La géothermie est l’énergie de la Terre disponible sous forme de chaleur. En moyenne, la température dans les profondeurs de la Terre augmente de 3°C tous les 100m : à 2km de profondeur, la température est ainsi d’environ 70°C et de 100°C à 3km. Cependant, dans certaines régions, l’activité tectonique modifie l’évolution de cette température et des poches à plus haute température peuvent se créer à une profondeur anormalement faible. Cette énergie thermique peut se retrouver sous différentes formes :

    *Les sources hydrothermales (eau chaude ou vapeur)
    *Les sources pressurisées (Eau chaude pressurisée contenant du méthane)
    *Les roches chaudes ou roches fracturées
    *Le magma.

Les sources géothermiques peuvent être utilisées pour de la valorisation thermique directe (chauffage de bâtiments) ou de la production d’électricité.

Les technologies disponibles ne permettent de valoriser à l’heure actuelle et de manière économiquement rentable que les sources hydrothermales. L’utilisation des sources pressurisées et des roches fracturées est encore à l’étude mais ces sources ont un très fort potentiel (voir le paragraphe « La géothermie à Soultz-sous-Forêts »).

Les sources hydrothermales sont elles-mêmes séparées en deux catégories : les sources à haute et basse énergie. Les sources à haute énergie caractérisées par des hautes températures (plus de 200°C) et des pressions élevées se situent en général à proximité de zones fortement sismiques ou volcaniques (Philippines, Indonésie, Amérique centrale, l’Ouest de l’Amérique du Nord). Les sources à basse énergie, les plus abondantes, sont situées dans les bassins sédimentaires profonds (Europe, Canada, Alaska).

Dans les sources hydrothermales à haute énergie, de la vapeur à haute température (plus de 200°C) est directement disponible. Cette vapeur est généralement sèche et est utilisée directement dans une turbine vapeur. Si la vapeur est partiellement « humide » (elle contient de l’eau sous forme liquide que l’on appelle le brine), la vapeur est flashée : ce procédé abaisse la pression du mélange vapeur-brine pour séparer la vapeur et l’envoyer directement dans la turbine. Le brine est lui réinjecté dans le réservoir et n’est pas utilisé.

Les sources à basse énergie ne disposent généralement pas d’un titre vapeur (pourcentage de vapeur dans le mélange liquide/vapeur) supérieur à 30%. Dans ces cas-là, il n’est pas intéressant de flasher la vapeur. Ces sources géothermiques ne peuvent donc pas être valorisées par un cycle vapeur classique.
Les modules ORC sont utilisés pour valoriser ces dernières sources mais aussi le brine des sources à haute énergie. On appelle ce type de centrales une « centrale à cycle binaire », pour préciser que nous sommes en présence de 2 fluides : l’eau liquide/ vapeur et le fluide organique du cycle ORC.

Les modules ORC les plus puissants à l’heure actuelle sont installés sur des sources géothermiques flashant la vapeur (Philippines, Kenya…).

Le projet européen Low-Bin débuté en 2003 vise à produire de l’électricité à partir de sources de chaleur à très basse température (moins de 100°C). Le consortium comprend :

    *Des universitaires roumains, italiens et portugais ;
    *Un bureau d’études autrichien ;
    * Des scientifiques islandais, allemands et français (le BRGM)
    * Et le constructeur italien Turboden.

Le module ORC développé au cours de ce projet utilise un réfrigérant appelé R134a dont les caractéristiques permettent la valorisation de sources à très basse température. Le prototype d’une puissance de 200kW est installé à Simbach-Brunau (à la frontière de l’Allemagne et de l’Autriche) et valorise une source géothermique à une température de 76°C.