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Sources d’eaux chaudes des Geysers del Tatio, à 4 000 m d'altitude, qui expulsent de la vapeur d’eau chargée en silice et en gaz carbonique tous les matins (Chili, 2002). © BRGM - Joëlle Arnaud, Pierre-Grégoire Scholl

La géothermie : se chauffer sans brûler la planète - réalisations en Ile-de-France

10.01.2006

Ce film explique les principes de fonctionnement des différents types de géothermie et montre la nature et l'étendue de ses applications actuelles en Ile-de-France (2006).

Ce film explique les principes de fonctionnement des différents types de géothermie et montre la nature et l'étendue de ses applications actuelles en Ile-de-France (2006). © ADEME / AGéMO / BRGM

Transcription de la vidéo

-La Terre contient un stock gigantesque de chaleur. Les éruptions volcaniques sont une des manifestations les plus spectaculaires de cette chaleur profonde. Cette chaleur interne se manifeste également par des fumerolles, qui sont des émanations de gaz chauds, par des geysers ou des sources chaudes. Dans le cas des sources chaudes, c'est l'eau qui s'est réchauffée au contact des roches profondes.

Hors de ces zones très spectaculaires, la chaleur interne du globe se traduit par une augmentation régulière de la température, à mesure que l'on s'enfonce dans le sol, de l'ordre de 3 degrés par 100 m dans les zones stables du globe, comme en France. Le mot "géothermie" vient du grec, "gé", terre, et "thermé", chaleur.

La géothermie, c'est l'étude de la chaleur de la terre de son origine à ses manifestations. Ce mot désigne aussi toutes les utilisations par l'homme de la chaleur du sous-sol. Pour utiliser la chaleur profonde, il faut que celle-ci puisse être transportée. C'est le cas lorsqu'elle est dans l'eau. Des formations de roches poreuses et perméables qui contiennent de l'eau sont appelées aquifères. Les aquifères peuvent être formés de roches en apparence très compactes, mais constituées d'éléments ou de grains solides entre lesquels des pores microscopiques ou des fissures permettent à l'eau de circuler, d'où leur nom de roches poreuses.

Lorsque l'eau chaude ne remonte pas naturellement à la surface, il faut aller la chercher en profondeur à l'aide de forages. Dans diverses régions de France, il existe des aquifères assez profonds et importants pour permettre l'utilisation à grande échelle de l'eau chaude souterraine. Ce sont les principaux bassins sédimentaires formés par l'accumulation des dépôts au fond des océans il y a plusieurs millions d'années.

Les 2 plus grands bassins sont le Bassin aquitain et le Bassin parisien. Aujourd'hui, une coupe du bassin de Paris montre une succession de couches géologiques déposées en piles d'assiettes, dont un certain nombre contiennent de l'eau. La formation la plus favorable à l'exploitation géothermale du Bassin parisien est l'aquifère du Dogger, constitué au début de l'ère secondaire, il y a plus de 160 millions d'années. La température de l'eau y est comprise entre 65 et 80 degrés, avec des débits pouvant atteindre 400 m3 / h. Ce sont des roches de la période jurassique. Les mêmes que celles visibles dans le Jura.

L'exploitation géothermale du Dogger du bassin de Paris se fait selon la technique du doublet géothermique. Cette technique, mise au point en France, consiste à extraire l'eau chaude par un forage d'exploitation. À prélever une partie de la chaleur de cette eau lors de son passage dans un échangeur en titane. C'est à travers la masse métallique des plaques de l'échangeur que la chaleur de l'eau géothermale est transmise au réseau de distribution. Une fois refroidie, l'eau géothermale est ainsi réinjectée, maintenant la pression dans l'aquifère et d'éviter de rejeter en surface de grandes quantités d'eau salée. L'ensemble de ce circuit est appelé boucle géothermale. Grâce à cette technique, une quarantaine d'opérations de chauffage géothermique fonctionnent en Île-de-France.

L'eau chaude ne pouvant être transportée sur de grandes distances dans des conditions économiques acceptables, il est nécessaire qu'un nombre suffisant d'utilisateurs de cette chaleur se situent dans un rayon de quelques kilomètres des forages. Les zones urbaines de la périphérie de Paris répondent à ces conditions.

Un chauffage urbain géothermique est constitué d'un ensemble d'éléments. La boucle géothermale. La centrale de production de chaleur. Le réseau de distribution urbain. Le réseau interne de chaque immeuble. Ces circuits d'eau sont physiquement séparés les uns des autres. Ils n'échangent entre eux que la chaleur. La centrale de production de chaleur est alimentée par la chaleur extraite de l'eau souterraine. Le réseau de distribution de la chaleur véhicule l'eau chaude jusqu'aux sous-stations, en pied d'immeuble. L'eau contenue dans ce réseau est de l'eau douce traitée pour la conservation du réseau. Elle fonctionne en circuit fermé. Après avoir cédé sa chaleur à la sous-station, l'eau revient, refroidie, en centrale. Dans chaque immeuble, un circuit interne partant de la sous-station distribue la chaleur dans les locaux. Il s'agit également d'un circuit fermé, sous la responsabilité du propriétaire de l'immeuble. Lorsqu'il fait très froid, la quantité de chaleur fournie par les doublets de forage ne suffit pas. Un complément est apporté par une ou plusieurs chaufferies traditionnelles fonctionnant avec du gaz, du fioul. Elles assurent aussi la production de chaleur de secours lors des arrêts techniques des doublets de forage. Les réseaux de chaleur ainsi alimentés sont donc multi-énergies. La géothermie fournissant de 60 à 95 % de la chaleur distribuée.

Si les différents circuits d'eau constituant une opération sont indépendants, l'ensemble du fonctionnement doit être cohérent et constamment optimisé avec, pour objectif, le confort de l'usager et la rentabilité de l'exploitation. C'est le rôle de l'exploitant et du gestionnaire. La gestion d'une opération de géothermie commence dès la conception du projet. La taille des réseaux de chaleur géothermique en région parisienne est de 2 000 à 15 000 équivalents-logements. Il s'agit d'habitations, de bureaux, d'équipements publics, comme les écoles, les lycées, les hôpitaux. Ces bâtiments utilisent la chaleur à des températures différentes selon qu'ils utilisent des radiateurs, des planchers chauffants, de l'air pulsé ou qu'ils consomment de l'eau chaude sanitaire. L'utilisation étagée, dite en cascade, de la chaleur, en fonction de la température nécessaire pour chaque utilisateur, permet d'utiliser au maximum l'eau géothermale avant de la réinjecter dans le sous-sol.

Les nouveaux bâtiments répondant aux normes récentes d'isolation permettent de faire fonctionner les installations de chauffage à des températures plus basses, ce qui augmente l'efficacité de la géothermie en créant des cascades supplémentaires. La télégestion, outil de conduite et de surveillance des installations, permet le contrôle et le pilotage en continu de la température fournie aux usagers. D'utiliser au maximum la géothermie pour la gestion optimisée des cascades. De limiter le recours aux énergies d'appoint. Pilotage du déclenchement des appoints. Le contrôle du fonctionnement. Déclenchement des alarmes et astreintes.

-L'habitant raccordé au réseau géothermique de chauffage urbain bénéficie d'un confort accru. Les moyens techniques sophistiqués mis en place permettent de prévoir et d'anticiper la demande de chaleur de l'usager. La diversité des sources d'appoint et de secours et le système de télégestion garantissent une meilleure fiabilité et autorisent une souplesse d'adaptation au niveau de la production de chaleur. Le réseau, en remplaçant de multiples chaufferies isolées par un système de production centralisé et global, bénéficie d'une technologie performante et de services rapides et efficaces pour l'usager. Celui-ci se trouve dégagé des nombreuses contraintes liées à la construction, à l'entretien ou au renouvellement d'un système de chauffage indépendant. C'est le confort sans souci et moins d'investissements pour l'abonné. Le chauffage géothermique permet également de supprimer la plupart des dispositifs de stockage ou de distribution de combustible pour une meilleure sécurité et le respect de l'environnement. Pour la région d'Île-de-France, 180 000 t d'équivalent pétrole sont économisées chaque année. C'est environ 15 000 camions-citernes qui ne circulent plus et ne stationnent plus en agglomération. Ces 180 000 tep sont autant de fumées de CO2, de soufre et de suie qui ne sont plus déversées dans l'atmosphère. Près de 600 000 t par an. C'est autant de matières premières qui ne sont plus importées, d'où une économie non négligeable de devises. 110 millions de francs par an en Île-de-France. La géothermie, c'est une énergie locale et une activité industrielle contribuant à l'économie et à l'emploi.

-Si l'Île-de-France compte actuellement une quarantaine de réseaux de chaleur géothermique, de nombreux pays en Europe ou dans le monde sont en train de développer ces technologies. L'expérience et le savoir-faire développés en France sont désormais ouverts au marché mondial.

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