Etat de l art des impacts environnementaux des projets de géothermie

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1 Etat de l art des impacts environnementaux des projets de géothermie Retour sur les expériences et bibliographies française, anglaise et espagnole Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

2 A B C D La géothermie : énergie renouvelable permanente La géothermie dans le Monde 1. Historique et types de ressource exploités 2. Etat des lieux du développement de la géothermie 3. Perspectives de développement Principe de fonctionnement en production électrique Principaux impacts sur l environnement 1. Principaux impacts au cours des phases de chantier 2. Principaux impacts structurels et en exploitation Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

3 Chapitre A Pourquoi la géothermie? La géothermie : énergie renouvelable permanente Comme le soleil, le vent ou l hydro électricité, c est une énergie renouvelable Mais elle n est pas soumise aux passages nuageux c est une source d énergie permanente, comme les sources fossiles, voire mieux : il n est pas nécessaire d approvisionner du charbon ou du fuel, parfois en rupture (> 92% dispo Bouillante en 2013). Elle est disponible sur beaucoup d iles volcaniques, dont la Martinique Elle est moins chère que le Diesel ou le solaire. Centrale de Bouillante, Guadeloupe Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

4 Chapitre B / Présentation de la géothermie. 1. Historique et type de ressource exploitée Larderello, Toscane, Italie Museo della Geotermia - Archivio Fotografico Historique De 1904 à 2014 Turkey : Germencik double-flash power plant, image , by E. Atilir Type de ressource et usages 20 C à 300 C Type de géothermie Système utilisé Très basse énergie Pompe à chaleur géothermique Basse énergie Moyenne énergie Haute énergie Réseau de chaleur T de la ressource < à 30 C < à 90 C [ C] Centrale électrique de > À 150 C production (+réseau chaleur si possible) Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Usages Usage domestique, Habitat collectif, Tertiaire. Usage directe pour le chauffage d un ensemble de bâtiments Production d électricité Chaleur industrielle. Mai

5 2. Etat des lieux Zones favorables et production élec. Chapitre B / Présentation de la géothermie Production mondiale Type de production Production d électricité Réseau de chaleur Bour don etto urna ye, Nombre pays producteurs Production installée Production annuelle 3 premiers pays 28 > 70 11,4 GW > 28 GW / 70 TWh US Philippines Indonésie US Suède Chine Production en France Type de production (estimation) Très basse énergie (MWth) Usage direct (MWth) Haute énergie (MWth) AFG P Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

6 3. Perspectives de développement Coût actuel de production d électricité Type d installation Coût de production ($US / MWh) Géothermie 60 à 120 Nucléaire 80 à 140 Charbon 60 à 145 Ademe Capgemini Gaz 60 à 100 Chapitre B - Perspectives Estimations de ressources exploitables très variables selon les sources Doublement du marché de géothermie (électricité) entre 2013 et 2023 (ADEME) Capacité installée (MW) Nouvelles capacités (MW/an) Marché (milliards de $US/an) Principaux secteurs de développement de la géothermie (production d électricité) Pays Actuel MW 350 MW 835 MW 1,4 3,3 Ademe Capgemini Marché multiplié par Afrique 9 Asie-Pacifique 4 Amérique centrale Caraïbe 2 Amérique du Nord 1,5 Europe 0,5 Ademe Capgemini Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

7 Chapitre C / Présentation de la géothermie Principe de fonctionnement - Production d électricité Légende 1 Zone de captage 2 Puits de production 3 Têtes de puits 4 Pompe de production 5 Séparateur 6 Turbine à vapeur 7 Alternateur 8 Condenseur 9 Système de refroidissement 10 Têtes de puits 11 Pompe de réinjection 12 Puits de réinjection 13 Zone de rejet 14 Transformateur 15 Câbles éléctriques Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

8 Chapitre D / Principaux impacts sur l environnement 1. Principaux impacts sur l environnement au cours des phases de chantier Chantier de construction classique sauf les travaux souterrains Habitats/faune/flore : destruction, dérangement/ perturbation Risques/impacts du forage «Blow out» Terrassement Sismicité Altération des milieux aquatiques Prélèvement d eau et/ou rejet dans le milieu naturel Nuisances sonores Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

9 Chapitre D.1 / Principaux impacts sur l environnement lors du chantier Habitats/faune/flore : destruction, dérangement/perturbation : comme pour tout chantier de construction mais surfaces très variables (à priori plus grand qu une centrale Diesel de même puissance) Terrassement Terrassement Terrassement Défrichement Terrassement (dont accès) Bruit/vibrations Prélèvement/rejet eau Peut générer Qu il faut supprimer, réduire Destruction ou compenser d habitats naturels / faune et flore Dérangement / perturbation faune Quelques chiffres de surface d installation de géothermie : Bouillante (France) 16 MW électrique environ 5 ha Cerro Pabellon (Chili) - 40 MW thermique et 10 MW électrique environ 115 ha Eviter les zones sensibles (réserve biologique, ZNIEFF ) Limiter l emprise au sol de la centrale et des accès Choix des périodes de travaux en adéquation avec le cycle biologique de la faune et de la flore Prélèvement d eau ponctuel, puis circuit fermé pour le traitement des boues de forage Mesures compensatoires (restauration de peuplements ) Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

10 Altération des milieux aquatiques Prélèvements d eau pour le chantier Attention aux rejets en rivière ou en mer Chapitre D.1 / Principaux impacts sur l environnement lors du chantier Prélèvement d eau pour traiter les boues de forages Rejet des débris de forage Génère Qu il faut supprimer, réduire Diminution ou compenser / augmentation du débit Dégradation de la qualité de l eau Destruction de la flore / mortalité de la faune aquatique (poissons, crustacés...) Modification de la dynamique sédimentaire Evaluer en amont du projet les sources d eau potentielles et les risques Favoriser un approvisionnement au niveau d une source proche et abondante Privilégier le recyclage des boues de forage pour diminuer les besoins en eau Retour d expérience : Le forage des puits d exploration dans la vallée de Roseau en Dominique nécessite l apport en eau continu de 20l/s. Si les pertes de fluides par infiltration le long de la colonne de forage sont importantes, cette quantité peut monter à 30 ou 35 l/s. Ceci représente toutefois moins de 2 % du débit mesuré de la rivière Roseau où s effectuent les prélèvements Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

11 Chapitre D.1 / Principaux impacts sur l environnement lors du chantier Risque d explosion «Blow-out» Qu il faut supprimer, réduire Un risque de détente ou compenser soudaine d une très forte pression conduisant à une explosion en tête de puits Le forage Peut générer «Blow Out Preventer» Mise en place d un bloc obturateurs de puits (BOP) Surveillance permanente de la pression de forage Maintien de la pression dans le puits par la réinjection des boues de forage Retour d expérience : Les accidents sont très rares, les têtes de forages bien équipées. Cas exceptionnel : éruption au village d El Barro au Salvador, à proximité d exploitations géothermiques (en 1990). Pendant 10 à 20 minutes, de la vapeur et de la boue furent projetées provoquant la mort de 26 personnes. Un lien direct avec les forages n est pas certain, mais aucune station de mesure sismique ne releva par ailleurs d anomalie, avant et après l éruption. Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

12 Risque induit sur la sismicité Chapitre D.1 / Principaux impacts sur l environnement lors du chantier Le forage Peut générer Qu il faut supprimer, réduire des ou phénomènes compenser de microséisme principalement liés à l injection de fluides pendant le forage. Assurer une surveillance de l activité sismique de la région pendant toute la durée des travaux Bonne communication auprès de la population Retour d expérience : Projet de Bâle en Suisse, 2006 L exploitation du réservoir impliquait une fracturation hydraulique préalable. Dès les premiers essais, des séismes relativement important (4 de magnitude) ont provoqué des dégâts matériels. Une enquête a jugé les futurs couts matériaux trop importants pour mener à terme le projet. Le projet a été abandonné en La fracturation hydraulique n est jamais utilisée dans les terrains volcaniques déjà fracturés. Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

13 Nuisances sonores Chapitre D.1 / Principaux impacts sur l environnement lors du chantier Le forage Génère Qu il faut supprimer, réduire Nuisances ou compenser sonores et vibrations 114 db(a) à proximité du forage (concert de rock) db(a) à 900 m (rue très animée) Eviter les secteurs à proximité d habitations Respect de la réglementation sur le bruit de voisinage Limiter la durée du chantier au strict minimum Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

14 2. Principaux impacts sur l environnement Impacts structurels et en exploitation Chapitre D.2 / Principaux impacts sur l environnement Impacts structurels et en exploitation Perturbation de la faune et dégradation éventuelle de la flore Emissions dans l air (H2S, NOx, SO2, CO2 ) Nuisances sonores Dégradation de la qualité du réservoir / risque de subsidence Risque lié à la sismicité Nuisances visuelles / effet sur le patrimoine Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

15 Chapitre D.2 / Principaux impacts sur l environnement Impacts structurels et en exploitation Perturbation de la faune et dégradation éventuelle de la flore Présence de la centrale (structurel) Utilisation du réservoir Rejet de l eau géothermale en mer ou rivière Peut générer Qu il faut supprimer, réduire Perte ou compenser de sources chaudes Perturbation des itinéraires de déplacement de la faune terrestre et volante Dégradation de la flore Eviter les secteurs écologiquement sensibles Assurer l existence de corridors biologiques Mesures compensation si besoin (restauration et de réhabilitation des peuplements ) Retour d expérience : Dans le parc naturel de Banff, au Canada, plusieurs espèces ont été répertoriées comme spécifiques de l environnement très particulier des sources chaudes (ex. : escargot printanier de Banff). Ces espèces pourraient être menacées par une modification, même faible, des caractéristiques de leur habitat si le réservoir géothermal à l origine de la source qui les héberge était exploité, tarissant cette source. Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

16 Chapitre D.2 / Principaux impacts sur l environnement Impacts structurels et en exploitation Dégradation de la qualité du réservoir et subsidence Si difficulté de réinjection de l eau en sous-sol Génère Qu il faut supprimer, réduire Baisse ou compenser du niveau et de la pression du réservoir Risque de subsidence de la zone Privilégier la réinjection en sous-sol dans le même réservoir Surveillance de la pression du réservoir Surveillance constante de la sismicité Retour d expérience : La région de The Geysers en Californie est connue pour présenter des risques de glissement de terrain. Cependant, les effets des forages et de l exploitation des terres ont aggravé cette situation et provoqué l augmentation des épisodes de glissement de terrain. En général la réinjection de l eau et la surveillance des réservoirs évitent ces perturbations. Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

17 Chapitre D.2 / Principaux impacts sur l environnement Impacts structurels et en exploitation Risque lié à la sismicité (risque induit et risque subit) a. l exploitation des réservoirs géothermaux b. Le risque sismique Génère Qu il faut supprimer, réduire a. Risque ou compenser sismique potentiel induit par la l exploitation des réservoirs b. Risque subi par la centrale en cas de séisme naturel Eviter l exploitation de réservoirs géothermiques dans des zones présentant d importants risques sismiques (fortes magnitudes). Assurer une surveillance de l activité sismique de la région pendant toute la durée de l exploitation. Retour d expérience : Une expérience a été menée en Italie sur 40 ans pour clairement définir le lien entre séismes et exploitation. Aucun séisme n a été engendré par l exploitation. En Amérique du Nord, 30 sites ont été répertoriés pour avoir été le lieu de séismes liés à l exploitation de ressources géothermiques. Ces séismes sont de faible magnitude. Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

18 Emissions dans l air (H2S, NOx, SO2, CO2 ) Chapitre D.2 / Principaux impacts sur l environnement Impacts structurels et en exploitation Centrale à échappement libre Ou fuites de l installation Génère Qu il faut supprimer, réduire Emissions ou compenser de faibles concentrations de gaz incondensables : hydrogène sulfuré H2S (odeur «d œuf pourri») oxydes d azote NOx dioxyde de soufre SO2 dioxyde de carbone CO2 Choisir un site favorisant la dispersion de l air (vents dominants, éviter les cuvettes) Privilégier une centrale à cycle fermé n'entrainant aucune dispersion de gaz dans l'atmosphère Privilégier un refroidissement par aérocondenseur et réinjection (aucun rejet) Retour d expérience : Pour réduire les nuisances (sonores, olfactives ) et améliorer l intégration environnementale de l installation de Bouillante en Guadeloupe, il est envisagé d établir au fil du temps un cordon/bande tampon de 40 à 50 m autour de la centrale en préemptant les terrains quand cela est possible. Dans l immédiat, pour réduire les nuisances olfactives, la solution technique qui sera installée en 2014 réside dans une station de traitement du H2S par incinération. Il en résulte du SO2 (dioxyde de soufre) qui sera traité par lavage. Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

19 Chapitre D.2 / Principaux impacts sur l environnement Impacts structurels et en exploitation Emissions dans l air (H2S, NOx, SO2, CO2 ) Emissions de H2S Exemple du projet de Cerro Pabellon au Chili Emissions de gaz pour différents types de centrales Type de centrale (g/kwh) CO2 SO2 NOx Particules Centrale à charbon 994 7,71 1,955 1,012 Centrale diesel 758 5,44 1,814 NA Turbine à gaz 550 0,0998 1,343 0,0635 Centrale géothermique Simple flash 27,2 0, Négligeable Centrale géothermique à cycle binaire Négligeable Concentrations maximales de H2S observées Concentration Concentration sur 1h sur 8h 65,1 µg/nm3 438,7 µg/nm3 Moyenne horaire et sur 8h Etude d impact du projet de Cerro Pabellon au Chili Valeurs Guide OMS Kagel, A., D. Bates and K. Gawell En dehors du H2S, la géothermie est très favorable en termes de rejets et particulièrement pour les gaz à effet de serre, inexistants pour certaines technologies. Valeurs guide Infection de l œil chez l humain Gène olfactive chez l humain sur Moyenne 24h (µg/m3) 150 N/A Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Moyenne sur 30 mn (µg/m3) Mai 2014 N/A 7 19

20 Nuisances sonores Chapitre D.2 / Principaux impacts sur l environnement Impacts structurels et en exploitation Fonctionnement de la centrale Condenseur Turbine Pompes de circulation du fluide Tours de refroidissement Pompes d alimentation Transformateur Génère Qu il faut supprimer, réduire Nuisances ou compenser sonores sans traitement : 117 db(a) à 1m/turbine 75 db(a) à proximité des installations, dans l enceinte (= rue très animée) < 35 db(a) à 100 m (bruissement de feuille, jardin) Privilégier l éloignement des secteurs habités Construire des barrières anti-bruit : filtres acoustiques sur prises d air/rejets air, murs, palissades Retour d expérience : Pour la centrale de Bouillante en Guadeloupe, le bruit est un paramètre important car la centrale touche des habitations. Des réaménagements ont été réalisés (turbines dans des locaux insonorisés, déplacement des pompes de transfert, des prises d air, murs anti-bruit). Aujourd hui, les émergences sonores (seuils réglementaires mentionnés dans l arrêté préfectoral de la centrale) sont respectées au droit de la centrale et des maisons voisines. Des mesures de contrôle ont été effectuées. Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

21 Nuisances visuelles / effet sur le patrimoine Chapitre D.2 / Principaux impacts sur l environnement Impacts structurels et en exploitation Présence de la centrale Génère Qu il faut supprimer, réduire Empreinte ou compenser technique dans le paysage local Effet éventuel vis-à-vis du patrimoine architectural et/ou naturel (exemple : sites inscrit/classé, monuments historiques, PNR ) Optimisation de la localisation de la centrale afin de réduire les gênes visuelles ; Prise en compte des monuments inscrits ou classés, des sites archéologiques, des bâtis et des secteurs d intérêts Intégration paysagère (exemple : écran végétal naturel ) Germencik double-flash power plant, Google Earth, image , by E. Atilir Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

22 conclusion Du point de vue des impacts environnement : une centrale géothermique est un installation industrielle comme une autre, avec peu d impacts spécifiques (H2S traitable). Il y a par contre des risques spécifiques, limités en général, essentiellement touchant au sous-sol (micro-séismes, ). En contrepartie c est une source d énergie renouvelable permanente : important pour la stabilité du réseau électrique et pour les 50% d autonomie énergétique en 2020 Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai

23 Merci de votre attention Eric Buchet Etat de l art mondial des impacts environnementaux des projets de géothermie Mai