0:06 La chaleur de la croûte terrestre, qui est sous nos pieds, varie en fonction des régions du monde. Évidemment, dans les zones volcaniques, cette chaleur est plus facilement accessible, ce qui ne veut pas dire qu'elle ne peut pas être exploitée ailleurs. D'ailleurs, la France, et notamment l'Île-de-France, sont deux très bons exemples. On va y venir. Mais commençons par l'essentiel. D'où vient cette chaleur de la Terre ? Eh bien, pour le comprendre, nous allons explorer les profondeurs de notre planète. On va casser une petite croûte terrestre. On dit que la Terre est une véritable chaudière. Comment ça une chaudière ? Oui,
0:53 on peut dire ça et tu vas comprendre pourquoi. Épluchons un peu notre planète. La croûte terrestre que tu vois ici et qui fait en moyenne 30 km d'épaisseur sous les continents est chaude. et sa température augmente progressivement lorsqu'on descend en profondeur. Mais d'où vient cette chaleur ? Eh bien, elle provient, mais en partie seulement, du centre de la Terre, du noyau interne où les températures atteignent plus de 5000 degrés Celsius. Cette chaleur, issue de la formation de la Terre, rayonne et remonte lentement vers la surface en traversant le manteau jusqu'au moment où elle rencontre la croûte terrestre. Mais ce n'est qu'une toute petite partie de l'explication. Ah bon ? Et l'autre raison ? Eh bien, pour l'essentiel, la chaleur provient des éléments radioactifs qui sont présents
1:40 à l'état naturel et en grande quantité dans les roches de la croûte terrestre et du manteau supérieur de la Terre. Il s'agit du thorium, de l'uranium et du potassium. En se désintégrant naturellement, ces éléments radioactifs libèrent de la chaleur. C'est ce phénomène qui est à l'origine de 90% de la chaleur interne de la Terre. Ok, compris, mais elle est chaude comment notre croûte terrestre ? Alors là, ça varie en fonction des régions du globe. Dans certaines zones volcaniques, la chaleur de la croûte terrestre peut augmenter de 100 degrés tous les 100 mètres. Cela veut dire qu'à 100 mètres de profondeur, la température est d'environ 100 degrés, à 200 mètres de profondeur 200 degrés, etc. C'est ce que l'on appelle le gradient géothermique.
2:28 Mais ce n'est pas le cas partout ! Dans les zones non volcaniques, les régions dites « stables » du globe, le gradient géothermique est en moyenne de 3 degrés par 100 mètres. Ouf, j'ai eu chaud ! Et chez nous, c'est comment ? Là aussi, cela dépend des régions. En Alsace ou en Auvergne, ce gradient peut atteindre 8 à 10 degrés par 100 mètres. Sous la région parisienne, le gradient est plus faible, en moyenne 3,3 degrés par 100 mètres. Mais c'est suffisant pour récupérer et exploiter cette chaleur. 3,3 degrés Celsius, c'est pas beaucoup pourtant. Non, mais le bassin parisien bénéficie de conditions favorables. Car il faut aussi de l'eau pour transporter et remonter cette chaleur. Or, son sous-sol est composé de plusieurs couches de roches poreuses qui sont gorgées d'eau chaude. On appelle cela des aquifères. Par exemple,
3:17 si l'on creuse entre 1600 et 2000 mètres de profondeur, on trouve l'aquifère du dogueur. C'est un ensemble de roches calcaires qui s'est formé à l'époque du Jurassique, il y a 170 millions d'années. La température de l'eau du Dogger varie entre 55 et 85 degrés en fonction de sa profondeur. C'est principalement cet aquifère profond qui est exploité en Ile-de-France pour chauffer des dizaines de milliers de bâtiments et de logements. C'est ça l'énergie géothermique ? Oui, c'est l'exploitation de la chaleur de la terre pour chauffer des habitations par exemple. Mais pas seulement ! Dans les régions volcaniques où le sous-sol est très très chaud, on peut aussi aller capter en profondeur des eaux bouillantes ou même directement de la vapeur d'eau sous pression pour faire tourner des turbines et produire ainsi de
4:03 l'électricité. Waouh ! C'est géant la géothermie ! En matière de géothermie basse énergie, c'est-à-dire pour chauffer des maisons et des immeubles, l'île de France est une région particulièrement active. En effet, il y a plus de 40 centrales de géothermie, ce qui permet de chauffer environ 350 000 logements. Alors comment fait-on pour exploiter cet aquifère du dugger dont on vient de parler pour chauffer et pour approvisionner en eau chaude sanitaire des quartiers entiers ? Regardez, on a creusé le sujet.
4:49 Tu fais une ville avec la chaleur de la Terre, c'est possible ça ? Bien sûr, grâce par exemple à la géothermie profonde. Tiens, on va prendre un exemple. L'Ile-de-France, c'est la plus grande concentration de réseaux géothermiques d'Europe. Ok, mais on va la chercher où cette chaleur ? Elle se trouve dans le sous-sol, sous le bassin parisien. Entre 1600 et 2000 mètres de profondeur, il y a l'aquifère du Dogger, une formation géologique composée de roches calcaires vieilles de 170 millions d'années. Ces roches sont gorgées d'une grande quantité d'eau dont la température varie de 55 à 85 degrés en fonction de la profondeur. C'est cette eau, ou plutôt sa chaleur, que l'on exploite. Mais comment on fait pour la récupérer à cette profondeur ? Eh bien, on
5:36 creuse d'abord un premier forage. C'est le puits de production par lequel on va puiser l'eau géothermale. Comme à cette profondeur, elle est sous pression, elle remonte naturellement. Mais en général, pour avoir plus de débit, on rajoute une pompe. Une fois en surface, cette eau à environ 70 degrés arrive dans la centrale de géothermie où elle passe dans un échangeur thermique à plaques qui va permettre de récupérer et transmettre sa chaleur à un deuxième réseau d'eau, le réseau de distribution. Après avoir cédé sa chaleur, l'eau géothermale est réinjectée par un autre puits dans l'aquifère du Dogger à environ 1500 mètres du point d'extraction. Ainsi, elle ne viendra pas tiédir l'eau qui sera pompée et elle pourra se recharger progressivement en chaleur. Cette eau des profondeurs circule donc en circuit
6:26 fermé. C'est ce que l'on appelle la boucle géothermale. Ah ça je comprends, mais pourquoi on utilise un échangeur thermique ? Parce que l'eau de l'aquifère du Dogger est une eau de mer très ancienne, chargée en sel, en minéraux et en gaz dissous. Elle est très corrosive, donc ce serait une mauvaise idée de la transporter à travers toute la ville. Revenons à l'échangeur de la centrale géothermique. À cette étape, la chaleur est transmise au réseau de distribution urbain composé de tubes isolés et enterrés qui passent dans toute la ville. C'est un réseau d'eau douce qui lui-même va apporter la chaleur au pied de chaque immeuble où des sous-stations équipées elles aussi d'échangeurs thermiques vont à leur tour échanger la chaleur avec les circuits de chauffage et d'eau chaude sanitaire de chaque immeuble. Ces différents circuits d'eau sont donc séparés les uns des autres
7:14 et n'échangent entre eux que la chaleur. Génial ! Plus besoin de centrales thermiques qui polluent et rejettent du CO2 dans l'atmosphère alors ? Disons presque plus besoin. Car en hiver, lorsque la production de chaleur géothermique n'est pas suffisante, on utilise en renfort des moyens de production complémentaires. Par exemple, une pompe à chaleur. C'est un système qui fonctionne en complément de la centrale de géothermie. La pompe à chaleur va absorber une partie de la chaleur résiduelle du réseau qui revient à la centrale pour la concentrer et la restituer au réseau qui part de la centrale. Ainsi, au lieu de produire de l'eau à 70 degrés, on la produit à 80 degrés. On peut également utiliser des centrales de co-génération. Ce sont des centrales alimentées au gaz naturel qui, grâce à une
8:00 turbine, produisent à la fois de l'électricité et de la chaleur. La chaleur des gaz d'échappement de la turbine est récupérée et vient ainsi compléter la chaleur produite par géothermie. Asticieux, comme ça rien ne se perd ! Oui, et enfin, le réseau est aussi équipé de chaufferies d'appoint, elles aussi alimentées au gaz. Elles se mettent en marche quand il fait vraiment très froid et que les centrales de géothermie et de co-génération s'avèrent insuffisantes. Elles peuvent aussi être utilisées lorsqu'il y a un incident ou des travaux sur le réseau pour fournir la chaleur dans le quartier concerné. Tout cela, c'est ce que l'on appelle un mix énergétique. Ah, ça me réchauffe le cœur, on ne risque pas d'avoir froid alors.
