothermies occupent une place particulière en raison de leurs ressources durables et de leurs faibles impacts sur l'environnement.
Compte tenu de la large gamme des températures exploitées par les géothermies (20°C à plus de 250°C), les installations géothermiques peuvent être intégrées à différents systèmes énergétiques pour produire de l'électricité, du chauffage, du refroidissement, de l'hydrogène, voire de l'eau potable ou de l'eau dessalée.
Vers une production de chaleur et de froid décarbonées
L’inertie du sous-sol peut être mise à profit pour stocker un excédent de chaleur (par exemple solaire ou issue d’un processus industriel) et ainsi s’intégrer dans des systèmes énergétiques multi-sources notamment dans les réseaux de chaleur.
Si la décarbonation de l’énergie pour les bâtiments est un sujet largement étudié depuis des années, la décarbonation de l’industrie reste encore un enjeu majeur.
Vers une production d’électricité décarbonée
L’hybridation de l’énergie géothermique avec le solaire et possiblement avec l’éolien vise à améliorer aussi bien l’efficacité des centrales géothermiques, que l’augmentation de la production globale.
En combinant ces technologies qui présentent des profils de production différents sur un même site, la disponibilité de l'énergie est accrue et l'intermittence de l'énergie réduite. Plus précisément, l'énergie solaire photovoltaïque complète l'installation géothermique notamment lorsque le rendement thermique de l'unité géothermique est le plus faible - généralement pendant les périodes les plus chaudes et les plus ensoleillées de la journée ou de l'année - c'est-à-dire lorsque le solaire photovoltaïque est le plus productif.
Pour pallier une température du fluide géothermal souvent trop basse pour faire fonctionner les machines de production d’électricité à leurs optimums, une hybridation avec la biomasse constitue par ailleurs une bonne synergie.
Vers une production du vecteur hydrogène
L'hydrogène vert est actuellement vu comme un élément essentiel de la transition énergétique en cours. Ce dernier est obtenu par l’électrolyse de l’eau à partir d’électricité renouvelable. Il fournit une source d'énergie propre 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7.
La production d'énergie géothermique offre un grand avantage pour l'efficacité de la production d'hydrogène vert, que ce soit en termes d’apport d’électricité ou de chaleur.
Vers la désalinisation de l'eau de mer
En raison des changements environnementaux déjà en cours et des besoins futurs, la qualité et la quantité d'eau consommable va diminuer. Plus de 97% de l'eau dans le monde est salée.
Différentes techniques existent pour dessaler l’eau de mer. Parmi celles-ci, les deux représentatives et utilisées à l’échelle industrielle sont les techniques membranaires et les techniques thermiques (distillation thermique). Mais dans tous les cas, la consommation d'énergie est élevée.
L'énergie géothermique présente un intérêt croissant pour le dessalement, car elle fournit une source constante d'énergie de base stable pour des périodes continues et à long terme et représente une option viable, durable et respectueuse de l'environnement.
Le déploiement de ces solutions bénéficie d’un bon nombre de briques technologiques déjà existantes et des avancées dans chacune des énergies considérées. Par contre une réelle recherche dans l’optimisation du dimensionnement et du fonctionnement hybrides s’impose.
Couverture et extrait du numéro 27 de la revue Géosciences.
© BRGM
Géosciences n°27 : Transition énergétique, les solutions du sous-sol
Géothermie, stockage de CO2 ou de chaleur, accès aux ressources minérales… le numéro 27 de la revue Géosciences se penche sur le potentiel du sous-sol pour la transition énergétique.
Associer le sous-sol à la transition énergétique peut sembler incongru. On pensera plus spontanément aux éoliennes, aux panneaux photovoltaïques ou éventuellement aux barrages hydroélectriques et aux centrales nucléaires. Et pourtant, la transition énergétique et écologique qui va nous amener progressivement à développer les énergies décarbonées va requérir de faire appel de manière croissante aux ressources et potentiels du sous-sol.
Le numéro 27 de la revue Géosciences du BRGM explore les solutions issues du sous-sol : géothermie, stockage de CO2, stockage de chaleur, hybridation de ces différentes solutions et des autres énergies renouvelables. Il aborde également l’accès aux ressources minérales, indispensables à la réussite de la transition énergétique.
