Les différentes formes d’énergies géothermiques

L’énergie joue un rôle primordial dans la vie de l’homme. Elle apparaît comme un symbole de développement. La croissance démographique ne fait que multiplier les besoins énergétiques. La géothermie « du mot grec ‘Ge’, la terre et ‘thermie’ la chaleur » consiste à capter la chaleur de la croûte terrestre pour produire de l’énergie nécessaire à la vie. L’écologie est devenue dans notre société, depuis quelques décennies, un enjeu majeur pour l’homme. Et pour sauver la terre, nous ne pouvons pas abandonner la société telle qu’elle est aujourd’hui, et cela concerne en particulier le secteur énergétique. C’est à partir de ce constat qu’il nous est arrivé l’idée d’étudier une Energie Nouvelle et Renouvelable : à partir de la géothermie. Ainsi, notre étude s’est portée sur la production de l’énergie géothermique. Son exploitation par l’homme remonte à peu près de 20000ans avec l’utilisation des sources chaudes. La première production d’électricité géothermique remonte en Italie en 1904 et le premier réseau de chaleur a été installé en Islande en 1930. De part ce bref rappel, on peut considérer que la géothermie est une énergie ancienne. Mais ne serait elle pas aussi une énergie du futur ? Une énergie capable de révolutionner par rapport à d’autres et de rendre sa santé à notre planète Terre ? La demande d’électricité augmente chaque année et les prix des combustibles ne cessent d’augmenter à l’échelle internationale.

Introduction- schéma de configuration 

L’énergie géothermique utilise la vapeur d’eau thermale (eau chaude présente dans la croûte terrestre) pour faire fonctionner des turbines ou pour chauffer des bâtiments ou de l’eau. La croûte terrestre contient une quantité d’énergie. La lave qui coule d’un volcan constitue un exemple frappant de l’énergie contenue dans la croûte terrestre. Si les caractéristiques géographiques le permettent, il est possible de bâtir des installations géothermiques qui récoltent l’eau qui s’écoule à travers des trous dans les roches souterraines. L’énergie géothermique nécessite une température à la source de plus de 100°C afin de fa ire fonctionner une turbine. L’énergie géothermique se présente sous diverses formes. En effet des structures géologiques particulières permettent l’échauffement à très haute température. Des milieux à plus de 200°C, sont nécessaires pour alim enter les centrales de production de l’électricité. En fait, on ne trouve ces températures que dans les régions volcaniques et on parle de gisements de « haute énergie ».

Par opposition, on parle de gisements de « moyenne »ou « basse énergie » lorsque ces sources d’eau chaude sont à des températures inférieures à 150°C. De tels gisements sont beaucoup plus nombreux et ont été utilisés essentiellement en « basse énergie », 20 à 70°C pou r :
-chauffer des locaux à usage industriel ou d’habitation
– fournir l’eau chaude sanitaire
-chauffer des serres
-servir d’apport thermique dans certains processus industriels .

L’eau chaude du réservoir atteint une température de plus de 150°C et se transforme en vapeur. La vapeur fait tourner la turbine qui entraîne l’alternateur qui produit de l’énergie électrique. La vapeur en sortie de turbine est refroidie dans le condenseur et redevient liquide. Ce genre d’installation, utilise un cycle combiné complexe à turbines à vapeur pour produire de l’électricité et fournir de la chaleur au réseau de chauffage urbain d’une ville de quelques millions d’habitants. La chaleur géothermique chauffe l’eau du réservoir sous pression dont la température est supérieure à 150°C. Le circuit part de la centrale à sa température maximale. Les besoins en chaleur varient au cours de l’année en fonction des conditions climatiques. La centrale doit s’adapter à ces besoins et moduler la puissance thermique qu’elle fournit au réseau.

La cogénération

On appelle cogénération, la production combinée d’énergie mécanique et de l’électricité. L’idée de base de cogénération est que les combustions se déroulent toutes à des températures très élevées (supérieures à 1000°C) alors que les besoins de chaleur dans l’industrie ou pour le chauffage se manifestent entre 80°c et 300°c. Dans ces conditions, il est tout à fait possible, alors qu’on a recours à la combustion pour satisfaire des besoins en chaleur, de tirer partie de températures élevées pour produire de l’électricité par l’intermédiaire d’un cycle moteur. Il suffit pour cela que la source chaude du cycle moteur soit la chaudière ou la chambre de combustion et la source froide pour les besoins de chaleur. Une installation de cogénération produit à la fois de la chaleur et de l’électricité. Pour qualifier ses performances sur le plan à la fois réglementaire et technique, on introduit un certain nombre d’indicateurs.

Les différentes formes d’énergies géothermiques

L’énergie géothermique présente dans le sous-sol apparaît sous plusieurs formes caractérisées par la température. On distingue habituellement trois types de géothermie.

La géothermie peu profonde et basse température 

Il s’agit principalement d’extraire la chaleur contenue dans le sous-sol afin de l’utiliser pour les besoins du chauffage. La géothermie basse énergie a fait l’objet d’importantes réalisations dans un certain nombre de pays. Elle utilise l’eau chaude du sous-sol en pompant, au moyen de forage à une profondeur de l’ordre de 1000 à 2000 mètres des eaux dont la température est comprise entre 34 à 90°C.

La géothermie profonde à haute température 

La géothermie haute énergie permet la production directe d’électricité grâce à la production de vapeur à une température supérieure à 150°C. Certaines roches chaudes et sèches se présentent également à l’éventualité d’une production d’électricité par injection d’eau conduisant en quelque sorte à la géothermie artificielle. Le fluide peut être capté sous forme de vapeur sèche ou humide pour la production d’électricité. L’eau se réchauffe en circulant dans les fissures des roches, puis on la pompe et elle est utilisée pour la production de l’électricité.

La géothermie très profonde à très haute température 

Plus on fore profond dans la croûte terrestre, plus la température augmente. En moyenne l’augmentation de température atteint 20 à30°C par kilomètre. Ce gradient thermique dépend beaucoup de la région du globe considérée. Il peut varier de 3°C par 100 mètres (région sédimentaire) jusqu’ à 1000°C par 100 mètres (région volcanique).

Table des matières

INTRODUCTION
Chapitre I- GENERALITES
I-1. Introduction- schéma de configuration
I-2. La cogénération
I-3.Les différentes formes d’énergies géothermiques
I-4. Exploitations de l’énergie géothermique
Chapitre II : Valorisation de la Géothermie dans les pays de l’océan Indien
II-1 Introduction
II-2. Données sur les sites géothermiques à Madagascar
II-3. Cas particuliers de la station d’Eau Thermale de Ranomafana et de celle de Bezaha
Chapitre III : Caractéristiques des centrales classiques
III-1 Généralités
III 2 Centrale thermique
III-3. Centrale Hydraulique
III-4. Centrale Nucléaire
Chapitre IV : Production suffisante de vapeur d’Eau Thermale et son adaptation
IV-1. Introduction
IV-2. Méthodes classiques
IV-3. Méthodes adaptées
CHAPITRE V. Etudes physiques d’une Centrale à vapeur et son adaptation
V-1. Généralité
V-2. Principe de calcul des forces appliquées aux hélices
V-3. Cycle classique à flamme
V-4. Turbine à gaz
V-5. Adaptation des schémas classiques
Chapitre VI. Les différents types de turbines à vapeur
VI-1. Turbine à condensation
VI-2 Turbine à contre pression
VI-3. Turbine à soutirage et condensation
VI-4. Turbine à soutirage et contre pression
Conclusions
Annexe A
Annexe B
Analyse Chimique de l’Eau Thermale de Ranomafana
Annexe C
Annexe D- Poussée exercée par un liquide sur un obstacle
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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