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Géothermie

La géothermie, du grec γ? (la terre) et θερμ?ς (la chaleur), est la science qui étudie les phénomènes thermiques internes du globe terrestre et la technique qui vise à l'exploiter. Par abus de langage, la géothermie (La géothermie, du grec γ? (la terre) et θερμ?ς (la chaleur), est la science qui étudie les phénomènes thermiques internes du globe terrestre et la technique qui vise à l'exploiter. Par...) désigne aussi l'énergie géothermique (La géothermie, du grec γ? (la terre) et θερμ?ς (la chaleur), est la science qui étudie les phénomènes thermiques internes du globe terrestre et la technique qui vise à...) issue de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes....) qui est convertie en chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) et/ou en électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également...).

On distingue trois types de géothermie :

  • la géothermie à haute énergie (production d'électricité),
  • la géothermie à basse énergie (production de chaleur),
  • la géothermie à très basse énergie (pompe à chaleur géothermique prélevant la chaleur contenue dans le sol)

L'énergie géothermique est exploitée dans des réseaux de chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) et d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) chaude depuis des milliers d'années en Chine, dans la Rome antique et dans le bassin méditerranéen.

L'augmentation des prix de l'énergie et le besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires et les besoins...) d'émettre moins de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...) à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou d'autres étoiles (dans le cas...) la rendent plus attrayante. En 2007, en France le BRGM a avec l'ADEME, créé un Département Géothermie pour la promouvoir, après s'être associé à différents programmes de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...), de travaux de service public (Un service public est une activité considérée comme étant d'intérêt général. Cette notion faisant appel à une appréciation pouvant être élargie ou rétrécie à volonté, elle ne permet pas de donner une définition parfaite et objective du service...). Deux de ses filiales CFG Services (services et ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une installation technique ou industrielle.) spécialisée) et Géothermie Bouillante (qui exploite la centrale électrique (Une centrale (de production d'énergie) électrique est un site industriel qui produit de l'électricité en grande quantité.) de Bouillante en Guadeloupe) sont impliquées dans la géothermie.

Principe

Il s'agit d'extraire l’énergie géothermique contenue dans le sol pour l’utiliser sous forme de chauffage ou pour la transformer en électricité. Il existe un flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé dans...) géothermique naturel à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...) du globe, mais il est si faible qu'il ne peut être directement capté. En réalité on exploite la chaleur accumulée, stockée dans certaines parties du sous-sol (nappes d'eau) en faisant un ou plusieurs forages, plus ou moins profond(s) selon la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert de...) désirée ou le gradient thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant...) local.

L'énergie est potentiellement considérable, car un km² de roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est formé par un assemblage de minéraux,...), sur une profondeur de 10 km, renferme en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous...) une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière...) d'énergie équivalant à 15 millions de TEP (La tonne d'équivalent pétrole (symbole tep) est une unité d'énergie d'un point de vue économique et industriel.).[réf. nécessaire]

Gradient thermique

Plus l'on fore profond dans la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre. C'est la partie supérieure de la lithosphère (qui constitue les plaques tectoniques).), plus la température augmente. En moyenne, l'augmentation de température atteint 20 à 30 degrés par kilomètre. Ce gradient thermique dépend beaucoup de la région du globe considérée. Il peut varier de 3 °C par 100 m (régions sédimentaires) jusqu’à 15°C ou même 30°C (régions volcaniques, zones de rift (Un rift est une zone où la lithosphère continentale est en extension, ce qui provoque son affaissement (graben), une zone de volcanisme et une importante sédimentation continentale. L'expression morphologique de cette...) comme en Islande (L’Islande, (en islandais Ísland, littéralement « terre de glace »), est un État insulaire de l’océan Atlantique Nord, situé entre le Groenland et...) ou en Nouvelle-Zélande). La plus grande partie de la chaleur de la Terre est produite par la radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le thorium, est un phénomène...) naturelle des roches qui constituent la croûte terrestre : c'est l'énergie nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) produite par la désintégration de l'uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent : plus abondant que l'argent, autant que le molybdène ou...), du thorium et du potassium.

Types de géothermie

On distingue classiquement trois types de géothermie selon le niveau de température disponible à l'exploitation :

  • la géothermie à haute énergie ou géothermie privilégiée exploite des sources hydrothermales très chaudes, ou des forages très profonds où de l'eau est injectée sous pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) dans la roche. Cette géothermie est surtout utilisé pour produire de l'électricité. Elle est parfois subdivisée en deux sous-catégories :
    • la géothermie moyenne énergie (aux températures comprises entre 100 et 150°C) par laquelle la production d'électricité nécessite une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) utilisant un fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont...) intermédiaire
    • la géothermie haute énergie (aux températures supérieures à 150°C) qui permet la production d'électricité grâce à la vapeur () qui jaillit avec assez de pression pour alimenter une turbine (Une turbine est un dispositif rotatif destiné à utiliser la force d'un fluide (eau, vapeur, air, gaz de combustion), dont le couple est transmis au moyen d'un...).
  • la géothermie de basse énergie : géothermie des nappes profondes (entre quelques centaines et plusieurs milliers de mètres) aux températures situées entre 30 et 100°C. Principale utilisation : les réseaux de chauffage urbain.
  • la géothermie de très basse énergie : géothermie des faibles profondeurs aux niveaux de température compris entre 10 et 30°C. Principales utilisations : le chauffage et la climatisation (La climatisation est la technique qui consiste à modifier, contrôler et réguler les conditions climatiques (température, humidité, niveau de poussières, etc.) d’un local pour des...) individuelle par dispositifs thermodynamiques généralement fonctionnant à l'électricité , d'où le terme barbare électro-thermodynamique, appelés plus communément " pompes à chaleurs aérothermiques " (puisant dans l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions et...) extérieur) et " pompe à chaleur géothermique " (puisant dans la terre ou l'eau à faible profondeur) beaucoup plus performantes que les premières.

Par rapport à d’autres énergies renouvelables, la géothermie de profondeur (haute et basse énergie), présente l’avantage de ne pas dépendre des conditions atmosphériques (soleil, pluie (La pluie désigne généralement une précipitation d'eau à l'état liquide tombant de nuages vers le sol. Il s'agit d'un...), vent). C’est donc une source d'énergie quasi-continue car elle est interrompue uniquement par des opérations de maintenance sur la centrale géothermique ou le réseau de distribution (Le mot réseau (du latin retis) est apparu pour la première fois dans la langue française sous la forme "resel", au XII ème siècle. Employé dans un premier temps, dans le domaine textile, de...) de l'énergie. Les gisements géothermiques ont une durée de vie (La vie est le nom donné :) de plusieurs dizaines d'années (30 à 50 ans en moyenne).

Dès 1973, B. Lindal avait synthétisé dans un tableau (Tableau peut avoir plusieurs sens suivant le contexte employé :) les applications possibles de la géothermie.

B. Lindal : les différentes applications de la géothermie (version francisée)
B. Lindal : les différentes applications de la géothermie (version francisée)

" Doublet géothermique "

Plusieurs schémas d’installation existent :

  • forage unique : un ou plusieurs forages de pompage (Le pompage est un phénomène aérodynamique qui intervient dans un compresseur. Il s'agit d'une instabilité aérodynamique qui donne naissance à des ondes...) sans forage de réinjection
  • doublet : un ou plusieurs forages de pompage et un ou plusieurs forages de réinjection
    • doublet non réversible : chaque forage fonctionne toujours en pompage ou en injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :)
    • doublet réversible : chaque forage fonctionne alternativement en pompage et en injection

En général le principe du " doublet géothermique " est retenu pour augmenter la durée de vie de l'exploitation de la nappe phréatique dans laquelle on puise l'eau chaude. Le principe est de faire deux forages : le premier pour puiser l'eau, le second pour la réinjecter dans la nappe. Les forages peuvent être éloignés l'un de l'autre (un à chaque extrémité de la nappe pour induire un mouvement de circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) d'eau dans la nappe, mais ce n'est pas pratique d'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de l'entretien) ou rapprochés de quelques mètres mais avec des forages obliques (toujours dans le but d'éloigner les points de ponction et de réinjection de l'eau).

Géothermie haute énergie

La géothermie haute énergie, ou géothermie profonde, appelée plus rarement géothermie haute température, ou géothermie haute enthalpie (L'enthalpie (du préfixe en- et du grec thalpein: chauffer) est une fonction d'état de la thermodynamique, dont la variation permet d'exprimer la quantité de chaleur mise en...), est une source d'énergie contenue dans des réservoirs localisés généralement à plus de 1500 mètres de profondeur et dont la température est supérieure à 80°C. Grâce aux températures élevées, il est possible de produire de l'électricité et de faire de la cogénération (production conjointe d'électricité grâce à des turbines à vapeur et de chaleur avec la récupération des condensats de la vapeur).

Plus l'on fore profond dans la croûte terrestre, plus la température augmente. En moyenne, l'augmentation de température atteint 20 à 30 degrés par kilomètre. Ce gradient thermique dépend beaucoup de la région du globe considérée. Les zones où les températures sont beaucoup plus fortes, appelées anomalies de température, peuvent atteindre plusieurs centaines de degrés pour de faibles profondeurs. Ces anomalies sont observées le plus souvent dans les régions volcaniques. En géothermie, elles sont désignées comme des gisements de haute enthalpie, et utilisées pour fournir de l'énergie, la température élevée du gisement (entre 80°C et 300°C) permettant la production d'électricité.

L'exploitation de la chaleur provenant de la géothermie haute énergie est ancienne. Les bains dans des sources chaudes étaient déjà pratiqués dans l'Antiquité dans de nombreuses régions du monde (Le mot monde peut désigner :). C'est au début du XXe siècle qu'une centrale géothermique de production d'électricité a été pour la première fois réalisée à Larderello (Italie). La géothermie haute température connaît actuellement un renouveau important, notamment parce que la protection contre la corrosion et les techniques de forage se sont fortement améliorées.

De nouvelles applications technologiques sont envisageables pour récupérer la chaleur de la Terre. La cogénération permet déjà de combiner la production de chaleur et d'électricité sur une même unité, et augmente ainsi le rendement de l'installation. Un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) européen de géothermie profonde à Soultz-sous-Forêts vise à produire de l’électricité grâce au potentiel énergétique des roches chaudes fissurées (en anglais Hot Dry Rock)[1].

Installations dans le monde

Capacité géothermique installée (2002)
Région du monde MWe
Asie (L'Asie est un des cinq continents ou une partie des supercontinents Eurasie ou Afro-Eurasie de la Terre. Il est le plus grand continent (8,6 % de la surface totale terrestre ou 29,4 % des terres...) 3 220
Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et à l'est, de l'Europe et de l'Afrique par...) du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) 2 971
Union européenne 883
Océanie 441
Amériques centrale et du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) 416
Autres pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le plus souvent sous...) d'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...) 297
Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et...) 128
Total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme....) mondial 8 536
Source : EurObserv'ER, août 2003

La géothermie est la source d'énergie principale de l'Islande. Il existe trois centrales électriques importantes qui fournissent environ 17% (2004) de la production d'électricité du pays. De plus, la chaleur géothermique fournit le chauffage et l'eau chaude d'environ 87% des habitants de l'île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un lac ou d'une mer. Son étymologie latine, insula, a donné...).

L'une des sources géothermiques les plus importantes est située aux États-Unis. The Geysers, à environ 145 km au nord de San Francisco, démarra la production en 1960 et dispose d'une puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) de 2000 mégawatts électriques. Au sud de la Californie, près de Niland et Calipatria, une quinzaine de centrales électriques produisent environ 570 mégawatts électriques.

La géothermie est particulièrement rentable dans la zone du Rift en Afrique. Trois centrales ont récemment été construites au Kenya, respectivement de 45 MW, 65 MW et 48 MW. La planification (La planification est la programmation d'actions et d'opérations à mener) prévoit d'augmenter la production de 576 MW en 2017, couvrant 25% des besoins du Kenya, et réduisant ainsi la dépendance du pays aux importations de pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de cette énergie fossile est l’un des piliers de l’économie industrielle contemporaine,...) [2].

En Guadeloupe (La Guadeloupe (prononcée : [gwa.də.lup]), en créole Gwadloup, est à la fois une région, un département d'outre-mer français et une région...), la seule référence française en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état...) de géothermie haute température se situe à Bouillante, non loin du volcan (Un volcan est un relief terrestre, sous-marin ou extra-terrestre formé par l'éjection et l'empilement de matériaux issus de la montée d'un magma sous forme de lave et de tephras tels que les cendres....) guadeloupéen de la Soufrière. Il a été réalisé en 1984 un premier forage d’une profondeur de 300 m sur la base duquel l’installation d’une centrale de 5 MW a été décidée. Très proches de ce site, trois nouveaux puits de production plus profonds (1 km en moyenne) ont été mis en service en 2001 et une centrale, construite en 2003 (Bouillante 2), a permis de mettre en production, à fin 2004, 11 MW supplémentaires. Ce nouvel apport d'énergie couvre environ 10% des besoins annuels en électricité de l'île.

En France métropolitaine (La France métropolitaine, parfois raccourcie en Métropole, est dans le langage courant la partie européenne de la France, c'est-à-dire le territoire continental et les îles...), on fore actuellement à grande profondeur (de l'ordre de 5 000 m à Soultz-sous-Forêts [3]) dans des " roches chaudes sèches " où de l'eau est injectée ; on crée ainsi un échangeur thermique.

En Allemagne, une centrale utilisant la géothermie de 3,4 mégawatts, devrait fonctionner à Unterhaching près de Munich à partir de 2007, et produire en cogénération de la chaleur et de l'électricité. Le forage a atteint 3350 mètres de profondeur, et 150 litres d'eau jaillissent par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps....) à une température de 122°C.

L'électricité est produite à partir de la géothermie dans plus de 20 pays dans le monde : la Chine, l'Islande, les États-Unis, l'Italie, la France, l'Allemagne, la Nouvelle-Zélande (La Nouvelle-Zélande est un pays de l'Océanie, au Sud-Ouest de l'océan Pacifique, constitué de deux îles principales (l'île...), le Mexique, le Nicaragua, le Costa Rica, la Russie, les Philippines (La République des Philippines est un pays constituée d'un archipel de 7 107 îles dont onze d'entre elles totalisent plus de 90 % des terres et...), l'Indonésie (L'Indonésie, officiellement la République d'Indonésie (en indonésien Republik Indonesia), est un pays transcontinental d'Asie du Sud-Est et d'Océanie. Avec plus de 17 500 îles, il s'agit du...), le Japon et le Canada.

Géothermie basse énergie

On parle de " géothermie basse énergie " lorsque le forage permet d'atteindre une température de l'eau entre 30°C et 100°C dans des gisements situés entre 1500 et 2500 m de profondeur. Cette technologie est utilisée principalement pour le chauffage urbain collectif par réseau de chaleur (Un réseau de chaleur est une installation comprenant une chaufferie fournissant de la chaleur à plusieurs clients par l'intermédiaire de canalisations de transport de chaleur.), et certaines applications industrielles.

En France, un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle...) de chauffage urbain situé en région parisienne utilise la géothermie basse énergie. Les installations de pompes à chaleur sur nappe continuent à se développer en région parisienne car elles correspondent à des techniques de chauffage et de refroidissement particulièrement bien adaptées aux secteurs tertiaire et résidentiel.

Une centrale géothermique fonctionnant sur le principe du doublet a été mise en service en 1994 à Riehen en Suisse, pour le chauffage des immeubles locaux. Depuis décembre 2000, une partie de la chaleur produite est exportée en Allemagne et approvisionne ainsi un quartier de la ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour l'ONU) étendue et fortement peuplée (dont les habitations doivent...) voisine de Lörrach. L'agrandissement a provoqué un mini (MINI est une marque automobile de BMW Group. L'ancien modèle Mini était construit par MG Rover.) tremblement (Les tremblements sont des mouvements anormaux involontaires, rythmiques et oscillatoires, de faible amplitude. Ils peuvent être uni ou bilatéraux.) de terre en décembre 2006.

La production de chaleur au moyen d’une pompe à chaleur (Une pompe à chaleur est un dispositif thermodynamique permettant de transférer la chaleur du milieu le plus froid (et donc le refroidir encore) vers le milieu le plus...) sur nappe, repose sur le prélèvement et le transfert de l'énergie contenue dans l’eau souterraine vers les locaux à chauffer. Par ailleurs, une pompe (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.) à chaleur peut assurer simultanément et/ou successivement des besoins en chauffage et/ou climatisation/rafraîchissement. Cette catégorie est tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) de même, d'un point de vue technicien et d'investissement financier, plus de la famille des géothermies de très basse énergie.

Géothermie très basse énergie

La géothermie très basse énergie est une géothermie au niveau des températures comprises entre 10 et 30°C. Dans ce cas, la chaleur provient non pas des profondeurs de la croûte terrestre, mais du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une...) et du ruissellement de l'eau de pluie, le sol du terrain jouant un rôle d'inertie (L'inertie d'un corps découle de la nécessité d'exercer une force sur celui-ci pour modifier sa vitesse (vectorielle). Ainsi, un corps immobile ou en mouvement rectiligne uniforme...) thermique. Cette technologie est appliquée à :

  • la climatisation passive avec par exemple le système du puits provençal (Le puits provençal est un échangeur géothermique qui assure la fonction de rafraîchissement estival ou hivernal de l'air ventilé. Ce système est aussi parfois appelé puits canadien en référence à la...),
  • le chauffage et la climatisation avec la pompe à chaleur géothermique

Ces systèmes permettent de faire, par rapport à l'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) unique d'une énergie primaire (Une source d’énergie primaire est une forme d’énergie disponible dans la nature avant toute transformation. Si elle n’est pas utilisable directement, elle doit être transformée en une source d’énergie...), des économies d'énergie sur le chauffage et la production d'eau chaude. Néanmoins ils nécessitent une source d'énergie extérieure, le plus souvent l'électricité, qui doit rester disponible.

  1. La géothermie de Pompe à chaleur consiste à puiser la chaleur présente dans le sol à travers des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de...) verticaux ou horizontaux, selon la configuration du terrain .

Image:Fonction-pompeachaleur.jpg

Un système thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes en équilibre. La...) (ou Pompe A Chaleur) a un fonctionnement comparable à celui d’un réfrigérateur (Un réfrigérateur (ou frigidaire ou frigo dans le langage famillier) est un appareil principalement utilisé en cuisine, avec un compartiment principal qui a une température de 4 a 8 °C et souvent un compartiment pour...) ménager : il assure le chauffage d’un local à partir d’une source de chaleur externe (dont la température est inférieure a celle du local à chauffer). Il puise les 2/3 de l’énergie de chauffage dans la chaleur produite par les entrailles de la Terre (géo = terre, thermie = chaleur) et l’autre tiers est un apport électrique pour le compressseur .

Comment ça fonctionne? Tout se joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert...) grâce au changement d’état, quand un fluide passe de l’état liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) à l’état gazeux, et inversement. C’est simple : un long tuyau de polyéthylène ou de cuivre gainée de polyéthylène est enterré dans le jardin. On fait circuler dedans un liquide, qui se réchauffe un peu au contact de la terre. Comme ce liquide a la propriété de se mettre à bouillir à très basse température, il passe alors de l’état liquide à l’état vapeur. Cette vapeur est comprimée par un compresseur situé dans la maison (Une maison est un bâtiment de taille moyenne destiné à l'habitation d'une famille, voire de plusieurs, sans être considérée comme un immeuble collectif.). Le simple fait de la comprimer a pour effet d’augmenter sa température. Elle est alors conduite à un condenseur qui la refait passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) à l’état liquide. Lors de ce changement d’état il se dégage à nouveau de la chaleur, qui est transmise à l’eau de chauffage (radiateur, plancher chauffant…). Le liquide continue son cycle, et après s’être détendu, repart en circuit fermé rechercher de la chaleur dans la terre du jardin.

Il existe 3 sortes des systèmes horizontaux: - le système eau glycolée/eau - le système eau/sol(=fluide frigorigène) - le système sol/sol

Le fonctionnement des machines thermodynamiques (ici la PAC) est fondé sur la capacité des fluides frigorigènes à se vaporiser et se condenser à température ambiante. Le fluide frigorigène le plus utilisé pour la géothermie est le fluide R-134a Sa composition chimique : Hydrofluorcarbone ou H_F_C de formule : CH2F-CF3 Ses propriétés essentielles sont :

 
 -sa température d’ébullition (L’ébullition est la formation de bulles lors d’un changement violent d’un corps de l’état liquide vers l’état vapeur. Ce phénomène est une vaporisation.) à pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.) est de -26°C. 
 Ce qui lui permet donc de s’évaporer plus vite a basse température, donc meilleur passage de la chaleur. 
 

- sa chaleur latente (L'enthalpie de changement d'état, molaire ou massique, correspond à la quantité de chaleur nécessaire à l'unité de quantité de matière (mole) ou de masse (kg) d'un corps pour qu'il...) d’évaporation (L'évaporation est un passage progressif de l'état liquide à l'état gazeux. Elle est différente de l'ébullition qui est une transition rapide. C'est un changement d'état appelé vaporisation.) importante. A -26°C (sa température d’ébullition) à pression atmosphérique sa chaleur latente est de 216Kjoul/Kg. Libère beaucoup d’énergie. -son faible volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) massique de la vapeur en mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées. Les cubes figurent parmi les solides les plus remarquables de l'espace. C'est un des cinq solides de Platon, le seul ayant...) qui lui permet d’utiliser un petit compresseur.

Du point de vue du budget (Un budget est un document comptable prévisionnel distinguant les recettes et les dépenses.) d'investissement, les pompes à chaleur, installées à plus de 90% dans du neuf (sources : Ademe , Sofath) n'entrent pas en concurrence avec le chauffage électrique par effet Joule (L'effet Joule est la manifestation thermique de la résistance électrique. Il se produit lors du passage d'un courant électrique dans tous matériaux conducteurs, à l'exception des supraconducteurs qui...) (résistance électrique), mais plutôt avec tout les autres véritables moyens écologiques (solaire actif, bois énergie (Le bois énergie se dit de toutes les applications du bois en tant que combustible.), mais avant tout les architectures (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans, diffusé sur Arte depuis 1995.) climatique et bioclimatique).

La pompe à chaleur gagnerait probablement chercher à muter vers un fonctionnement à partir de moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une...) thermique, pouvant utiliser des combustibles issus de la biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. Dans le domaine de...) (biogaz par exemple), et ce évidemment pour des raisons d'économie d'échelle, dans des grands ensembles, permettant ainsi de localiser la production proche des lieu d'utilisation et d'augmenter les potentiels de production d'énergies renouvelables locales tout en évitant d'amplifier les problèmes actuels en amont du compteur électrique.

Séismes

Les installations géothermiques ont parfois besoins de détartrer les fissures où circule l'eau. Pour cela, elles injectent parfois de l'eau sous pression, ce qui dans certains cas peut déclencher des séismes de magnitude pouvant aller jusqu'à 4,6. Un moyen de limiter leur intensité est d'utiliser de l'acide chlorhydrique (L'acide chlorhydrique est une solution aqueuse ayant pour solutés des ions oxonium H3O+ et des ions chlorure Cl-. On peut l'obtenir par dissolution...) à la place de l'eau [4].

Notes et références

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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