l’énergie géothermique est la chaleur produite dans la Terre. (Geo signifie « terre” et thermique signifie « chaleur” en grec.) C’est une ressource renouvelable qui peut être récoltée pour un usage humain.
environ 2 900 kilomètres (1 800 miles) sous la croûte terrestre, ou la surface, est la partie la plus chaude de notre planète: le noyau. Une petite partie de la chaleur du noyau provient de la friction et de l’attraction gravitationnelle formées lors de la création de la Terre il y a plus de 4 milliards d’années., Cependant, la grande majorité de la chaleur de la Terre est constamment générée par la désintégration des isotopes radioactifs, tels que le potassium-40 et le thorium-232.
Isotopes sont des formes d’un élément qui ont un nombre différent de neutrons que les versions de l’élément de l’atome.

le Potassium, par exemple, a 20 neutrons dans son noyau. Le Potassium-40, cependant, a 21 neutrons. Lorsque le potassium-40 se désintègre, son noyau change, émettant d’énormes quantités d’énergie (rayonnement). Le Potassium-40 se désintègre le plus souvent en isotopes du calcium (calcium-40) et de l’argon (argon-40).,
la désintégration Radioactive est un processus continu dans le noyau. Les températures y atteignent plus de 5 000° Celsius (environ 9 000° Fahrenheit). La chaleur du noyau rayonne constamment vers l’extérieur et réchauffe les roches, l’eau, le gaz et d’autres matériaux géologiques.
la température de la Terre augmente avec la profondeur de la surface au noyau. Ce changement progressif de température est connu sous le nom de gradient géothermique. Dans la plupart des régions du monde, le gradient géothermique est d’environ 25° C par 1 kilomètre de profondeur (1° F par 77 pieds de profondeur).,
Si les formations rocheuses souterraines sont chauffées à environ 700-1, 300° C (1,300-2,400° F), elles peuvent devenir du magma. Le Magma est une roche fondue (partiellement fondue) imprégnée de gaz et de bulles de gaz. Le Magma existe dans le manteau et la croûte inférieure, et parfois des bulles à la surface sous forme de lave.

Le Magma chauffe les roches voisines et les aquifères souterrains. L’eau chaude peut être libérée par des geysers, des sources chaudes, des évents de vapeur, des évents hydrothermaux sous-marins et des pots de boue.

ce sont toutes les sources d’énergie géothermique., Leur chaleur peut être capturée et utilisée directement pour la chaleur, ou leur vapeur peut être utilisée pour produire de l’électricité. L’énergie géothermique peut être utilisée pour chauffer des structures telles que des bâtiments, des parkings et des trottoirs.
La Plupart de l’énergie géothermique de la Terre ne bouillonne pas sous forme de magma, d’eau ou de vapeur. Il reste dans le manteau, émanant vers l’extérieur à un rythme lent et recueillant comme des poches de chaleur élevée. Cette chaleur géothermique sèche est accessible par forage, et renforcée avec de l’eau injectée pour créer de la vapeur.
de nombreux pays ont développé des méthodes d’exploitation de l’énergie géothermique., Différents types d’énergie géothermique sont disponibles dans différentes parties du monde. En Islande, les sources abondantes d’eau souterraine chaude et facilement accessible permettent à la plupart des gens de compter sur les sources géothermiques en tant que source d’énergie sûre, fiable et peu coûteuse. D’autres pays, comme les États-Unis, doivent forer pour l’énergie géothermique à un coût plus élevé.
récolte de L’énergie géothermique: chauffage et refroidissement
énergie géothermique à basse température
presque partout dans le monde, la chaleur géothermique est accessible et utilisée immédiatement comme source de chaleur., Cette énergie thermique est appelée énergie géothermique à basse température. L’énergie géothermique à basse température est obtenue à partir de poches de chaleur d’environ 150° C (302° F). La plupart des poches d’énergie géothermique à basse température se trouvent à quelques mètres sous terre.
l’énergie géothermique à basse température peut être utilisée pour chauffer les serres, les maisons, les pêcheries et les processus industriels. L’énergie à basse température est la plus efficace lorsqu’elle est utilisée pour le chauffage, bien qu’elle puisse parfois être utilisée pour produire de l’électricité.
Les gens ont longtemps utilisé ce type d’énergie géothermique pour l’ingénierie, le confort, la guérison et la cuisine., Des preuves archéologiques montrent qu’il y a 10 000 ans, des groupes D’Amérindiens se sont rassemblés autour de sources chaudes naturelles pour récupérer ou se réfugier dans les conflits. Au troisième siècle avant notre ère, les érudits et les dirigeants se sont réchauffés dans une source chaude alimentée par une piscine en pierre près de Lishan, une montagne du Centre de la Chine. L’un des spas thermaux les plus célèbres se trouve dans la ville de Bath, en Angleterre. Commençant la construction dans environ 60 CE, les conquérants romains ont construit un système élaboré de hammams et de piscines en utilisant la chaleur des poches peu profondes de la région d’énergie géothermique à basse température.,

Les Sources chaudes D’Aigues, en France, ont fourni une source de revenus et d’énergie à la ville depuis les années 1300. les touristes affluent vers la ville pour ses spas d’élite. L’énergie géothermique à basse température fournit également de la chaleur aux maisons et aux entreprises.
Les États-Unis ont ouvert leur premier système de chauffage urbain géothermique en 1892 à Boise, Idaho. Ce système fournit encore de la chaleur à environ 450 maisons.
énergie géothermique coproduite
La technologie de l’énergie géothermique coproduite s’appuie sur d’autres sources d’énergie., Cette forme d’énergie géothermique utilise l’eau qui a été chauffée comme sous-produit dans les puits de pétrole et de gaz.
aux États-Unis, environ 25 milliards de barils d’eau chaude sont produits chaque année comme sous-produit. Dans le passé, cette eau chaude était simplement jetée. Récemment, il a été reconnu comme une source potentielle d’énergie encore plus importante: sa vapeur peut être utilisée pour générer de l’électricité à utiliser immédiatement ou à vendre au réseau.
L’un des premiers projets d’énergie géothermique coproduits a été lancé au Rocky Mountain Oilfield Testing Center dans l’État américain du Wyoming.,

Une technologie plus récente a permis aux installations géothermiques coproduites d’être portables. Bien qu’encore au stade expérimental, les centrales électriques mobiles présentent un potentiel énorme pour les communautés isolées ou appauvries.
pompes à chaleur géothermiques
Les pompes à chaleur géothermiques (GHP) tirent parti de la chaleur de la Terre et peuvent être utilisées presque partout dans le monde. Les GHP sont forés à environ 3 à 90 mètres (10 à 300 pieds) de profondeur, beaucoup moins profond que la plupart des puits de pétrole et de gaz naturel. Les PSH n’ont pas besoin de fracturer le substrat rocheux pour atteindre leur source d’énergie.,

un tuyau relié à un GHP est disposé dans une boucle continue—appelée « boucle slinky »—qui tourne sous terre et au-dessus du sol, généralement dans tout un bâtiment. La boucle peut également être contenue entièrement sous terre, pour chauffer un parking ou un espace paysager.
Dans ce système, l’eau ou d’autres liquides (tels que le glycérol, semblable à l’antigel d’une voiture) se déplacent à travers le tuyau. Pendant la saison froide, le liquide absorbe la chaleur géothermique souterraine. Il transporte la chaleur vers le haut à travers le bâtiment et dégage de la chaleur à travers un système de conduits., Ces tuyaux chauffés peuvent également traverser des réservoirs d’eau chaude et compenser les coûts de chauffage de l’eau.
pendant l’été, le système GHP fonctionne dans le sens inverse: le liquide dans les tuyaux est réchauffé à partir de la chaleur dans le bâtiment ou le parking, et transporte la chaleur à refroidir sous terre.
L’Environmental Protection Agency des États-Unis a qualifié le chauffage géothermique de système de chauffage et de refroidissement le plus économe en énergie et le plus sûr pour l’environnement. Le plus grand système GHP a été achevé en 2012 à Ball State University dans L’Indiana., Le système a remplacé un système de chaudière au charbon, et les experts estiment que l’Université économisera environ 2 millions de dollars par an en coûts de chauffage.
récolte de L’énergie géothermique: électricité
afin d’obtenir suffisamment d’énergie pour produire de l’électricité, les centrales géothermiques dépendent de la chaleur qui existe à quelques kilomètres sous la surface de la Terre. Dans certaines régions, la chaleur peut naturellement exister sous terre sous forme de poches de vapeur ou d’eau chaude. Cependant, la plupart des zones doivent être « améliorées” avec de l’eau injectée pour créer de la vapeur.,
centrales à vapeur sèche
Les centrales à vapeur sèche tirent parti des sources souterraines naturelles de vapeur. La vapeur est acheminée directement vers une centrale électrique, où elle est utilisée pour alimenter des turbines et produire de l’électricité.
la vapeur sèche est le plus ancien type de centrale électrique à produire de l’électricité en utilisant l’énergie géothermique. La première centrale à vapeur sèche a été construite à Larderello, en Italie, en 1911. Aujourd’hui, les centrales à vapeur sèche de Larderello continuent de fournir de l’électricité à plus d’un million d’habitants de la région.,
Il n’y a que deux sources connues de vapeur souterraine aux États-Unis: le Parc National de Yellowstone dans le Wyoming et les Geysers en Californie. Yellowstone étant une zone protégée, les Geysers sont le seul endroit où une centrale à vapeur sèche est utilisée. C’est l’un des plus grands complexes d’énergie géothermique au monde et fournit environ un cinquième de toute l’énergie renouvelable en Californie.

centrale à vapeur Flash

Les centrales à vapeur Flash utilisent des sources naturelles d’eau chaude et de vapeur souterraines., L’eau qui est plus chaude que 182° C (360° F) est pompée dans une zone à basse pression. Une partie de l’eau « clignote”, ou s’évapore rapidement en vapeur, et est canalisée pour alimenter une turbine et produire de l’électricité. Toute eau restante peut être flashée dans un réservoir séparé pour extraire plus d’énergie.

Les centrales à vapeur Flash sont le type le plus courant de centrales géothermiques. La nation insulaire volcaniquement active de L’Islande fournit presque tous ses besoins électriques grâce à une série de centrales géothermiques à vapeur flash., La vapeur et l’excès d’eau chaude produits par le procédé flash-vapeur chauffent les trottoirs glacés et les stationnements pendant l’hiver glacial de l’Arctique.
Les îles des Philippines se trouvent également sur une zone tectoniquement active, le « cercle de feu » qui borde l’océan Pacifique. Le gouvernement et l’industrie des Philippines ont investi dans des centrales à vapeur flash, et aujourd’hui, la nation est la deuxième après les États-Unis dans son utilisation de l’énergie géothermique. En fait, la plus grande centrale géothermique est une installation à vapeur flash à Malitbog, aux Philippines.,
centrales électriques à Cycle binaire
Les centrales électriques à cycle binaire utilisent un processus unique pour économiser l’eau et générer de la chaleur. L’eau est chauffée sous terre à environ 107 ° -182° c (225°-360° F). L’eau chaude est contenue dans un tuyau, qui fait des cycles au-dessus du sol. L’eau chaude chauffe un composé organique liquide dont le point d’ébullition est inférieur à celui de l’eau. Le liquide organique crée de la vapeur, qui circule à travers une turbine et alimente un générateur pour créer de l’électricité. La seule émission dans ce processus est la vapeur., L’eau dans le tuyau est recyclée dans le sol, pour être réchauffée par la Terre et fournir à nouveau de la chaleur au composé organique.
L’installation géothermique de Beowawe dans L’État américain du Nevada utilise le cycle binaire pour produire de l’électricité. Le composé organique utilisé dans l’installation est un réfrigérant industriel (tétrafluoroéthane, un gaz à effet de serre). Ce réfrigérant a un point d’ébullition beaucoup plus bas que l’eau, ce qui signifie qu’il est converti en gaz à basse température. Le gaz alimente les turbines, qui sont connectées à des générateurs électriques.,
systèmes géothermiques améliorés
La Terre a des quantités pratiquement infinies d’énergie et de chaleur sous sa surface. Cependant, il n’est pas possible de l’utiliser comme énergie à moins que les zones souterraines ne soient « hydrothermales. »Cela signifie que les zones souterraines sont non seulement chaudes, mais contiennent également du liquide et sont perméables. De nombreuses régions ne possèdent pas ces trois composantes. Un système géothermique amélioré (EGS) utilise le forage, la fracturation et l’injection pour fournir du fluide et de la perméabilité dans les zones où la roche souterraine est chaude mais sèche.,
Pour développer un EGS, un” puits d’injection  » est foré verticalement dans le sol. Selon le type de roche, cela peut être aussi peu profond que 1 kilomètre (0.6 mile) à aussi profond que 4.5 kilomètres (2.8 miles). De l’eau froide à haute pression est injectée dans l’espace foré, ce qui force la roche à créer de nouvelles fractures, à élargir les fractures existantes ou à se dissoudre. Cela crée un réservoir de fluide souterrain.

l’eau est pompée à travers le puits d’injection et absorbe la chaleur des roches lorsqu’elle traverse le réservoir., Cette eau chaude, appelée saumure, est ensuite réinjectée à la surface de la Terre par un « puits de production. »La saumure chauffée est contenue dans un tuyau. Il réchauffe un fluide secondaire qui a un point d’ébullition bas, qui s’évapore en vapeur et alimente une turbine. La saumure se refroidit et redescend par le puits d’injection pour absorber à nouveau la chaleur souterraine. Il n’y a pas d’émissions gazeuses en plus de la vapeur d’eau du liquide évaporé.
pompage de l’eau dans le sol pour EGSs peut provoquer une activité sismique, ou de petits tremblements de terre., À Bâle, en Suisse, le processus d’injection a provoqué des centaines de petits tremblements de terre qui sont devenus une activité sismique plus importante même après l’arrêt de l’injection d’eau. Cela a conduit à l’annulation du projet géothermique en 2009.
L’énergie géothermique et L’environnement
L’énergie géothermique est une ressource renouvelable. La Terre émet de la chaleur depuis environ 4,5 milliards d’années et continuera d’émettre de la chaleur pendant des milliards d’années à l’avenir en raison de la désintégration radioactive en cours dans le noyau de la Terre.,
cependant, la plupart des puits qui extraient la chaleur finiront par refroidir, surtout si la chaleur est extraite plus rapidement qu’on ne lui donne le temps de se reconstituer. Larderello, Italie, site de la première centrale électrique au monde alimentée par l’énergie géothermique, a vu sa pression de vapeur chuter de plus de 25% depuis les années 1950.
réinjecter de l’eau peut parfois aider un site géothermique de refroidissement à durer plus longtemps. Cependant, ce processus peut provoquer des  » micro-tremblements de terre., »Bien que la plupart d’entre eux soient trop petits pour être ressentis par les gens ou enregistrés sur une échelle de magnitude, le sol peut parfois trembler à des niveaux plus menaçants et provoquer l’arrêt du projet géothermique, comme à Bâle, en Suisse.

les systèmes géothermiques ne nécessitent pas d’énormes quantités d’eau douce. Dans les systèmes binaires, l’eau n’est utilisée que comme agent de chauffage et n’est ni exposée ni évaporée. Il peut être recyclé, utilisé à d’autres fins ou rejeté dans l’atmosphère sous forme de vapeur non toxique., Cependant, si le fluide géothermique n’est pas contenu et recyclé dans un tuyau, il peut absorber des substances nocives telles que l’arsenic, le bore et le fluorure. Ces substances toxiques peuvent être transportées à la surface et libérées lorsque l’eau s’évapore. De plus, si le fluide fuit vers d’autres systèmes d’aqueduc souterrains, il peut contaminer des sources d’eau potable et des habitats aquatiques propres.

les Avantages
Il existe de nombreux avantages à l’utilisation de l’énergie géothermique, soit directement ou indirectement:

  • l’énergie Géothermique est renouvelable; il n’est pas un combustible fossile qui sera finalement utilisé., La Terre rayonne continuellement de la chaleur à partir de son noyau, et continuera de le faire pendant des milliards d’années.
  • Une certaine forme d’énergie géothermique peut être accessible et récoltée n’importe où dans le monde.
  • Utilisation de l’énergie géothermique est relativement propre. La plupart des systèmes n’émettent que de la vapeur d’eau, bien que certains émettent de très petites quantités de dioxyde de soufre, d’oxydes nitreux et de particules.
  • Les centrales géothermiques peuvent durer des décennies, voire des siècles. Si un réservoir est géré correctement, la quantité d’énergie extraite peut être équilibrée avec le taux de renouvellement de la chaleur de la roche.,
  • Contrairement à d’autres sources d’énergie renouvelables, les systèmes géothermiques sont « de base. »Cela signifie qu’ils peuvent travailler en été ou en hiver et ne dépendent pas de facteurs changeants tels que la présence de vent ou de soleil. Les centrales géothermiques produisent de l’électricité ou de la chaleur 24 heures par jour, 7 jours par semaine.
  • L’espace qu’il faut pour construire une installation géothermique est beaucoup plus compact que les autres centrales., Pour produire un GWh (un gigawattheure, ou un million de kilowatts d’énergie pour une heure, une énorme quantité d’énergie), une centrale géothermique utilise l’équivalent d’environ 1 046 kilomètres carrés (404 miles carrés) de terre. Pour produire le même GWh, l’énergie éolienne nécessite 3,458 kilomètres carrés (1,335 miles carrés), un centre solaire photovoltaïque nécessite 8,384 kilomètres carrés (3,237 miles carrés), et les centrales au charbon utilisent environ 9,433 kilomètres carrés (3,642 miles carrés).
  • Les systèmes D’énergie géothermique sont adaptables à de nombreuses conditions différentes.,

ils peuvent être utilisés pour chauffer, refroidir ou alimenter des maisons individuelles, des quartiers entiers ou des processus industriels.

inconvénients
La récolte de l’énergie géothermique pose encore de nombreux défis:

  • Le processus d’injection de courants d’eau à haute pression dans la Terre peut entraîner une activité sismique mineure ou de petits tremblements de terre.
  • Les centrales géothermiques ont été liées à l’affaissement, ou au lent affaissement des terres. Cela se produit lorsque les fractures souterraines s’effondrent sur elles-mêmes. Cela peut entraîner des canalisations, des routes, des bâtiments et des systèmes de drainage naturels endommagés.,
  • Les centrales géothermiques peuvent libérer de petites quantités de gaz à effet de serre tels que le sulfure d’hydrogène et le dioxyde de carbone.
  • l’eau qui coule dans les réservoirs souterrains peut capter des traces d’éléments toxiques tels que l’arsenic, le mercure et le sélénium. Ces substances nocives peuvent s’infiltrer dans les sources d’eau si le système géothermique n’est pas correctement isolé.
  • Bien que le processus nécessite presque pas de carburant, le coût initial de l’installation de la technologie géothermique est cher., Les pays en développement n’ont peut-être pas les infrastructures sophistiquées ni les coûts de démarrage nécessaires pour investir dans une centrale géothermique. Plusieurs installations aux Philippines, par exemple, ont été rendues possibles grâce à des investissements de l’industrie américaine et d’organismes gouvernementaux. Aujourd’hui, les usines appartiennent et sont exploitées par des Philippines.

L’énergie géothermique et les gens
L’énergie géothermique existe sous différentes formes sur toute la Terre (par des évents de vapeur, de la lave, des geysers ou simplement de la chaleur sèche), et il existe différentes possibilités d’extraire et d’utiliser cette chaleur.,
En Nouvelle-Zélande, les geysers naturels et les évents de vapeur chauffent les piscines, les maisons, les serres et les fermes de crevettes. Les Néo-Zélandais utilisent également la chaleur géothermique sèche pour sécher le bois et les matières premières.
D’autres pays, comme L’Islande, ont profité des ressources de roche fondue et de magma provenant de l’activité volcanique pour fournir de la chaleur aux maisons et aux bâtiments. En Islande, près de 90% de la population utilise des ressources de chauffage géothermique. L’Islande compte également sur ses geysers naturels pour faire fondre la neige, réchauffer les pêches et chauffer les serres.,
Les États-Unis génèrent le plus d’énergie géothermique de tous les autres pays. Chaque année, les États-Unis génèrent au moins 15 milliards de kilowattheures, soit l’équivalent de la combustion d’environ 25 millions de barils de pétrole. Les technologies géothermiques industrielles ont été concentrées dans l’ouest des États-Unis.en 2012, le Nevada comptait 59 projets géothermiques opérationnels ou en développement, suivi de la Californie avec 31 projets et de l’Oregon avec 16 projets.,
Le coût de la technologie de l’énergie géothermique a diminué au cours de la dernière décennie, et devient plus économiquement possible pour les particuliers et les entreprises.