Géothermie

Historique

Historique de la géothermie

La géothermie a de tout temps été utilisée par les hommes ; mais ce n'est qu'à la fin du XIXe siècle que cette énergie a été "redécouverte" et appliquée à une échelle industrielle.

De l'origine des hommes à 1900
Les plus anciens vestiges connus en rapport avec la chaleur terrestre sont des objets en pierre volcanique taillés (outils ou armes), datant du troisième âge glaciaire, il y a 15 à 20 000 ans, et trouvés sur le site de Niisato au Japon.
Les régions volcaniques constituaient déjà des pôles d'attraction du fait de l'existence en particulier de fumerolles et sources chaudes qui pouvaient être utilisées pour la cuisson des aliments, la baignade ou tout simplement se chauffer.

Avec l'apparition des premières civilisations à partir de 3500 avant Jésus-Christ, la pratique des bains thermaux et l'utilisation des boues thermominérales deviennent de plus en plus fréquentes, comme cela sera le cas sous les civilisations Etrusques.
La civilisation romaine apparue ensuite, a porté le perfectionnement des bains publics à un degré très élevé.

Au cours du premier millénaire de l’ère chrétienne, les établissements thermaux constituent d'importants lieux de rencontre, donc de conversation et d'échange d'idées. Au cours du second millénaire, les établissements thermaux et de loisirs se multiplient dans toutes les régions du monde, et notamment dans les îles volcaniques du Japon, de l'Islande et de la Nouvelle-Zélande.

En France, aux confins méridionaux de l'Auvergne, la station thermale de Chaudes-Aigues, possède la source thermominérale la plus chaude d'Europe (82 °C) dite " La source du Par ". Dans cette station, dès 1330, les archives font mention d'un réseau qui distribuait l'eau géothermale à quelques maisons et pour lequel le seigneur percevait une rémunération. Toujours à Chaudes-Aigues on signale vers 1400 quelques usages " industriels ", notamment pour le lavage de la laine (dégraissage) et pour la cuisine.

A peu près dans la même période, du milieu du treizième jusqu'au seizième siècle, les "lagoni", petits bassins d'eau chaude saumâtre, situés dans la région de Volterra (Toscane, Italie) ont été exploités pour l'extraction de soufre, vitriol et aluns.

Le dix-neuvième siècle marque les débuts industriels de la géothermie. Les facteurs de cette évolution sont doubles : d'une part, les progrès scientifiques permettent de mieux connaître le sous-sol ; d'autre part, les progrès technologiques permettent de développer à la fois, des techniques de forage et des nouveaux systèmes d'exploitation de l'énergie.

Auparavant, avant 1800, on se contentait d'exploiter la chaleur telle qu'elle arrivait en surface, en particulier dans les sources chaudes ; la véritable révolution industrielle après 1800, va consister à étudier, explorer, creuser pour atteindre la chaleur en profondeur, enfin adapter des dispositifs pour mieux exploiter ou transformer cette énergie.

En Italie, dans la région de Volterra, lieu de nombreuses manifestations géothermiques, l'acide borique déposé par les vapeurs et les eaux chaudes était utilisé par les Etrusques pour la fabrication d'émaux. Mais c'est en 1818 que son exploitation industrielle sera entreprise par François Larderel, un français immigré en Italie (la ville actuelle de Larderello lui doit son nom).

Dix ans plus tard, celui-ci mit au point la technique du " lagoni " couvert permettant de recueillir la vapeur et de la faire sortir à une pression suffisante pour alimenter les chaudières d'évaporation et pomper les eaux boriquées. C'est également à cette époque que les premiers travaux de forage permirent d'augmenter la quantité de vapeur qui plus tard conduira à fabriquer de l'électricité.

Parmi les premiers usages industriels de la géothermie, on peut citer aussi l'extraction du sel durant le dix-huitième siècle en Islande.

En France, le premier forage géothermique est le puits artésien de Grenelle à Paris, réalisé sur huit années entre 1833 et 1841, pour capter la nappe à 30 °C des sables albiens, à 548 m de profondeur.

Depuis 1900
Cette période correspond à une émergence des applications industrielles de la géothermie, dont on pressentait déjà l'intérêt au siècle précédent. C'est surtout la production d'électricité à partir de géothermie "Haute énergie" qui va prendre un grand essor, mais la géothermie "Basse énergie" et les utilisations directes de la chaleur vont également connaître, quoique de façon moins rapide, un important développement. Les besoins de plus en plus élevés en énergie de notre monde moderne, mais aussi le plus grand intérêt que l'on porte déjà aux énergies dites "nouvelles" ou "renouvelables", sont les premières raisons du développement de la géothermie. De grands progrès ont été réalisés depuis le début du siècle dans la connaissance des structures du sous-sol grâce au perfectionnement des méthodes d'exploration, notamment géophysiques et géochimiques.

La géothermie dite Haute énergie (ou Haute enthalpie) démarra au tout début du siècle à Larderello en Italie. En 1904, le prince G. Conti alluma cinq ampoules grâce à une dynamo actionnée par un moteur alternatif utilisant de la vapeur géothermique. L'année suivante la première centrale expérimentale de 20 kW fut construite. La première vraie centrale géothermique entra en service en 1913 avec un premier groupe à turbine de 0,25 Mw. En 1944, la puissance atteignait 127 MW, elle fut en grande partie détruite par la guerre.

Ailleurs dans le monde, des débuts d'exploration (pas encore d'exploitation), ont lieu en 1908 à El Tatio (Chili), 1913 à The Geysers (ÉtatsUnis), 1918 à Kamodjang (Indonésie), 1919 à Kyushu, Beppu, etc., (Japon), 1920 à Steam Boat, (États-Unis), 1923 à Rotorua (NouvelleZélande), 1925 à Reykjavik et Hengill (Islande), 1927 à Imperial Valley (États-Unis), etc.

Du début du siècle à 1960, on aura exploré 23 pays et identifié une cinquantaine de champs Haute énergie, ce qui correspondra à un total de près de 400 MW installés,
dont 285 pour la seule Italie.

En réalité, la production mondiale d'électricité géothermique va commencer à croître rapidement pendant les vingt années suivantes. L'augmentation annuelle moyenne est alors de 17,5 %, la production totale passe ainsi de 400 MW en 1960, à 2 500 MW en 1980. Puis, la capacité mondiale continuera d'augmenter encore plus vite, puisqu'on atteint aujourd'hui environ 7 000 MW installés. Ces résultats spectaculaires sont la conséquence, d'une part des crises pétrolières du début des années 1970, qui ont stimulé les recherches et l'utilisation de ressources alternatives, d'autre part de l'intérêt des pays en voie de développement pour lesquels l'existence d'une ressource nationale permettant de produire de l'électricité assure une économie de devises.

La géothermie dite de basse énergie (extraction d'une eau à moins de 90 °C), a d'abord été utilisée pour le chauffage. Après le très ancien et rudimentaire réseau de Chaudes-Aigues, des expériences ponctuelles ont eu lieu aux États-Unis à Boise (Idaho), et Klamath Falls (Oregon) dès la fin du dix-neuvième siècle. Le premier vrai réseau de chauffage urbain alimenté grâce à la géothermie a été celui de Reykjavik (Islande) ; il date de 1930, et permettait de chauffer une centaine de maisons, deux piscines, un hôpital et une école. Il chauffe aujourd'hui la quasi-totalité de la capitale islandaise.

Des réseaux de chaleur urbains importants utilisant l'énergie géothermique se développeront plus tard en France, Italie, Roumanie, URSS, Turquie, Géorgie, Chine, États-Unis,.....

Les usages thermiques de la géothermie sont nombreux ; outre le chauffage urbain, il faut mentionner, en particulier, le chauffage des serres agricoles et la pisciculture.

En France, la première expérience significative démarre en 1969, avec la mise au point de la technique dite du " doublet ", permettant d'exploiter un des aquifères profonds du bassin de Paris. Les chocs pétroliers auront été un élément déclencheur de la filière française. Entre 1980 et 1986 une cinquantaine d'opérations seront réalisées en France, ce qui donnera naissance à une filière française spécifique de réseaux de chaleur alimentés par la géothermie.

La géothermie pratiquée à l’heure actuelle utilise une source de chaleur à plus basse température, nécessitant l’intervention d’un générateur pour transférer les calories nécessaires au chauffage ou au rafraîchissement de la maison.