La Géothermie. Alain DESPLAN Département géothermie

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1 La Géothermie Alain DESPLAN Département géothermie

2 Le BRGM Etablissement public de référence dans le domaine des Sciences de la Terre pour gérer les ressources et les risques du sol et du sous-sol

3 Le BRGM : Établissement public à caractère industriel et commercial (EPIC) sous la double tutelle du MEEDDM* et du Ministère de l Enseignement et de la Recherche. Effectif 2008 : 1008 personnes, dont plus de 800 Ingénieurs, Chercheurs & Techniciens, dans 22 Régions et 7 DOM/TOM, 750 à Orléans Montant de l activité 2008 : 136,4 M (37 % de cofinancement) Des Filiales : CFG-Services, Géothermie Bouillante, Iris,... * Ministère de l'écologie, de l'énergie, du Développement durable et de la Mer > 3

4 Quatre missions : > Recherche scientifique > Appui aux politiques publiques > Coopération internationale et aide au développement > Prévention et sécurité minière Comprendre les phénomènes géologiques développer des méthodologies et des techniques nouvelles produire et diffuser des données pertinentes et de qualité > 4

5 Répartition de l activité 2008 par domaines Total de l'activité : 136,40 M HT Cartographie et connaissances géologiques : 17,6 Eau, réservoirs souterrains : 20,8 Ressources minérales : 16,2 Risques géologiques et aménagement : 16,8 Sols contaminés, déchets et procédés : 12,2 Géothermie : 5,2 (2007 = 3,7) Stockage géologique du CO2 : 5,2 Métrologie de l environnement : 4,1 Systèmes d information numérique : 8,7 Après-mine : DPSM : 23,2 (7,6) Divers : 6,4 > 5

6 Le Département géothermie :(35 agents) Crée en janvier 2007 > Ressource géothermale : Evaluation des ressources profondes du territoire français Programmes de R&D spécifiques DOM Programme de R&D sur les EGS et Soultz-Sous-Forêts > Développement et maîtrise de la Chaleur géothermique (pour l'habitat et les activités économiques) : Information & Communication pour la promotion de la géothermie Animation & structuration de la filière Centre technique Actions Régionales Actions Européennes Plate-forme d'essai Pompe à Chaleur : R&D échangeurs enterrés des PAC > 6

7 Chaleur Géothermique : Principales actions > Actions nationales : lettre de veille, Bulletin, manifestations Participation à l élaboration d une feuille de route Nationale géothermie (tt filière) Appui au MEEDDM : PPI Chaleur, Prix de la chaleur, Gp Travail réglementation, Participation au développement et à la structuration de la filière : AFPAC, SER, Démarche qualité foreurs sondes géothermiques : QualiForage Centre technique sur la géothermie pour l appui aux maîtres d ouvrages et acteurs de la filière «Réseaux de chaleur IDF» : suite à demande du 24/05/05. > Actions régionales : Inventaire des potentiels GTH aquifères : Région, Départements, Agglo. Schémas Régionaux Climat air Energie Participation animation structuration filière en région Centre : Géoqual Région centre : Pôle de compétitivité (CPER) : réalisation d une plateforme expérimentale sur les échangeurs enterrés pour Pompe à Chaleur > Actions Européennes Projets européens : dissemination et harmonisation des Normes et de la réglementation > Partenariats : ADEME, Collectivités territoriales (Régions, Département, Agglo.), Administration (DRIRE,DREAL, ), B.E.. > 7

8 Les SGR > 26 services géologiques régionaux (dont 4 DROM et Mayotte) Un réseau en appui aux politiques publiques, au service des administrations déconcentrées, des collectivités territoriales, des agences d objectifs et du développement régional Des partenariats régionaux dans la durée Une présence de proximité au plus près des besoins locaux SGR Aquitaine : Bordeaux, 10 agents Directeur Philippe DUTARTRE Hydrogéologue/SIG : Pierre DURST POLYNÉSIE FRANÇAISE NOUVELLE CALÉDONIE MAYOTTE > 8

9 1- Les enjeux énergétiques du développement durable 2- Une géothermie, des géothermies 3- Situation et perspectives en France

10 Evolution des émissions de gaz à effet de serre (GES) en France (en millions de tonnes équivalent CO2) > 10

11 Consommation d énergie primaire en France (en millions de tonnes équivalent pétrole) > 11

12 1- Les enjeux énergétiques du développement durable 2- Une géothermie, des géothermies 3- Situation et perspectives en France

13 Définition de la géothermie > Directive européenne ; La géothermie est l exploitation de la chaleur contenue dans le sous-sol. > 13

14 Il fait chaud au centre de la terre Le gradient géothermique fois la consommation mondiale d énergie emmagasiné dans les 5 premiers km de la croûte terrestre 2 modes de dissipation de la chaleur : Convection: 0,6 à 1 MW / Km2 Conduction : 60 à 100 kw / Km² Modifié de Geothermal Education Office > 14

15 Mais la surface aussi renferme de l énergie! > La température du proche sous-sol est égale à la moyenne des températures annuelles : 0 C 15 C 0 K 273 K 288 K > Si la température est trop basse pour un usage direct, une pompe à chaleur permet d extraire les calories du sol : Source de chaleur Pompe à chaleur Sous-sol Evaporateur Détendeur Condensateur Habitation Qextraite Compresseur Qfournie W Energie électrique > > 152

16 Le sous-sol peut aussi faire du froid Source de chaleur Pompe à chaleur Sous-sol Détendeur Condensateur Evaporateur Condensateur Evaporateur Habitation Qfournie Qextraite Compresseur Qextraite Qfournie W Energie électrique > Possibilité d utiliser la pompe à chaleur alternativement en chauffage et en rafraîchissement > Possibilité de faire du «free-cooling» en profitant de la fraîcheur relative du sous-sol > > 162

17 Les 3 points clés de l exploitation de la géothermie > Accéder à la ressource : Le forage permet d atteindre le sous-sol profond Coût croissant avec la profondeur > Utiliser la chaleur : Trouver localement des usages correspondant aux qualités > Extraire la chaleur du sous-sol : L eau souterraine, vecteur «naturel» de la chaleur Il est très difficile de s en affranchir, sauf pour des petites puissances de la ressource : puissance, température > > 172

18 Température de la ressource 10 C USAGES DE LA CHALEUR Usages possibles de La ressource géothermale (non exhaustif) Chauffage / Rafraichissement par Pompes à chaleur Chauffage de serres Aquaculture Agro alimentation Climatisation Rafraichissement Balnéothérapie Chauffage résidentiel 120 C Séchage industriel SYSTEMES BINAIRES (Electricité +Chaleur) 160 C PRODUCTION D ELECTRICITE Utilisation directe de la vapeur géothermale 350 C > 18

19 Typologie de la géothermie Electricité : L équivalent de 10 centrales nucléaires dans le monde, dans les zones volcaniques Chaleur : l équivalent de 7 millions de logements chauffés par géothermie dans le monde Domaine de recherche > 19

20 La production d électricité : le potentiel des départements d outremer > 20

21 Typologie de la géothermie > 21

22 Les DOM français : souvent des îles volcaniques isolées. Guadeloupe Martinique Mayotte La Réunion > 22

23 La centrale de Bouillante en Guadeloupe La centrale de Bouillante produit de l électricité depuis 1986 : 1 ère tranche de 4 MW 2 ème tranche de 10MW installée en 2004 Produit un peu moins de 8% de l électricité de cette île de habitants > 23

24 Les perspectives de la production d électricité géothermique dans les DOM/TOM Extension de Bouillante à 45 MW (25% de la production électrique de Guadeloupe) Alimentation de la Guadeloupe et la Martinique à partir de la Dominique (40 MW pour chaque île) : programme d exploration en cours de montage Forage d exploration à l île de La Réunion??? Evaluation du potentiel de Mayotte et Tahiti par le BRGM > 24

25 Les réseaux de chaleur

26 Typologie de la géothermie > 26

27 Aquifères dans les bassins sédimentaires > 27

28 Les ressources géothermales en France > 28

29 Chauffage urbain par réseau de chaleur géothermique Document ADEME AGEMO En Ile de France : 29 réseaux géothermiques alimentés par 34 doublets. Environ équivalent-logements raccordés > 29

30 Des chantiers lourds : Le forage représente l opération la plus lourde. - Investissement : de l ordre de 9 M pour un doublet en Ile-de-France - Chantier de forage en milieu urbain : technique maîtrisée mais qui doit prendre en compte la sécurité et l environnement. 30 > 30

31 La gestion de l aquifère t=15 ans Emprise thermique des opérations Réseau existant adaptable / doublet à créer ) Réseau et doublet à créer > 31

32 Les pompes à chaleur géothermiques

33 > 33

34 Les opérations de " PAC sur eau de nappe / aquifère " Immeubles de taille importante (en moyenne de à m2) : jusqu à 1 MW thermique réinjection => pas d impact quantitatif sur la ressource Impact thermique possible si forte densité d installations > 34

35 Cartographie des aquifères régionaux : Système d information géographique (SIG) > 35

36 Les différents capteurs souterrains > 36

37 Les différents capteurs souterrains > 37

38 Exemple de forage > 38

39 Implantation des forages : Espacement entre deux capteurs : minimum 10 m Distances avec d autres éléments : 1,5 m réseaux enterrés non hydrauliques 3 m fosse septique, évacuation, fondations 5 m arbres 6 m puits non public 30 m puits publics Exemple de plan de récolement (à réaliser par l installateur) > 39

40 Les champs de sondes géothermiques (échangeurs verticaux) > Une nouvelle technologie «universelle» pour le petit collectif et le tertiaire : moyenne puissance: 10 à 500 kw (2 à 100 sondes). > Les opérations avec champs de sondes géothermiques se multiplient à l'étranger depuis plusieurs années. En France, le développement est plus récent. > Impact environnemental très faible, sous réserve de respect des règles de l art pour le forage. > Possibilité de stockage. > 40

41 Inventaires géothermiques et S.I.G. régionaux Outils d aide à la décision Journées techniques Fonds Chaleur ADEME 21 avril 2009

42 Potentiel géothermique des aquifères Cartes des données de base par aquifère Transmissivité / Productivité Profondeur Carte d exploitabilité géothermique par aquifère Analyses multicritères Hydrochimie Epaisseur Carte d exploitabilité géothermique régionale Température > 42

43 Outil d aide à la décision : Lorraine > 43

44 Outil d aide à la décision > 44

45 Les inventaires régionaux > 45

46 1- Les enjeux énergétiques du développement durable 2- une géothermie, des géothermies 3- Situation et perspectives en France

47 Les engagements > Protocole de Kyoto (ratifié en 2005): Union européenne : -8% d émissions de GES en / 1990 France : stabilisation > Paquet énergie climat de l union européenne (2008) : objectif % d émissions de GES / % d énergie renouvelable dans la consommation finale (23% pour la France) 20% de gain en efficacité énergétique > Grenelle de l Environnement (France) : objectif 2020 : +20 Mtep d énergie renouvelable pour atteindre 23% de la consommation finale d énergie. Amélioration de la planification territoriale Fonds chaleur : Biomasse > 1000 TEP industriel et agricole AàP nationaux Géothermie : DR/ADEME en complément des CPER Parc de bâtiments : -38% de consommation énergétique Transports : -20% d émissions de GES PPI Chaleur > Grenelle II : SRCAE > 47

48 Énergie renouvelable : Les objectifs du Grenelle > Faire 20 millions de tep renouvelables supplémentaires : Chaleur : + 10 millions tep Électricité : + 7 millions de tep Biocarburants : + 3 millions de tep > Chaleur renouvelable : Objectif pour la géothermie : X 6 sa part d utilisation pour la production de chaleur, Soit 1,3 millions de TEP 2006 : 2020 : 10 millions de tep 20 millions de tep 5% 5% 3% 0% 5% 14% 2% 2% 4% 1% Bois Individuel Biomasse collectif industrie géothermie 7% 37% PAC aérothermiques Solaire thermique 77% UIOM et bois DIB (Part EnR) Biogaz 38% > 48

49 Grenelle de l environnement : Chaleur renouvelable : Zoom sur la géothermie (en ktep) PPI PAC géothermiques individuelles PAC géothermiques tertiaire et collectif Réseaux de chaleur géothermiques > 49

50 Quelques éléments de coûts > Réseaux de chaleur : réalisation d un doublet de forages pour produire de la chaleur alimentant un réseau de chaleur : environ 9 millions d > Maisons individuelles : Forage sur nappe d eau souterraine : alimentant une pompe à chaleur : environ 150 /ml (2 forages à 20 m reviennent à ) Sonde géothermique verticale : environ 60 /ml > 50

51 En conclusion La géothermie c est. Un potentiel important dans tous les secteurs : Pompes à chaleur maisons individuelles Pompes à chaleur secteur tertiaire et résidentiel collectif Réseaux de chaleur Electricité dans les DOM Une contribution notable, mais partielle, à la lutte contre le changement climatique mais une visibilité plus importante à acquérir pour être au niveau des autres énergies renouvelables. > 51

52 Plus d info sur ADEME-BRGM Informations et contacts «énergie» : Documents à téléchargerformulaires de dépôt de dossiers - liste de bureaux d études - cahiers des charges ADEME: Rubrique «Energie» Aides financières : Contacts : tél: ou