La Rentabilité des Énergies Renouvelables Le Cas de la Géothermie

Transcription

1 . Université Paris 1 Panthéon Sorbonne UFR de Géographie Master BIOTERRE et ÉS-Géothermie La Rentabilité des Énergies Renouvelables Le Cas de la Géothermie ES-Géothermie Julie Bonfait Novembre 2018

2

3 La France, l Union Européenne et les pays du monde entier se lancent depuis une dizaine d années dans un changement profond de leur manière de consommer et de produire de l énergie. C est ce que l on appelle la transition énergétique, inclue plus largement dans la transition écologique. L un des piliers de ce changement dans le fonctionnement de notre société est le passage de l utilisation des énergies fossiles vers celle des énergies renouvelables. Mais est-ce que cela implique la fin des énergies fossiles au profit des énergies renouvelables? Et si oui, à quel prix? Les sources d énergie renouvelable sont nombreuses et variées. Que l on parle de l énergie du Soleil, de l eau, du vent ou encore de la Terre, elles ont chacune des avantages et des inconvénients qui leurs sont propres. Mais elles ont surtout en commun le fait de n avoir que de faibles impacts sur l environnement avec cependant des coûts de production parfois encore élevés, en comparaison aux énergies fossiles. Se pose la question de la compétitivité de la géothermie comme énergie renouvelable par rapport aux énergies fossiles. Mais également, celle de la place la géothermie dans la transition énergétique. Quelques mots sur l origine, l exploitation et l utilisation de l énergie géothermique. La désintégration naturelle des matériaux dont notre sous-sol est composé génère une radioactivité naturelle, à l origine d une augmentation de sa température de façon régulière, en fonction de la profondeur. Cependant il existe sur la surface du globe des anomalies thermiques, points spécifiques où la température est plus élevée du fait des mouvements des plaques tectoniques ou de la présence de points chauds (fig. 1). Le moyen le plus efficace de captation des calories générées est l eau, descendue en profondeur à travers des roches perméables ou un système de failles. Pour pouvoir capter cette eau il faut forer des puits et mettre en place des installations de surface (fig. 2). La chaleur captée par une centrale géothermique peut être utilisée directement pour chauffer des bâtiments résidentiels ou publics ou dans des processus industriels. Elle peut également permettre de générer de l électricité en combinant la chaleur géothermique à un système ORC et ainsi diversifier le mix énergétique. La chaleur encore disponible après utilisation dans des procédés industriels ou pour générer de l électricité, appelée chaleur résiduelle, peut également être valorisable auprès d utilisateurs nécessitant moins de puissance. Finalement, l eau géothermale contient de nombreux «métaux traces» qui peuvent être filtrés et revalorisés comme le lithium et le sodium (fig. 3). Figure 1 : Anomalies thermiques Source : Géorisques 1

4 Figure 2 : Exploitation d une centrale géothermique : la production d'électricité (A) et la production de chaleur (B) A Aérocondenseurs B Client Circuit secondaire Circuit secondaire Turbine Alternateur Circuit primaire Échangeurs Échangeurs Circuit primaire producteur injecteur producteur injecteur Source : ÉS-Géothermie Figure 3 : Valorisation d une centrale géothermique : chaleur et métaux traces (A) et électricité, métaux traces et chaleur résiduelle (B) A Spiruline Serres agricoles Réseau de chaleur urbaine B Spiruline Serres agricoles Industries Aquaculture Industries Aquaculture Centrale géothermique Centrale géothermique Électricité Boucle d eau tempérée Métaux traces Boucle d eau tempérée Métaux traces Source : ÉS-Géothermie L énergie géothermique face aux énergies fossiles et renouvelables. L exploitation des énergies fossiles a fortement augmenté depuis la Révolution Industrielle et avec elle les émissions de carbone et de méthane, qui sont des sources de gaz à effet de serre. L utilisation de la géothermie produit en moyenne de 10 à 20 fois moins de carbone par kwh que les énergies fossiles (tab. 1). La production d énergie géothermique est locale, continue et régulière, elle ne souffre pas des problèmes d intermittence des énergies éoliennes et solaires. Mais cette continuité peut être une limite en cas de baisse de la demande et son caractère local pose un problème de disparité des ressources. Son exploitation est discrète, ce qui limite son impact sur le paysage et les écosystèmes contrairement à l exploitation des énergies éolienne et solaire, mais entraine une méconnaissance des techniques utilisées, ce qui peut inquiéter les populations. 2

5 L utilisation de la géothermie ne nécessite aucun intrant et ne produit que très peu de déchets, à comparer à l utilisation de panneaux photovoltaïques et de la biomasse. Cependant, c est une énergie encore chère au MWh, d autant plus que la phase la plus risquée du développement d une centrale est également la phase nécessitant le plus de capitaux (tab.2). Mais la mise en place d un système d assurance permettra de pallier à cet obstacle. Tableau 1 : Quantités de CO 2 émises pour la production d électricité à partir des énergies fossiles en France (en g/kwh) * Estimations tirées de Pehnt (2006) Source : ADEME Bilan GES Énergie gco 2 /KWh Charbon Fioul 730 Gaz naturel 418 Nucléaire 6 Géothermie 45* Tableau 2 : Coût moyen de la production d énergie à partir des énergies renouvelables en France en 2016 (en /MWh) Énergie Électricité Chaleur Éolien en mer 219,75 N/A Éolien terrestre 76,50 N/A Solaire photovoltaïque 115,50 N/A Solaire thermique N/A 144,00 Géothermie 152,25 93,00 Biomasse N/A 60,50 Source : Coûts des énergies renouvelables en France, Edition 2016, ADEME, 2016 L énergie géothermique, une énergie ancienne à fort potentiel de développement. La géothermie est une énergie renouvelable utilisée depuis des millénaires dans les bains thermaux et pour le chauffage. À partir du XX ème siècle, les technologies permettant son utilisation de manière plus industrielle se développent. En France, deux bassins sédimentaires sont exploités pour la géothermie à basse enthalpie et l élaboration du système EGS donne un nouveau souffle à cette ressource énergétique avec l ouverture à l exploitation de nouveaux sites auparavant inexploitables. L énergie géothermique reste encore sous exploitée et dispose d un potentiel important (fig. 4). Les États mettent en place des politiques favorables au déploiement de cette énergie et l inscrivent à présent dans leurs politiques de développement durable. Les aides publiques ont soutenus beaucoup de projets mais elles s essoufflent depuis la crise économique. Les investisseurs privés doivent prendre le relais et pour les inciter, la mise en place de systèmes de garanties est une solution efficace. Deux modèles économiques coexistent : celui du fonds de garantie et celui de l assurance. Chacun des deux ayant ses propres caractéristiques, ils se complètent pour proposer un panel de solutions efficaces aux différents porteurs de projet. 3

6 Figure 4 : Capacité géothermique installée et potentiel exploitable en 2010 (en MW) La compétitivité économique de l énergie géothermique par rapport aux énergies fossiles n est pas encore établie mais cela ne devrait tarder avec l évolution des technologies et l augmentation des taxes sur les émissions de gaz à effet de serre. L énergie géothermique est surtout compétitive face aux énergies fossiles en termes de bénéfices pour l environnement, du fait de ses faibles émissions de gaz à effet de serre. Elle trouve également sa place au sein des énergies renouvelables car ces énergies ne sont pas à prendre en opposition mais bien à utiliser de manière complémentaire. C est en adaptant le type de ressource énergétique à la localisation de sa consommation que l on pourra apporter la meilleure réponse possible aux besoins énergétiques des consommateurs, quel qu ils soient. C est ainsi que la géothermie trouve sa place dans la transition énergétique, en s associant aux autres sources d énergie pour créer un mix énergétique. C est ce mix qui permet de réduire les aspects négatifs de chacune des différentes sources d énergie. De plus, prises séparément les énergies renouvelables ne font pas encore le poids face aux énergies fossiles et à l énergie nucléaire (fig. 5). Mais en les combinant de manière efficace, en adaptant la solution de production d énergie aux besoins et en diminuant la consommation globale d énergie, la part des énergies renouvelables pourra devenir prépondérante dans la production d énergie. Figure 5 : Production d énergie primaire dans l Union Européenne en 2015 (en %) Source : Eurostat 4