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1 Présenté par: Mlle BENCHENNAF.M Mlle BERKANE.C Mlle SALEM-CHERIF.N Encadré pa

1 Présenté par: Mlle BENCHENNAF.M Mlle BERKANE.C Mlle SALEM-CHERIF.N Encadré par: Mr SIAD Mr METREF Mr MAKHLOUF Promotion juin 2012 REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’enseignement et de la recherche scientifique Université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou Faculté du génie de la construction Département d’Architecture La géothermie, une source d’énergie renouvelable et inépuisable Introduction: L'humanité s'est développée, depuis des millénaires, dans un équilibre fragile et évolutif avec les milieux physiques - eau, air, sol, sous-sol -. Le développement extraordinairement rapide des sociétés humaines au cours de l'ère industrielle a largement bénéficié de l'exploitation - de plus en plus intensive - des ressources énergétiques fossiles. Il est devenu clair que les réserves d’énergies fossiles ne sont pas infinies et que leur combustion à marche forcée engendre des problèmes écologiques insurmontables et de plus en plus graves. La concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère a augmentée de 50 % en un siècle et la situation deviendra rapidement insoutenable si les pays en voie de développement adoptent le mode de vie « énergivore » actuel des pays riches Il est grand temps de remettre en cause cette option non durable et d’adopter des formes d’énergies renouvelables* (soleil, vent, courant d’eau, biomasse ou chaleur naturelle) a fois moins énergivores qui ne rejettent pas de gaz à effet de serre. Parmi celles-ci, la géothermie, *Les sources d’énergies renouvelables permettent d’obtenir, après transformation, de l’énergie mécanique, de l’électricité, de la chaleur ou un combustible Renouvelable, propre et sans rejets, la géothermie est présente sur tous les continents. Elle se consomme sur place et offrant une large gamme de températures et de profondeurs, elle n'est pas tributaire des conditions climatiques et offre un coût d'exploitation faible, associée à une Pompe à Chaleur, elle sert au chauffage et au refroidissement des habitations. L'origine de la chaleur: la chaleur dégagée par notre globe n'a pas pour principal responsable le refroidissement de son noyau, mais la désintégration des éléments radioactifs présents dans ses roches : uranium, thorium, potassium, etc. 90% de l'énergie dissipée provient de ce mécanisme. Unité de production d'électricité géothermale par turbine à l'Imperial Valley en Californie. 2 Du bain de boue à la turbine : Les premières traces d'utilisation de la géothermie par l'homme remontent à près de 20 000 ans. Tout au long de l'histoire des civilisations, par la pratique des bains thermaux. Alors que le premier réseau moderne de chauffage par géothermie a été installé en 1930 à Reykjavik en Islande. Aujourd'hui 95% des habitations de l'île sont chauffées au moyen de 700 km de conduites isolées qui transportent l'eau chaude. Définition de l’énergie géothermique: Du grec gêo(terre) et themos (chaud), la géothermie désigne à la fois la science qui étudie les phénomènes thermiques internes du globe ainsi que les processus industriels qui visent à l'exploiter, pour produire de l'électricité et/ou de la chaleur. L'énergie géothermique désigne l'énergie provenant de la chaleur contenue dans la croûte terrestre et dans les couches superficielles de la terre. Selon la temperature du sous sol et de la profondeur du forrage on distingue trois types de géothermie : a. La géothermie très basse énergie (température inférieure à 30 C) ayant recours aux pompes à chaleur; b. La géothermie basse énergie (température entre 30 et 90 C), gisements situés entre 1 500 et 2 500 mètres de profondeur; c. La géothermie haute énergie (température supérieure à 150 C) profondeurs allant de 2 000 à 4 000 mètres. *La géothermie est écologique : Une exploitation géothermique produit peu de rejets. La quantité moyenne de CO2 émise dans l'atmosphère par les centrales géo-thermo-électriques dans le monde est de 55 g/kWh, alors qu'une centrale au gaz naturel en produit 10 fois plus. Ce niveau peut être ramené à des valeurs nulles par la réinjection des fluides géothermaux dans les réservoirs. *La géothermie est renouvelable: Contrairement aux réserves fossiles, la géothermie ne se vide pas de son réservoir, l'eau piégée ou transitant dans le sous- sol, se renouvelle soit naturellement par le ruissellement des eaux de surface, soit par l’option technologique de l’injection artificielle. Quant à la chaleur, elle est contenue dans la roche. *La géothermie est partout: ces réserves ne sont pas situées dans quelques sites particuliers, éventuellement désertiques ou au fond des mers la chaleur du sous-sol est présente sur tous les continents. Zones propices au développement de la géothermie haute énergie (régions tectoniques et volcaniques actives émergées) Zones favorables à la géothermie basse énergie (bassins sédimentaires) Zones de socle cristallin peu propices Ressources mondiale de la géothermie: 3 les atouts de la géothermie: a)-Géothermie très basse énergie : température inférieure à 30 C Caractérisée par l’exploitation d’une ressource de température inférieure à 30 C la géothermie très basse énergie ne permet pas une utilisation directe de la chaleur par simple échange. Elle nécessite donc la mise en œuvre de pompes à chaleur qui prélèvent cette énergie à basse température pour l’augmenter à une température suffisante pour le chauffage. *Les pompes à chaleur géothermiques Elles valorisent les calories du sol ou de l’eau des nappes par le biais de réseaux de capteurs, de sondes ou de forages d’eau. Les capteurs étant installés à la profondeur requise pour que la température soit quasiment constante toute l’année, ce type de PAC est performant quelle que soit la température hivernale. Capteurs horizontaux : Ils sont répartis et enterrées horizontalement à faible profondeur (de 0,60 m à 1,20 m) dans le terrain. Selon la technologie employée, de l’eau additionnée d’antigel* ou le fluide frigorigène de la pompe à chaleur circule en circuit fermé à l’intérieur de ces capteurs. Capteurs verticaux (ou sondes géothermiques) : Ils sont installés dans un forage et scellés par du ciment. La profondeur peut atteindre jusqu’à 200 m où la température du sol est stable tout au long de l’année. On y fait circuler en circuit fermé de l’eau additionnée de liquide antigel. L ’emprise au sol est minime par rapport à des capteurs horizontaux. Pour chauffer une maison de 120 m2 habitables, deux sondes géothermiques de 50 m de profondeur conviennent.Le captage vertical est plus couteux et nécessite une autoristion *Antigel: liquide dont la température d’ébullition est faible 4 *Les champs de sonde géothermique: Pour chauffer des grands bâtiments ou un groupe de logements, il est aussi possible d’installer une série de sondes géothermiques verticales. De cette manière, on dispose d’un plus grand potentiel de chaleur terrestre. Pour un champ de sondes, on installe plusieurs sondes géothermiques à des profondeurs variant de 30 à 300 mètres et à intervalles réguliers. L es sondes sont rassemblées dans les conduites et raccordées à une ou plusieurs pompes à chaleur. Cette technique est utilise aussi pour des raison financiers a fin d’éviter des forrages de très grandes profondeurs. Système de captage géothermique vertical pour petites surfaces. Proposé sous forme de corbeille de 2,3 mètres de hauteur et de 1,3 mètre de diamètre composée d'un tube souple en polyéthylène haute densité de 100 mètres disposé en spirale et maintenu par une structure en matériau de synthèse *Les PAC aqua thermiques: Les PAC aqua thermiques ou hydro thermiques puisent la chaleur contenue dans l’eau. Le plus souvent, c’est dans les nappes phréatiques que l’on trouve une eau à température suffisante (7 à 12 C) et constante. Il est également possible d’utiliser l’eau d’une rivière ou un lac. Les PAC sur eau de nappe nécessitent un ou deux forages de 30 à 100 m de profondeur. Ce type de captage est réglementé et doit faire l’objet d’une déclaration préalable. b-Géothermie basse et moyenne énergie(température entre 30 et 90 C): repose sur l’utilisation directe de la chaleurde l’eau chaude contenue dans les aquifères profonds. e s t e e t s s s s e *Réseaux de chaleur et doublets géothermiques: Le chauffage d’un quartier ou d’un ensemble d’immeubles d’habitat collectif peut s’effectuer par l’intermédiaire d’un réseau de chaleur, c’est-à-dire un réseau de canalisations de grande longueur chargé de distribuer la chaleur dans des sous-stations au pied de chaque immeuble ou de chaque groupe d’immeubles. 5 c-Géothermie haute énergie: La production d’électricité d’origine géothermique est possible sur les réservoirs dont la température est comprise entre 150 et 350 C et permettant des débits de production de fluides suffisants. Plusieurs méthodes et techniques de production d’électricité géothermiques existent actuellement : • Pour les sources de vapeur haute température, que l’on retrouve notamment sur les zones de volcanisme actif l’électricité peut être produite directement par injection de la vapeur dans une turbine ou indirectement par échange de chaleur avec une eau moins corrosive. • Pour les sources moins chaudes (moins de 175 C), les techniques employées (ex : cycle binaire) jouent sur la condensation puis la détente du fluide géothermal. • La technologie des « Enhanced Geothermal Systems » (EGS), telle qu’elle est expérimentée à Soultz-sous-Forêts en France, consiste à injecter de l’eau dans les roches chaudes et à exploiter la vapeur créée pour produire de l’électricité. 6 7 Description du projet: 22 parcelles sur S=29 267m² *Janvier 2008:realisation d’un captage géothermique horizontale sous la chaussée d’accès *Juillet uploads/Geographie/ energiegeothermique-130902025906-phpapp02.pdf