Qu'est-ce que l'énergie géothermique? Une histoire de 10 000 ans
Introduction
Saviez-vous que l'énergie géothermique est l'une des plus anciennes formes d'énergie utilisées par l'humanité, avec des traces d'utilisation remontant à plus de 10 000 ans? Aujourd'hui, elle ne représente que 0,5 % du marché mondial de l'électricité renouvelable [1], pourtant son potentiel reste immense.
Dans un contexte où la transition énergétique devient urgente, pourquoi cette source d'énergie propre et constante demeure-t-elle sous-exploitée? Comment a-t-elle évolué à travers les millénaires? Et surtout, quel rôle peut-elle jouer dans notre futur énergétique?
Qu'est-ce que l'énergie géothermique et où la trouve-t-on?
L'énergie géothermique est la chaleur naturelle stockée sous la surface terrestre. Cette chaleur provient de deux sources principales : la désintégration radioactive des minéraux présents dans la croûte et le manteau terrestres, ainsi que la chaleur résiduelle issue de la formation de notre planète il y a plusieurs milliards d'années [2]. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, cette ressource n'est pas réservée à quelques zones volcaniques privilégiées.
En effet, l’énergie géothermique présente un avantage majeur : elle existe partout sous nos pieds, bien que sa profondeur d’accès et son intensité varient selon les conditions géologiques locales [2].
Cette énergie se décline en plusieurs applications concrètes. En surface, elle peut être utilisée directement pour chauffer ou refroidir des bâtiments grâce à des systèmes de pompes géothermiques qui exploitent la chaleur du sol à faible profondeur. Elle permet également, dans certaines régions, de produire de l’électricité en valorisant des réservoirs souterrains suffisamment chauds pour entraîner des turbines. Enfin, divers secteurs industriels utilisent cette chaleur stable pour alimenter leurs procédés ou optimiser leur consommation énergétique.
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Les ressources géothermiques de haute température se rencontrent majoritairement dans les zones tectoniques actives, où les mouvements de plaques font remonter la chaleur interne plus près de la surface. À l’inverse, les usages à plus basse température — comme le chauffage des bâtiments via pompes géothermiques — restent accessibles dans une grande partie du monde, même dans des contextes géologiques moins favorables, avec des conditions d’exploitation qui varient selon les caractéristiques locales du sous-sol [2].
Cette universalité géographique s'accompagne d'avantages environnementaux majeurs. L'énergie géothermique émet des quantités de CO₂ très faibles comparativement aux combustibles fossiles. De plus, elle a la possibilité de manière stable, ce qui la distingue radicalement du solaire et de l'éolien dont la production fluctue selon les conditions météorologiques.
L'énergie géothermique à travers les âges
L'utilisation de l'énergie géothermique par l'humanité constitue l'une des plus longues histoires d'exploitation énergétique, témoignant de son importance à travers les civilisations.
Période préhistorique et Antiquité
Il y a ~10 000 ans – Les Paléo-Indiens d'Amérique du Nord exploitent les sources chaudes naturelles pour cuisiner leurs aliments, chauffer leurs abris et se baigner. Cette utilisation précoce fait de la géothermie l'une des toutes premières formes d'énergie maîtrisées par l'être humain [3].
Antiquité – L'Empire romain développe des systèmes sophistiqués de chauffage géothermique pour alimenter ses célèbres thermes et ses habitations, notamment dans des villes comme Pompéi et à travers diverses provinces de l'Empire [3].
Époque romaine – Construction de complexes thermaux monumentaux comme les Thermes de Caracalla à Rome, témoignant de la maîtrise technique remarquable des Romains en matière d'exploitation géothermique [3].
XIVᵉ siècle – À Chaudes-Aigues, en France, un réseau de distribution d’eau chaude géothermale est mis en place pour chauffer les habitations. Souvent présenté comme le premier réseau de chauffage urbain géothermique au monde, il est en partie encore utilisé aujourd’hui [3].
Ère industrielle (19ᵉ siècle)
1818–1827 – En Toscane, François-Jacques de Larderel met au point puis perfectionne un procédé industriel qui utilise la vapeur géothermique pour extraire l’acide borique des boues volcaniques. Il s’agit de l’une des premières utilisations industrielles documentées de l’énergie géothermique [3].
1892 – La ville de Boise, dans l'Idaho (États-Unis), inaugure le premier système moderne de chauffage urbain géothermique documenté, desservant plusieurs bâtiments et posant les bases des réseaux de chaleur contemporains [3]. Ce réseau est souvent cité comme modèle des réseaux de chaleur contemporains.
20ᵉ siècle : L'ère de la production électrique
1904 – Moment historique majeur : Le Prince Piero Ginori Conti réussit à allumer cinq ampoules électriques grâce à l'énergie géothermique à Larderello, en Italie. Cette expérience prouve pour la toute première fois qu'il est possible de produire de l'électricité à partir de la vapeur terrestre [3]. C’est le point de départ de la géothermie électrique moderne.
1911-1913 – Construction de la première centrale géothermique commerciale au monde à Larderello, ouvrant véritablement l'ère de la production électrique géothermique à l'échelle industrielle [3].
1958 – La Nouvelle-Zélande inaugure la centrale de Wairakei, qui introduit la technologie de vapeur flash. Cette innovation technique permet d'exploiter plus efficacement les réservoirs géothermiques et constitue une avancée majeure pour l'ensemble du secteur [3].
1960 – Les États-Unis lancent leur première installation de production avec la centrale de The Geysers en Californie. Ce complexe deviendra le plus important site géothermique au monde [3].
1974 – Création de l'Agence internationale de l'énergie (IEA), qui jouera un rôle crucial dans la promotion des énergies renouvelables, incluant la géothermie, au niveau mondial [4].
Années 1970-1980 – Les crises pétrolières et la montée des préoccupations énergétiques et environnementales stimulent l’intérêt pour les énergies alternatives. De nombreux pays développent ou étendent alors leur capacité installée en géothermie pour diversifier leur mix énergétique [1], [5].
Accélération moderne et développements institutionnels (1980-2015)
Les dernières décennies du 20ᵉ siècle et le début du 21ᵉ siècle ont vu l'émergence d'un cadre institutionnel international et d'avancées technologiques majeures qui ont transformé la géothermie en une industrie mature.
1988 – L'Association géothermique internationale (IGA) : L'IGA est créée comme première organisation mondiale dédiée exclusivement à la promotion de l'énergie géothermique en tant que composante vitale de la transition énergétique.
1997 – Programme de coopération technique en géothermie de l'IEA (IEA GTCP) : Le Geothermal Energy Technology Collaboration Programme (GEA-TCP) est établi dans le cadre du Programme de collaboration technologique de l'Agence internationale de l'énergie comme plateforme favorisant la collaboration internationale et le réseautage pour tous les aspects de l'énergie géothermique.
1998 – Le Conseil européen de l'énergie géothermique (EGEC) : L'EGEC est fondé pour promouvoir et développer l'énergie géothermique en Europe et à l'échelle mondiale. Aujourd'hui, l'EGEC compte plus de 120 membres provenant de 28 pays.
2009 – L'Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA) : Créée le 26 janvier 2009, cette agence intergouvernementale se donne pour mission de faciliter la coopération mondiale sur les énergies renouvelables — incluant la géothermie — et d’accélérer leur adoption.
2015 – L'Alliance géothermique mondiale (GGA) : La GGA est établie par IRENA lors de la COP21 à Paris, avec l'objectif ambitieux de multiplier par cinq la capacité géothermique mondiale d'ici 2030. Cette initiative témoigne de la prise de conscience internationale du potentiel de cette énergie [4].
2015 – L'Accord de Paris sur le climat : Adopté lors de la COP21, cet accord reconnaît explicitement le rôle crucial des énergies renouvelables, dont la géothermie, pour limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C, plaçant définitivement la géothermie au cœur des stratégies climatiques mondiales [4].
Innovations technologiques clés
Parallèlement à ces développements institutionnels, des avancées technologiques majeures transforment les possibilités d'exploitation géothermique :
Systèmes géothermiques améliorés (EGS) : Cette technologie révolutionnaire permet d'exploiter la chaleur géothermique dans des zones qui ne présentent pas naturellement de réservoirs exploitables, élargissant considérablement le potentiel géographique de la géothermie.
Systèmes binaires : Les progrès dans les systèmes binaires permettent désormais d'exploiter des ressources à plus basse température, rendant la production géothermique accessible dans un nombre croissant de régions auparavant considérées comme non viables.
Techniques de forage : Les améliorations substantielles des techniques de forage, inspirées des avancées de l'industrie pétrolière et gazière, se traduisent par une réduction des coûts d'exploration et de développement, ainsi qu'une capacité accrue à atteindre des profondeurs plus importantes.
État actuel et perspectives futures (2020-2050)
Malgré ses 10 000 ans d'histoire et son potentiel considérable, où se situe réellement l'énergie géothermique aujourd'hui dans le mix énergétique mondial?
Situation actuelle
À l'heure actuelle, l'énergie géothermique représente environ 0,5 % du marché mondial de l'électricité renouvelable. Cette proportion peut sembler modeste au premier abord, mais elle cache un potentiel encore largement inexploité [1]. La capacité installée mondiale a progressé de manière constante au fil des décennies, avec une concentration notable dans les régions géologiquement favorables, notamment la Ceinture de feu du Pacifique et le Rift africain [1].
Pourquoi la géothermie est essentielle pour la transition énergétique
Selon les projections de l'Agence internationale de l'énergie (IEA), atteindre la neutralité carbone d'ici 2050 nécessite une multiplication significative de toutes les sources d'énergie renouvelable. Dans ce contexte, la capacité géothermique mondiale devra connaître une expansion majeure pour répondre aux objectifs climatiques globaux [5].
La géothermie possède un avantage déterminant qui la distingue de ses consœurs renouvelables : sa stabilité. Contrairement au solaire et à l'éolien, dont la production fluctue selon les conditions météorologiques, la géothermie fournit une électricité constante et prévisible. Son facteur de capacité dépasse régulièrement 90 %, ce qui en fait l’une des sources renouvelables au fonctionnement le plus régulier [2], [5]. Cette caractéristique fait de la géothermie une énergie de base idéale, capable de compenser l'intermittence du solaire et de l'éolien
Au-delà de la production électrique, le potentiel de chauffage et de refroidissement urbain par géothermie mérite une attention particulière. Les réseaux de chaleur géothermiques peuvent décarboner significativement le secteur résidentiel et commercial, responsable d'une part importante des émissions de gaz à effet de serre dans les pays développés.
Figure 1: Average life-cycle CO2 equivalent emissions
Les co-bénéfices économiques ne sont pas négligeables : l'industrie géothermique crée des emplois locaux non délocalisables, renforce l'indépendance énergétique des territoires, et développe des compétences techniques transférables vers d'autres secteurs industriels.
Défis de l'énergie géothermique
Malgré ces atouts considérables, plusieurs barrières freinent encore le déploiement massif de la géothermie. Les coûts initiaux d'exploration et de forage demeurent élevés, représentant un risque financier important pour les développeurs de projets. Les risques géologiques, notamment l'incertitude quant à la qualité du réservoir avant le forage, constituent également un frein majeur. Enfin, l'absence de politiques de soutien cohérentes dans certaines régions limite les investissements dans ce secteur.
Parallèlement, des technologies émergentes ouvrent de nouvelles perspectives. Les systèmes géothermiques améliorés (EGS) et la géothermie profonde, ainsi que des concepts de « super-hot rock », visent à accéder à des ressources à plus haute température et à plus grande profondeur, potentiellement presque partout sur la planète. Une opportunité particulièrement intéressante réside dans l’extraction de lithium et d’autres minéraux critiques à partir des saumures géothermiques, créant un lien direct avec la transition vers les batteries et les matériaux critiques pour les technologies bas carbone [5].
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Cette convergence entre secteurs ouvre des possibilités de synergies fascinantes. Les compétences et technologies développées dans l'extraction minière peuvent s'appliquer à la géothermie, et inversement. La valorisation des puits pétroliers et gaziers abandonnés pour la production géothermique représente également une opportunité de reconversion industrielle particulièrement pertinente pour le Québec et d'autres régions ayant un historique d'exploitation des hydrocarbures.
Graphique : Évolution de la capacité géothermique mondiale installée
Conclusion
À l'heure où le monde s'engage résolument vers la neutralité carbone d'ici 2050, l'énergie géothermique n'est pas seulement une technologie du futur, elle est un pont entre notre passé énergétique le plus ancien et notre avenir décarboné.
Son histoire millénaire témoigne de sa fiabilité; ses caractéristiques uniques de stabilité et d'universalité en font un pilier incontournable du mix énergétique de demain. Pour les entreprises comme Squatex qui œuvrent à la transition énergétique, la géothermie représente une opportunité de conjuguer innovation technologique, responsabilité environnementale et valorisation de ressources locales.
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Références
[1] Ritchie, Hannah, and Max Roser. "Installed Geothermal Capacity." Our World in Data, 2024, https://ourworldindata.org/grapher/installed-geothermal-capacity .
[2] U.S. Department of Energy. "Geothermal FAQs." Office of Energy Efficiency & Renewable Energy, https://energy.gov/eere/geothermal/geothermal-faqs .
[3] "Geothermal Energy Throughout the Ages." Alberta Energy Heritage, Government of Alberta, https://history.alberta.ca/energyheritage/energy/alternative-energy/geothermal-energy/geothermal-energy-throughout-the-ages.aspx .
[4] "About Us - Key Policy Developments." Global Geothermal Alliance, https://globalgeothermalalliance.org .
[5] International Energy Agency. "Geothermal Power." IEA Reports, 2024, https://iea.org/reports/geothermal-power .
