Des volcans et des hommes - 5 - l'énergie géothermique de haute température.

Depuis l’aube de l’humanité, l’homme a su tirer parti d’une énergie terrestre, manifestée par les sources chaudes, les geysers et les volcans. Après quelques années d’utilisation facile des énergies fossiles, il en revient à l’exploitation d’énergies renouvelables, dont l’énergie géothermique.

On distingue différents types de géothermie : de haute, moyenne, basse ou très basse énergie.

                                    Ressources mondiales de géothermie - doc. BRGM

Zones propices au développement de la géothermie de haute énergie en rouge (ceinture de feu du Pacifique - rift Africain - Bassin méditerranéen)

 Celle qui nous intéresse ici est celle de haute température, qui permet la production d’électricité ; elle est liée à des régions à gradient de température plus élevé, comme l’Islande, le Chili, le Japon, ou encore l’Italie.

Examinons seulement deux zones d’exploitation géothermique Européennes, en Islande et en Italie.

                          Islande - installations géothermiques - photo saga-islande

En Islande, dans la péninsule de Reykjanes, Svartsengi qualifie une zone géothermique et sa centrale, la première au monde à utiliser une géothermie de haute température pour la cogénération (*).

Système géothermal Islandais - schéma simplifié -

doc. IDDP - Iceland Deep Drilling Project.

Elle produit l’énergie thermique pour le chauffage et de l’électricité ; après avoir servie, l’eau est refroidie vers 40°C et relâchée ensuite dans le célèbre Blue Lagoon. Cette eau fortement minéralisée a des propriétés dermothérapeutiques, e.a pour les soins du psoriasis.

Islande - l'exploitation géothermique de Svartsengi et sa piscine, le Blue Lagoon - photo ©Antony Van Eeten

Le champ géothermique de Geysir est localisé au SE du dôme rhyolitique de Laugarfjall. Ces structures ont donné leur nom aux sources d’eau jaillissantes partout dans le monde, et particulièrement au plus grand geyser de ce champ géothermique islandais. Le nom "geyser" vient de l’islandais " gjósa - (jaillir) “. 

La zone géothermique de Geysir avec le dôme rhyolitique Laugarfjall, derrière les argiles rouges altérées hydrothermalement ; en arrière-plan, le complexe basaltique Bjarnarfjell -  photo Lee Siebert / Smithsonian inst.

En Toscane italienne, Larderello est un champ géothermique à vapeur dominante, dont les fluides de haute enthalpie sont constitués de vapeur surchauffée et de gaz (en moyenne 5% en poids du fluide, jusqu'à un maximum de 20%), surgissant à une température entre 150 et 260°C, sous des pressions pouvant aller jusqu'à 39 atmosphères. Le débit des puits est en moyenne de 25 tonnes/heure de vapeur, mais il peut arriver à dépasser 350 t/h.

          Toscane - Larderello - zone de fumerolles bordée de conduites - photo JM. Mestdagh

 Le problème de la dilatation thermique a été résolu par l'installation de tubes transporteurs des fluides "en zig-zag"d'élasticité adéquate, ce qui permet de plus d'adapter le tracé des conduites au terrain accidenté des zones géothermiques toscanes.

             Toscane - Valle del diavolo - les conduites zigzaguent dans le paysage - photo G. Delhay

(*) : La cogénération est un principe de production simultanée de deux énergies différentes dans le même processus. Le cas le plus fréquent est la production d'électricité et de chaleur, la chaleur étant issue de la production électrique ou l'inverse. Au sens plus large, l'énergie électrique peut être remplacée par l'énergie mécanique. Ces systèmes sont à haut rendement (de 80 % à 90 % en général) bien que le sens de ce rendement doit être considéré avec précaution. 

             La production électrique mondiale avec l'énergie géothermique - Doc. Tpe Géothermie

               La production de chauffage dans le monde avec la géothermie - Doc. Tpe Géothermie

Sources :

- Iceland Deep Drilling Project - link

- Global volcanism Program - Larderello

- Guide des volcans d'Europe et des Canaries - par M. Krafft & de Larouzière - éd. Delachaux & Niestlé.

- Le champ géothermique de Larderello (Toscane, Italie) : situation géologique, utilisations industrielles, rôle de la famille de Larderel
par Michel Durand-Delga, Enrico Pandeli et Giovanni Bertini.