La terre est constituée de quatre couches concentriques. Au centre de la terre, se trouve un noyau solide qui se situe à 6370 kilomètres en dessous de la surface du globe. La température s’y élève jusqu’à 4200°C. Autour de ce noyau solide, il y a un noyau liquide avec une température de 3500°C. Ce noyau liquide se situe à une profondeur de 5200 kilomètres. Le manteau est la couche qui se trouve à 2900 kilomètres sous le sol, avec une température de 3000°C. La croûte terrestre constitue la couche extérieure de la planète, et a une épaisseur allant de 30 à 60 kilomètres. La température s’y élève jusqu’à 1000°C. La géothermie est la science qui nous permet d’exploiter cette source de chaleur pour avoir accès à de l’énergie renouvelable.

La géothermie désigne la science qui porte sur l’étude et l’usage de l’énergie calorifique interne de la terre. Dans certaines régions de la planète, surtout dans les régions volcaniques, l’énergie géothermique était connue depuis des millénaires et parfois exploitée pour chauffer ou pour avoir accès à l’eau chaude. Pendant très longtemps, l’usage le plus commun de l’énergie géométrique a sans doute été celui des bains thermaux. Aujourd’hui, la géothermie est encore utilisée pour chauffer, grâce à des techniques relativement simples, dans près de soixante-dix pays. Mais à notre époque, le développement technologique a permis de dépasser cet usage ancien, avec la construction de centrales électriques qui peuvent produire de l’électricité à partir d’un certain type d’énergie géothermique.

Présentation schématique d’une centrale géothermique

Contrairement aux énergies fossiles, la géothermie est une énergie présente dans le sous-sol de toutes les régions de la planète et sous tous les climats. La géothermie a des usages très variés, car elle présente une large gamme de températures à des profondeurs différentes. Dans les faibles profondeurs, avec une « pompe à chaleur », elle peut être utilisée pour actionner le chauffage des maisons.

Pour pouvoir produire de l’électricité géothermique, il faut avoir accès aux ressources à très haute température, ce qui nécessite que l’on creuse, en particulier dans les régions volcaniques, dans les profondeurs de la terre où se trouvent des nappes souterraines d’eau très chaude (plus de 150°C). Les États-Unis, les Philippines, l’Indonésie et le Mexique sont les plus grands producteurs d’électricité géothermique, devant l’Italie, la Nouvelle-Zélande, l’Islande et le Japon. Il est intéressant de savoir que l’Islande produit plus de 20 % de son électricité grâce à la géothermie. En France, le site géothermique de Bouillante en Guadeloupe est le seul à produire de l’électricité grâce à la géothermie, et un autre site est en cours d’expérimentation en Alsace.

L’unique centrale géothermique de l’Iran se situe près de la ville de Meshkin Shahr, dans la province d’Ardebil (nord-ouest). La capacité nominale de la centrale géothermique de Meshkin Shahr est de 55 mégawatts. Dans cette centrale, l’eau est injectée par des tuyaux dans les profondeurs, et cette eau se réchauffe dans la source profonde de chaleur (entre 250° et 500°C) et ressort par un autre forage sous forme de vapeur. Cette valeur est utilisée pour actionner les turbines d’un générateur pour produire de l’électricité. Selon les études du centre des recherches géothermiques de l’Organisation nationale des énergies renouvelables, qui dépend du ministère de l’Énergie, le département de Meshkin Shahr est le meilleur endroit en Iran pour développer les centrales géothermiques. Le projet du développement de la centrale actuelle prévoit l’augmentation de sa capacité jusqu’à 100 mégawatts. Dans les zones qui se trouvent au pied du mont volcanique de Sabalan (Sâvâlân en azéri), il est possible de produire jusqu’à 400 mégawatts d’électricité géothermique, selon les estimations. Sabalan (4811 m) est le troisième haut sommet de l’Iran. Volcan inactif, Sabalan est un peu plus haut que le Mont-Blanc (4809 m).

Les premières études pour la construction de la centrale géothermique de Meshkin Shahr ont commencé en 1995 par un groupe spécialisé du ministère de l’Énergie. Les endroits à forer ont été fixés à la fin des explorations en 1999. Deux ans plus tard, en 2002, le premier puits d’exploration est foré verticalement pour atteindre une chaleur de 250°C à une profondeur de 3200 mètres. Le deuxième puits d’exploration, qui a une profondeur de 3177 mètres, a été foré en 2004. Ce puits a accédé à une source de chaleur de 140°C. Un peu plus tard, le troisième puits est arrivé à une chaleur de 211°C à une profondeur de 2265 mètres. Le projet de la centrale géothermique de Meshkin Shahr prévoit le forage de dix-sept puits, dont onze déjà creusés.

Cependant, certains experts au sein de l’Association de modélisation de la consommation d’énergie estiment que, pour certaines raisons, l’électricité géothermale ne s’adapte guère aux besoins en Iran. Dans un pays comme l’Islande où il n’y a ni gisement de pétrole ni gisement de gaz naturel, l’usage de la géothermie se justifie davantage économiquement par rapport à un pays comme l’Iran, disent-ils. Sur le plan de l’investissement financier, ils ont sans doute raison : les opérations de forage des puits pour avoir accès aux sources profondes de géothermie sont techniquement compliquées, et économiquement coûteuses (allant jusqu’à 50 % des frais totaux). Dans l’état actuel des choses, la production de chaque mégawatt d’électricité géothermique nécessite en moyenne un investissement de 4 à 5 millions de dollars. Du point de vue de la rentabilité, un tel investissement ne serait justifiable que lorsqu’il n’y a plus aucune source d’énergie accessible. Les travaux prennent du temps. Après avoir assuré le financement nécessaire, un projet de centrale géothermique dure au moins deux ans, dans les meilleures conditions. Or, la construction d’une centrale solaire photovoltaïque d’une capacité de 100 mégawatts ne prendrait que huit mois.

Étant donné ce contexte économique et technique, il est évident que la géothermie ne représentera en Iran qu’un très faible pourcentage de la production d’électricité au niveau national. Même aux États-Unis, qui sont le plus grand producteur d’électricité géothermique (18,7 térawatts/heure en 2014), la géothermie représente moins de 2 % de la production d’électricité. En outre, il faut aussi savoir que les frais de maintenance d’une centrale géothermique sont relativement élevés.

Pourtant, une centrale géothermique est un magnifique outil de recherche dans le domaine des systèmes géothermiques stimulé (EGS, Enhanced geothermal system). Par exemple, en France, qui dépend essentiellement du nucléaire pour produire son électricité, il existe depuis une dizaine d’années une centrale pilote en Alsace pour produire de l’électricité géothermique. Ceci dit, pour le moment, la géothermie n’est pas assez rentable économiquement, mais c’est un regard vers l’avenir.

Central géothermique de Meshkin Shahr

Les atouts de la géothermie sont remarquables : c’est une énergie durable, et dans ses profondeurs, notre planète possède un stock illimité de chaleur. C’est également une énergie propre. La géothermie produit très peu de déchets. Dans une centrale géothermique, il n’y a pas de transport ni de stockage de substances polluantes ou dangereuses. La géothermie est une énergie renouvelable. Cependant, malgré l’immensité de l’énergie disponible dans les masses d’eau souterraine et dans les sols, l’exploitation des ressources géothermiques doit se réaliser dans le respect de l’équilibre entre les prélèvements humains et le renouvellement naturel de ces ressources. La règle, devant être strictement respectée, consiste à réinjecter la totalité des fluides utilisés après le processus des échanges thermiques pendant l’exploitation de l’énergie géothermique. La chaleur qui vient de la profondeur de la Terre se renouvelle sûrement, mais lentement. La géothermie est une énergie qui émet très peu de CO2. Une centrale géothermique émet en moyenne 55 grammes de CO2 par kilowatt/heure, c’est-à-dire dix fois moins qu’une centrale thermique qui fonctionne au gaz naturel. Les centrales géothermiques modernes peuvent réduire à zéro cette émission de CO2 si elles réinjectent les liquides dans leurs réserves souterraines.