Le secteur allemand de la géothermie
La géothermie peut être directement exploitée pour le chauffage et le refroidissement de bâtiments, ainsi qu’à des fins industrielles ou agricoles. Cette source d’énergie est notamment intéressante pour la production d’électricité, car elle demeure exploitable 24 heures sur 24, indépendamment des saisons, de la météo ou des conditions climatiques.
Le point sur cette technologie
La géothermie hydrothermale consiste à capter des nappes aquifères (eau chaude) situées à grande profondeur. La géothermie hydrothermale est une source exploitable pour la production de chaleur et d’électricité selon la température. La géothermie en roche chaude et sèche est utilisée pour le procédé dit HDR (Hot-Dry-Rock). Dans cette perspective, un forage profond permet la circulation de l’eau à travers un système naturel ou artificiel de fissures et de failles. Un deuxième forage permet de faire remonter à la surface l’eau chaude, qui entraîne, sous forme de vapeur, une turbine destinée à la production d’énergie électrique ou bien qui alimente le réseau de chaleur. En raison des températures très élevées, une installation HDR possède un meilleur rendement que d’autres procédés géothermiques. La rentabilité d’une telle installation dépend du type de roche, ainsi que de sa perméabilité. D’après des calculs préliminaires, les coûts relatifs à la production d’électricité peuvent s’élever à environ dix centimes/kWh pour le procédé HDR. Ce type de géothermie se trouve partiellement en phase d’expérimentation, mais il fait déjà l’objet d’une exploitation pratique dans une moindre mesure.
Dans le domaine de la géothermie de très basse énergie, l’énergie exploitée est produite à partir des couches de terre les moins profondes situées à une profondeur maximale de 200 mètres. Les pompes à chaleur, les capteurs enterrés, les sondes géothermiques, les pieux énergétiques ou les composants en béton imperméables à l’eau sont utilisés afin de pouvoir exploiter les températures comprises entre huit et douze degrés Celsius du sous-sol.
Les pompes à chaleur permettent une exploitation optimale des bas niveaux de température dans le domaine de la géothermie de très basse énergie. Les pompes à chaleur se servent de la chaleur ambiante, qui se trouve emmagasinée dans le sol à proximité directe des habitations.
Elles puisent la chaleur du sol selon un processus cyclique et la mettent à profit pour le chauffage et la production d’eau chaude. Un fonctionnement en sens inverse permet également de générer du froid en été. Ce principe est également applicable à basse température; même des températures du sol de l’ordre de 0 degré Celsius permettent l’utilisation de pompes à chaleur. La pompe à chaleur a besoin d’électricité pour fonctionner. Un fluide (saumure, eau ou air) circule dans un système de tuyauterie et puise la chaleur de l’environnement par changement de pression et modification de son état d’agrégation. C’est selon le même principe, en sens inverse toutefois, que fonctionne par exemple un réfrigérateur. Il puise la chaleur de son intérieur, disperse cette chaleur à l’extérieur et conserve ainsi la réfrigération souhaitée à l’intérieur.
Un fonctionnement en sens inverse permet également de générer du froid en été. Ce principe est également applicable à basse température et même des températures du sol de l’ordre de 0 degré Celsius permettent l’utilisation de pompes à chaleur. Les pompes à chaleur fonctionnent parfaitement avec des installations solaires thermiques (voir brochure «Renewables made in Germany: solaire thermique – biogaz – biomasse solide et biocarburants»). L’économie en énergie en cas d’utilisation d’une pompe à chaleur arrive jusqu’à 60 % par rapport aux autres systèmes de chauffage. Les ressources énergétiques, ainsi que l’environnement sont protégés, car une grande partie de la chaleur produite par des pompes à chaleur provient des énergies renouvelables.
Les capteurs enterrés sont généralement placés à une profondeur comprise entre 80 et 160 cm en configuration horizontale. Un fluide caloporteur circule dans le circuit des capteurs, qui puisent ainsi la chaleur du sol. Les capteurs sont soumis aux intempéries rencontrées à la surface. En cas de couplage à un capteur enterré, une pompe à chaleur est par conséquent tenue de satisfaire les périodes où les besoins en chaleur se révèlent les plus importants avec des températures de sources de chaleur particulièrement défavorables.
Les sondes géothermiques constituent le type d’installation le plus répandu en Europe centrale, ainsi qu’en Europe du Nord. Elles peuvent être placées à une profondeur comprise entre 50 et 400 mètres, mais la profondeur moyenne pour des foyers privés s’élève toutefois jusqu’à 100 mètres. Leur besoin en termes de surface est faible et elles exploitent un niveau de température constant. L’installation est composée de tuyaux en matière plastique, qui sont raccordés en circuits et reliés au système de chauffage et de refroidissement du bâtiment. Un fluide caloporteur, qui absorbe la chaleur du sol environnant et la transmet ensuite à la pompe à chaleur, circule à l’intérieur de ces tuyaux.
En cas d’utilisation de pieux énergétiques, des pieux en béton enfoncés jusqu’à une certaine profondeur ou des rideaux souterrains sont garnis de tuyaux en plastique, qui exploitent l’énergie géothermique ou le froid du sous-sol grâce à l’eau, fluide conducteur. L’énergie géothermique permet de réchauffer l’eau froide dans les pieux en béton. L’eau chaude chauffe le bâtiment grâce à l’insertion d’une pompe à chaleur. L’été, une simple inversion permet d’exploiter ce système afin d’obtenir un refroidissement doux.
Evolution en Allemagne
La géothermie assure actuellement la production de 630 mégawatts (MW) d’énergie thermique et de 0,23 MW d’énergie électrique en Allemagne. Plus de 28.000 MW d’énergie thermique sont produits à l’échelle mondiale. En 2005, environ 250 millions d’euros ont été investis en Allemagne afin de renforcer l’exploitation de la géothermie. D’après l’Association allemande des pompes à chaleur (Bundesverband Wärmepumpe), un total d’environ 44.000 pompes à chaleur a été vendu l’année dernière. Par conséquent, les ventes ont plus que doublé en 2006. En 2007, cette source d’énergie économique et respectueuse de l’environnement continue également de susciter un vif intérêt auprès des consommateurs dans toute l’Europe.
L’utilisation de la géothermie hydrothermale destinée à la production de chaleur et d’énergie électrique remporte un franc succès depuis plusieurs années en Allemagne dans la ville de Neustadt/Glewe (Mecklembourg-Poméranie-Occidentale). Au mois de mai 2007, la première pierre de la toute première centrale géothermique allemande a été posée à Landau, dans le Sud du Palatinat. Dès le mois d’octobre, elle doit permettre de générer de l’électricité pour environ 6.000 foyers, ainsi qu’un chauffage de proximité pour 300 foyers. D’autres projets sont en cours de planification ou se trouvent actuellement en cours de construction. Il existe en ce moment environ 100 champs de recherche destinés à l’approvisionnement en électricité.
Conditions générales
Les projets de recherche en matière de géothermie de profondeur nécessitent un apport permanent de subventions, ainsi que des conditions cadres stables au niveau politique afin d’assurer leur réalisation.
La Loi sur les énergies renouvelables (EEG) encourage en Allemagne la production d’électricité à partir de la géothermie en fonction de la taille des installations. Outre les tarifs d’achat, les constructeurs d’installations ont également la possibilité de bénéficier d’une aide du gouvernement sous la forme d’un crédit à taux d’intérêt préférentiels.
Le gouvernement allemand, via son programme de stimulation du marché, soutient l’installation de pompes à chaleur respectueuses de l’environnement dans les habitations privées. La Loi pour l’exploitation d’une chaleur renouvelable prévue par le gouvernement déclenchera une nouvelle vague d’investissements. Un système de primes, pour lequel une aide à la production de chaleur respectueuse de l’environnement est versée en payant un faible supplément de prix du fioul et du gaz, pourrait inciter davantage de citoyens à faire le choix de l’installation de pompes à chaleur. L’UE négocie actuellement une directive visant à promouvoir la chaleur d’origine renouvelable.
Dans de nombreux pays, les politiques financent des campagnes d’information et font le pari gagnant du soutien conceptuel pour la technologie des pompes à chaleur. Le développement de la géothermie devrait également s’accompagner d’un service de relations publiques important afin d’informer la population des répercussions possibles, car les forages d’essai sont susceptibles de provoquer des secousses anodines mais perceptibles.
