Qu’est-ce que l’énergie géothermique et les types de centrales géothermiques
Si vous êtes un passionné d’énergie renouvelable, vous devez être tombé sur des entreprises qui sensibilisent aux systèmes de chauffage et de refroidissement géothermiques et vous êtes demandé ce qu’est l’énergie géothermique et pourquoi vous devriez passer du temps de qualité à en savoir plus à ce sujet. Eh bien, aujourd’hui, nous allons vous éviter d’avoir à parcourir Internet pour découvrir ce qu’est l’énergie géothermique et ses grands avantages.
Le terme géothermique provient des mots grecs; Geo, qui signifie terre et Thermal, qui signifie chaleur. Cette dérivation pointe rapidement vers la définition de l’énergie géothermique, qui est la chaleur émanant du dessous de la surface de la terre. L’énergie à l’intérieur de la terre a été formée par la décomposition des minéraux et des forêts il y a plusieurs années. Traditionnellement, il était utilisé à des fins de baignade et de chauffage, mais aujourd’hui, il est également utilisé pour produire de l’électricité.
C’est une source d’énergie renouvelable, ce qui signifie qu’elle est inépuisable pour l’homme. C’est aussi une source d’énergie verte, ce qui signifie qu’elle n’émet pas de gaz à effet de serre dangereux pour la santé humaine et environnementale.
Sources de chaleur géothermique
Les scientifiques se sont constamment séparés sur la véritable source de chaleur pour la production d’énergie géothermique. Mais des recherches rigoureuses successives ont convergé vers cette explication. A environ 4000 miles sous la surface de la terre, ce phénomène appelé énergie géothermique est produit profondément à l’intérieur du noyau terrestre.
Le noyau terrestre est composé de trois couches; le silicate externe et la croûte solide, un manteau très visqueux et un noyau externe liquide. Le noyau externe est constitué de magma extrêmement chaud ou de roche fondue s’enroulant autour d’un centre de fer solide connu sous le nom de noyau interne. La lente désintégration des matières radioactives génère continuellement des températures extrêmement élevées à l’intérieur de la terre.
C’est un processus naturel dans toutes les roches. Enveloppant autour du noyau externe se trouve une couche appelée manteau. Le manteau a une épaisseur d’environ 1800 milles et est principalement composé de magma et de roche. La croûte est la couche la plus externe du noyau terrestre. La croûte forme la majeure partie des continents et des fonds océaniques qui s’étendent sur environ trois à cinq milles d’épaisseur sous les océans et de 15 à 35 milles d’épaisseur sur les continents.
La croûte terrestre est divisée en plusieurs parties appelées plaques. C’est aux bords de ces plaques que le magma trouve son chemin près de la surface de la terre. C’est dans ces régions que les volcans sont répandus. Lorsqu’un volcan se produit, de la lave jaillit du dessous. Cette lave est en partie du magma. Sous la surface de la terre, l’eau et les roches absorbent la chaleur du magma.
À mesure que la profondeur augmente, les températures de l’eau souterraine et des roches augmentent également. Partout dans le monde, des individus profitent de l’énergie souterraine pour chauffer leurs maisons et produire de l’électricité en creusant des puits profonds et en pompant ensuite l’eau souterraine chaude ou la vapeur à la surface de la terre.
L’énergie géothermique remonte loin dans les temps anciens où elle était utilisée pour le chauffage et la baignade. Aujourd’hui, les sources chaudes du monde entier sont toujours utilisées pour la baignade.
Comment l’énergie géothermique est-elle convertie en électricité ?
L’utilisation de l’énergie géothermique pour produire de l’électricité est une industrie considérablement nouvelle, qui s’est manifestée en 1904 en Italie. Les Italiens ont d’abord alimenté un générateur à turbine utilisant de la vapeur naturelle jaillissant du sous-sol. L’année 1960 a marqué la première opération réussie de la centrale de production d’électricité géothermique à grande échelle des Geysers, en Californie du Nord. De nombreuses centrales géothermiques américaines sont réparties dans toute la Californie, tandis que les autres sont situées à Hawaï, au Nevada, en Utah, en Idaho et au Montana.
La conversion de l’énergie géothermique en électricité se fait par une centrale géothermique. La centrale électrique exploite la vapeur de l’eau chaude sous la surface de la terre pour faire tourner des turbines, qui activent plus tard un générateur pour produire de l’électricité. Certaines centrales géothermiques utilisent de la vapeur pour faire tourner directement la turbine. D’autres utilisent la vapeur pour chauffer un liquide qui est utilisé pour faire tourner la turbine.
Principaux types de centrales géothermiques
Les centrales géothermiques se déclinent en 3 types principaux :
- Centrales électriques à cycle binaire
- Centrales à vapeur sèche
- Centrales à vapeur éclair
Ces trois types de centrales géothermiques ont un point commun ; ils utilisent des turbines à vapeur pour produire de l’électricité. Ce concept est à peu près comparable à d’autres centrales thermiques qui utilisent des sources d’énergie alternatives autres que la géothermie.
Centrales à vapeur sèche
Comme leur nom l’indique, ces centrales géothermiques utilisent de la « vapeur sèche » pour produire de l’électricité. La vapeur sèche est essentiellement de la vapeur d’eau ou de l’eau à l’état gazeux. Les entreprises de centrales géothermiques forent deux puits séparés vers le réservoir d’eau extrêmement chaude sous la surface de la terre ; le puits de production et le puits d’injection. Le puits de production extrait la vapeur à une température d’au moins 150°C (300°F) du réservoir d’eau chaude en dessous et la dirige vers la turbine.
La vapeur fait tourner la turbine, qui fait tourner un arbre relié à un générateur. Avec le virage, le générateur convertit l’énergie en électricité, qui passe par des lignes électriques vers un réseau électrique et est finalement fournie aux maisons, aux institutions et aux industries. La vapeur utilisée se dirige vers le condenseur, où elle est convertie en eau et renvoyée vers le réservoir d’eau chaude par le puits d’injection et le cycle se poursuit.
La centrale à vapeur sèche est l’ancien type de centrale géothermique. La première centrale électrique à vapeur sèche a été créée en 1904 à Larderello, en Italie. Aux États-Unis, ce type de production d’énergie géothermique n’est utilisé que dans les hautes montagnes volcaniques de Californie.
Centrales à vapeur éclair
Ce type de centrale géothermique utilise de l’eau à des températures d’au moins 182°C (360°F). Comme son nom l’indique, il utilise de la vapeur flash pour produire de l’électricité. La vapeur instantanée est le processus par lequel de l’eau chaude à très haute pression est flashée ou vaporisée en vapeur dans un réservoir flash en réduisant la pression. La vapeur est ensuite dirigée vers des turbines qui font tourner un arbre relié à un générateur conduisant à la production d’électricité.
Les centrales à vapeur instantanée sont les types les plus courants de centrales géothermiques dans le monde moderne. La centrale électrique de Wairakei, construite en 1958 en Nouvelle-Zélande, a été la première centrale géothermique à utiliser la vapeur instantanée.
Centrales électriques à cycle binaire
Cette centrale géothermique est avantageuse par rapport aux centrales à vapeur instantanée et à vapeur sèche car elle nécessite une eau légèrement plus froide (aussi basse que 57 ° C (135 ° F) pour chauffer un fluide séparé (fluide binaire) qui a un point d’ébullition inférieur.
La centrale électrique permet d’utiliser des réservoirs géothermiques plus froids que nécessaire pour les centrales à vapeur instantanée et à vapeur sèche. Nous avons appris que la vapeur flash et la vapeur sèche utilisent de l’eau à des températures supérieures à 182 ° C (455 K; 360 ° F), qui est pompée sous une pression extrêmement élevée vers la centrale de production d’électricité en surface.
Cependant, avec les centrales électriques à cycle binaire, les entreprises utilisent des pompes pour pomper l’eau chaude du réservoir d’eau chaude en dessous à travers le puits de production, et l’eau légèrement plus froide est autorisée à retourner dans le réservoir en dessous. Un fluide séparé avec un point d’ébullition inférieur connu sous le nom de fluide binaire, normalement un hydrocarbure pentane ou du butane, est pompé à une pression considérablement élevée via l’échangeur de chaleur.
Au niveau de l’échangeur de chaleur, le fluide binaire est vaporisé et dirigé pour faire tourner une turbine, qui fait tourner un arbre relié à un générateur et de l’électricité est générée. La vapeur utilisée pour faire tourner la turbine est ensuite convertie en eau par des radiateurs à air froid et autorisée à retourner au réservoir en dessous à travers le puits d’injection.
En un mot, les centrales électriques à cycle binaire permettent aux particuliers de récolter l’énergie géothermique à partir de réservoirs d’eau chaude qui produisent de la vapeur, et les centrales à vapeur sèche ne le permettraient pas. Cependant, les centrales électriques à cycle binaire ont un taux d’efficacité de seulement 10 à 13 %. La Russie est accréditée pour la mise en place réussie d’un projet d’énergie à cycle binaire en 1967.
La production d’électricité géothermique fait les frais des faibles taux d’efficacité thermique. Cependant, l’eau chaude, la chaleur d’échappement et les sous-produits ont de nombreuses utilisations. Le transport de l’électricité géothermique est la question qui persiste dans l’esprit de la plupart des gens.
Le mode de transport de l’électricité géothermique a beaucoup en commun avec d’autres sources d’énergie comme l’énergie solaire et éolienne. La tension est normalement augmentée pour réduire les pertes et la puissance transportée sur le réseau électrique. Le transport d’énergie sur de longues distances nécessite un système de tuyauterie hautement isolé, ce qui ajoute des coûts initiaux à la production globale d’électricité géothermique.
Avenir de l’énergie géothermique
L’avenir de l’énergie géothermique dépend de trois facteurs : sa demande, son offre et sa compétitivité par rapport aux autres ressources renouvelables en termes de coût, de disponibilité, de fiabilité, etc. La demande d’énergie géothermique va augmenter et augmenter avec l’augmentation de la population et l’extinction. d’autres sources non renouvelables. De plus, aujourd’hui, le gouvernement soutient également les ressources qui sont plus propres et ne gâchent pas l’environnement.
L’approvisionnement en énergie géothermique est limité et confiné à certaines zones seulement. La ressource totale de l’énergie géothermique est bien plus importante que celle du charbon, du pétrole et du gaz. L’énergie géothermique peut être rendue plus largement disponible si les méthodes et les technologies utilisées pour l’extraire sont améliorées. L’énergie géothermique n’est pas encore complètement explorée. Plusieurs kilomètres sous la surface de la terre se trouvent des roches chaudes et sèches chauffées par le magma en fusion directement en dessous.
