Théâtre_des_Célestins: rénovation d'un bâtiment historique
par géothermie sur aquifère superficiel ©Ville de Lyon

La géothermie désigne l’étude des phénomènes thermiques interne du globe terrestre ainsi que l’exploitation de l’énergie thermique à des fins de production de chaleur et d’électricité.

Lorsque l’on s’enfonce sous terre, la température augmente de façon plus ou moins régulière. Ce gradient géothermique, connus depuis des générations par les mineurs, est en moyenne, dans les zones tectoniquement stables du globe, de 3°C par 100m, mais peut atteindre des valeurs beaucoup plus importantes dans des zones de volcanisme actif. L’origine de cette augmentation est diverse et dépends des conditions géologiques et géodynamiques présentes.

Afin de pouvoir exploiter cette source de chaleur, il faut généralement un vecteur qui est le fluide géothermal (eau, vapeur, saumure) extrait par pompage, comme le pétrole, à la différence que ce fluide est réinjecté dans le réservoir lorsque la chaleur a été utilisée pour le chauffage ou la production d’électricité via une turbine, ce qui qualifie la géothermie d’énergie durable. De plus, l’exploitation géothermique ne produit aucune émission de CO2, ce qui en fait une énergie propre, qui ne participe à la dégradation du climat. Enfin, c’est une énergie présente partout sur la surface du globe, disponible de manière continue, à la différence du solaire et de l’éolien qui sont des énergies intermittentes.
Suivant les conditions de température exploitées, les usages de la géothermie sont vastes et variés depuis le chauffage des maisons individuelles jusqu’à la production d’électricité, en passant par la balnéothérapie, l’aquaculture, le séchage et même le rafraîchissement. On distingue alors différents types de géothermie suivant la ressource et son usage:

• La géothermie très basse énergie, qui exploite des températures inférieures à 30°C à partir d’aquifères peu profonds ou même directement par échange thermique avec le sol via une sonde géothermique. Ce type de géothermie concerne le chauffage et la climatisation des habitations par l’intermédiaire d’une pompe à chaleur.
• La géothermie basse énergie, qui exploite des aquifères dont la température se situe entre 30°C et 120°C, à des profondeurs entre 1000m et 3000m à 4000m. Le fluide est alors suffisamment chaud pour être utilisé directement pour le chauffage des bâtiments ou pour des applications industrielles.
• La géothermie moyenne température, qui exploite des fluides sous forme liquide ou vapeur à des températures entre 120°C et 200°C et des profondeurs atteignant 4000 m à 5000 m, pour la production d’électricité par l’intermédiaire d’un système binaire améliorant le rendement. Cette production d’électricité est généralement accompagnée d’un réseau de chaleur permettant l’utilisation de la chaleur restante après la production d’électricité. On parle alors de cogénération. Ces réservoirs se situent dans la majeure partie des cas dans des formations sédimentaires profondes de fond de bassin, nommés HSA ou Hot Sedimentary Aquifère, et/ou dans le socle généralement peu perméable et qu’il faut améliorer pour former des EGS, Enhanced Geothermal Systems.
• La géothermie haute énergie concerne les fluides qui atteignent des températures supérieures à 200°C pour des réservoirs localisées entre 1500m et 3000m de profondeur, situés dans des zones à gradient géothermique élevé, typique des contextes volcaniques. Le fluide exploité est alors de la vapeur sèche ou humide permettant la production d’électricité de manière directe.

Le Bassin Molassique constitue un contexte idéal au développement de la géothermie qualifiée de moyenne température pour la production de chaleur et d’électricité, au niveau des formations sédimentaires profondes et du socle. La connaissance approfondie d’une part de la répartition de la température en profondeur, et d’autre part de la structure, de l’état de fracturation, de la perméabilité du réservoir et de son système imperméable de couverture à l’échelle régionale permettra de mieux appréhender le potentiel pour l’exploitation géothermique et de gérer efficacement les conflits d’usage avec les autres types d’exploitation du sous-sol (eau potable, stockage, etc.).