Projet GEOSTOCAL Appel à projets Stock E Hervé LESUEUR, BRGM

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1 Projet GEOSTOCAL Appel à projets Stock E 2007 Hervé LESUEUR, BRGM

2 Le projet GEOSTOCAL GEO STOckage de ChALeur : opportunités, optimisation et faisabilité du stockage intersaisonnier de chaleur perdue en aquifère profond Partenaires Organismes de recherche : BRGM (Coordinateur), IFPEN, Armines Mines ParisTech, EIVP, LGUEH (Université Paris Est Marne la Vallée) Partenaires Entreprises : CPCU, CFG Service Date de début du projet : décembre 2007 Date de fin du projet : mai 2011 Budget total : k (dont k éligible) Aide accordée : 800 k Labellisation par un ou des pôle(s) de compétitivité : VMD (Ville et Mobilité Durables devenu Advancity)

3 Stockage géothermique : contexte et enjeux Trois conditions nécessaires réunies à Ivry sur Seine 1. Une source de chaleur excédentaire en période estivale : Usine d incinération raccordée au réseau de vapeur CPCU 2. Des niveaux géologiques permettant le stockage : Aquifère du DOGGER (1 500 m de profondeur) 3. Une demande hivernale pour la chaleur déstockée : Secteur urbain en rénovation + réseaux de chaleur => Focalisation sur le cas d étude d Ivry/Seine car existent les connaissances de base (investigations impossibles) Source de chaleur Réseau urbain Aquifère profond

4 GEOSTOCAL : Objectifs et Positionnement Faisabilité scientifique, environnementale et technicoéconomique, de l utilisation des aquifères profonds pour : stocker de la chaleur en période estivale (vue de gauche) déstocker l énergie en période hivernale (vue de droite) Puissance thermique typiques 10 MW (40 50 GWh par saison) 1.5 km

5 GEOSTOCAL : Défis scientifiques et technologiques Ecarter les points bloquants (études sur data) 1. Comportement du réservoir géologique? Dogger OK : débits (300m³/h) et température (95 C) 2. Géochimie sur le long terme (interactions eau/roches)? Pas de risque violent => suivi des cycles d exploitation 3. Complétions réversibles (débit jusqu à 400m³/h)? Pas en catalogue mais plusieurs possibilités 4. Maîtrise de la demande de chaleur? Secteur urbain en rénovation sera compatible GTH 5. Disponibilité d une source estivale excédentaire? Implantation possible proche d un feeder vapeur et validation long terme de la source 6. Paramètres clés d un pré dimensionnement optimal? Modélisations technico économiques et environnementales

6 GEOSTOCAL : Résultats 1/6 les voies possibles de l'eau géothermale Puissances identiques du réservoir géothermique de Production + ATES du Réservoir conventionnelle Départ Réseau de Réinjection Retour Réseau ATES : Aquifer Thermal Energy Storage Débit d'eau géothermale de l'eau géothermale Puissances identiques du réservoir géothermique du Réservoir de Réinjection + PAC conventionnelle Départ Réseau Retour Réseau Débit d'eau géothermale de l'eau géothermale Puissances identiques du réservoir géothermique de Production du Réservoir de Réinjection + ATES + PAC conventionnelle Départ Réseau Retour Réseau Débit d'eau géothermale

7 GEOSTOCAL : Résultats 2/6 Modèle unique Livrable final du projet : un modèle unique couplant Demande + Comportements + Economie + Environnement Expression de la demande de chaleur (fonction de Text) Simulation du secteur et de sa rénovation (à 20ans) Plusieurs scénarii techniques et d exploitation Sans GTH, GTH conventionnelle, plusieurs techniques de stockage Interférences, Percée et Décroissance thermique Optimisation de l architecture des ouvrages (+repli possible) Modélisation hydro thermique des réservoirs géologiques Abaques fonction du cycle annuel et de la masse d eau pompée Investissements (estimations) Paramétrage des ouvrages souterrains + réseau fixé Mode d exploitation largement paramétrable : Période de stockage/déstockage, stratégie d optimisation, Charges de fonctionnement estimées à 30 ans Simulation de la valeur de la vapeur fonction de la période de l année Performance environnementale pour chaque pas de temps Contenu en EnR dans le réseau, Energies évitées, Le tout travaillé pour être implémenté dans le tableur EXCEL

8 GEOSTOCAL : Résultats 3/6 Scénarisation Scénarisation : Satisfaire (toute) la demande du réseau 1. Scénario sans géothermie (vapeur du réseau CPCU) Réseau BT (compatible GTH) + Réseau MT (90 C 70 C) 2. Scénario géothermique de référence (sans stockage) géothermique (65 C 40 C) + appoint vapeur 3. Scénario de stockage en doublet (connu) La même eau déstockée en hiver que stockée l été 4. Scénario de stockage en triplet (nouveau) Un seul puits réversible + rendement du stockage 5. Scénario de stockage en doublet (innovant) Deux puits réversibles + composant GTH classique 6. Scénario de stockage en triplet (innovant) Un seul puits réversible + GTH classique + disponibilité 7. Scénario de cumul de doublets (si demande forte) Le tout au pas de temps hebdomadaire (pb des weekends)

9 ( C) GEOSTOCAL : Résultats 4/6 Déstockages GEOSTOCAL - de déstockage au puits froid fonction des cycles inter-saisonnier - Cas du doublet Eté cycle n 1 cycle n 2 cycle n 3 cycle n 4 cycle n 5 cycle n 7 cycle n 10 cycle n 15 cycle n cycle n 30 ( C) GEOSTOCAL - de déstockage au puits chaud Masse d'eau éstockée en tonnes (milliers) fonction des cycles inter-saisonniers- Cas du doublet Hiver cycle n 30 cycle n 20 cycle n 15 cycle n 10 cycle n 7 cycle n 5 cycle n 4 cycle n 3 cycle n 2 cycle n 1 Masse d'eau déstockée en tonnes (milliers)

10 GEOSTOCAL : Résultats 5/6 Energies MWh GEOSTOCAL : Energies géothermales livrées au réseau de chaleur BT Comparaison des principales solutions de stockage dans l'aquifère du Dogger Stockages géologiques Demande totale du réseau BT MWh GEOSTOCAL : Vapeur économisée vis à vis d'une solution sans géothermie Saison conventionnel Vapeur surtout économisée l hiver Saison

11 GEOSTOCAL : Résultats 6/6 Indicateurs (dont stockages) HT/an Sans géothermie GEOSTOCAL : Estimation des dépenses énergétiques (vapeur + électricité) conventionnel Quadruplet GEOSTOCAL : Taux d'enr dans le départ réseau Saison 0 (avec prise en considération de l'électricité de pompage de l'eau géothermale) conventionnel Stockages géologiques Saison

12 GEOSTOCAL : Principales conclusions Projets mené à terme sans difficulté majeure 1. Faisabilités démontrées pour plusieurs scénarii, tous avec une option de repli vers une géothermie classique 2. Approche technico économique revisitée ; y compris pour la géothermie conventionnelle 3. Plusieurs innovations proposées : Complétions réversibles (inversion de sens de pompage) Méthode pour exploiter les résultats des modèles de réservoir Au moins deux techniques pour significativement optimiser les bilans d exploitation Au moins une proposition pour minimiser les éventuels risques géochimiques liés aux interactions eau/roches 4. Une réalisation GEOSTOCAL réelle est en gestation

13 GEOSTOCAL : perspective AMI Stockage Verticale de la ressource géothermique du Dogger exploitée par l ancien doublet géothermique fermé en 1994 Localisation des têtes de puits (forages inclinés) de l ancien doublet géothermique d Ivry sur Seine Localisation de l UIOM du SYCTOM Verticale du stock froid constitué dans l aquifère du Dogger jusqu à la fermeture de l ancien doublet géothermique en 1994