L'énergie de la Terre

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1 GEOTHERMIE : L'énergie de la Terre Groupe BRGM CFG SERVICES Groupe BRGM 1

2 La géothermie : 1- qu est-ce-que c est? 2- comment ça marche? 3- à quoi ça sert? 4- ses avantages et ses inconvénients 5- la géothermie en Guadeloupe 2

3 Température C Profondeur km A la surface du globe terrestre, les conditions de température sont généralement faibles sauf dans les régions volcaniques et dans certaines contextes géologiques particuliers comme les fossés tectoniques. La température augmente avec la profondeur pour atteindre plusieurs milliers de degrés au centre de la terre. 3

4 LIMITES DE PLAQUES Limites des plaques tectoniques à la surface de la terre et distribution du volcanisme 4

5 Localisation du volcanisme aux frontières des plaques tectoniques et illustration des processus d accrétion et de subduction. 5

6 Répartition des zones à gradient géothermique élevé à la surface de la terre (à comparer avec la carte des limites de plaques) 6

7 La géothermie n est pas liée uniquement au volcanisme Alsace (>200 C) 4 Régions Françaises ayant des températures élevées à 5 km de profondeur Massif Central (>200 C) Bassin aquitain (>160 C) Fossé rhodanien (>180 C) Carte de répartition des températures estimées à 5 km de profondeur en Europe 7

8 La géothermie : 1- qu est-ce-que c est? 2- comment ça marche? 3- à quoi ça sert? 4- ses avantages et ses inconvénients 5- la géothermie en Guadeloupe 8

9 Eaux de pluie Eaux de pluie forage Fluide géothermal haute température intrusion magma Modèle de fonctionnement d un réservoir géothermique haute température (> 170 C) utilisé pour la production de vapeur 9

10 Schéma de principe d une centrale géothermique utilisant la vapeur géothermale pour la production d électricité ALTERNATEUR 50 C EAU de MER (29 C ; m3/h) TURBINE SEPARATEUR Condenseur barométrique 160 C 6 bars-a 150 t/h vapeur liquide 30 t/h 120 t/h vapeur Eau séparée Rejet (< 45 C) Liquide + vapeur Variante envisageable avec puits de réinjection Liquide 250 C 90 bars Puits de production 1000 m Schéma de principe de la centrale géothermique de Bouillante 10

11 Document ADEME-BRGM-ARENE Principaux aquifères profonds en France pouvant être utilisés pour leur potentiel géothermique. 11

12 Dogger Coupe géologique du Bassin Parisien montrant la succession des principaux aquifères profonds ainsi que leur domaine de température. Le Dogger est le principal aquifère utilisé pour le chauffage géothermique. 12

13 Schéma d une exploitation géothermique du Bassin Parisien dédiée au chauffage urbain, avec un forage où l eau chaude est pompée, puis passe dans un échangeur où elle réchauffe l eau qui va circuler dans les radiateurs, et Schéma d une exploitation géothermique basse enthalpie du Bassin Parisien dédié au est enfin chauffage ré-injectée dans urbain le sous-sol. Document ADEME AGEMO 13

14 La géothermie du Futur Les Projets ROCHES CHAUDES SECHES Extraction de l'énergie contenue dans des massifs rocheux profonds par (1) création de fractures entre puits et (2) circulation forcée d eau entre puits injecteurs et puits producteurs. -Soultz-sous-Fôrets (France) - Bad Urach (Allemagne) - Bâle (Suisse) - Habenaro (Australie) 14

15 La géothermie : 1- qu est-ce-que c est? 2- comment ça marche? 3- à quoi ça sert? 4- ses avantages et ses inconvénients 5- la géothermie en Guadeloupe 15

16 Les usages de la géothermie 16

17 LES CHIFFRES DE LA GEOTHERMIE USAGES DIRECTS MWt dans 40 pays, utilisés principalement pour le chauffage PRODUCTION D ELECTICITE MWe dans 21 pays, alimentant environ 30 millions de personnes 17

18 Pays utilisant la géothermie pour la production d électricité 18

19 PAYS MWe 1 Etats-Unis Philippines Mexique Italie Indonésie Japon Nouvelle Zélande Costa Rica Salvador Nicaragua Islande Kenya Chine Turquie Portugal Russie Ethiopie France (Guadeloupe) 5 (15) 19 Argentine Australie Thaïlande 0.3 Liste des 21 pays utilisant la géothermie pour la production d électricité avec leur capacité de production installée en MWe (chiffres 2001). 19

20 Localisation des 34 exploitations géothermiques du Bassin Parisien dédiées au chauffage urbain et exploitant le réservoir du Dogger par la technique du doublet. 20

21 La géothermie : 1- qu est-ce-que c est? 2- comment ça marche? 3- à quoi ça sert? 4- ses avantages et ses inconvénients 5- la géothermie en Guadeloupe 21

22 Les avantages de la géothermie pour la production d électricité et de chaleur - Ressource énergétique locale qui ne nécessite pas de transport (- de risques de pollution) - Ressource énergétique renouvelable (EnR) préservant l environnement (pas de déchet, émissions gazeuses très réduites) - Capacités de production importantes comparées aux autres EnRs (quelques MWe à quelques dizaines MWe - Les Geysers: 600 MWe) - Énergie de base, indépendant des conditions climatiques (fonctionne 24hx24h, 365j/an) 22

23 Comparaison des taux d émission de CO 2 et de SOx selon les sources d'énergie utilisées. Kg/MWh 10g/MWh Géothermie Gaz naturel Pétrole Charbon CO2 SOx 23

24 Disponibilité dans le temps en % GEOTHERMIE CHARBON NUCLEAIRE Disponibilité comparée des centrales électriques utilisant la vapeur géothermale, le charbon et le nucléaire comme source d énergie. Les centrales géothermiques nécessitent peu d arrêts pour les opérations de maintenance et d entretien 24

25 Les handicaps de la géothermie - Ressource naturelle du sous-sol dont l extraction nécessite la réalisation de forages dont les résultats sont parfois aléatoires («risque géologique»). - Délai important dans la mise en valeur d une ressource géothermique (voir cidessous l exemple de Bouillante). - Coût d investissement important comparé aux autres EnRs (travaux d'exploration, réalisation de forages). Exemple de Bouillante Exploration géologique, sondages de reconnaissance Forages de développement Construction de la 1ère centrale de 5 MWe Construction de la 2nde centrale de 10 MWe 25

26 La géothermie : 1- qu est-ce-que c est? 2- comment ça marche? 3- à quoi ça sert? 4- ses avantages et ses inconvénients 5- la géothermie en Guadeloupe 26

27 La Guadeloupe dans La Caraïbe L'Arc volcanique antillais 5.3MWe Sulphur Springs 27

28 Guadeloupe Dominique Martinique La Guadeloupe est un île volcanique appartenant à l arc volcanique antillais, qui résulte de la subduction de la Plaque Atlantique sous la Plaque Caraïbe. 28

29 Historique de la géothermie à Bouillante - Bouillante est localisée sur la cote ouest de l île de Basse-Terre - Des sources chaudes et des fumerolles y sont connues depuis toujours et sont à l origine du nom de la commune; - Bouillante est située à environ 15 km à vol d oiseau du volcan actif de la Soufrière. - Toutefois, les études récentes du BRGM ont montré qu il n avait pas de lien entre Bouillante et le volcan de la Soufrière. 29

30 Contexte géologique régional de Bouillante Carte de l archipel guadeloupéen montrant la faille régionale Montserrat - Marie Galante et les différents édifices volcaniques aériens et sous-marins mis en évidence au large de la Côte-sousle-Vent. La Chaîne de Bouillante est constituée de nombreux petits appareils volcaniques distribués le long de la côte Ouest de Basse- Terre, et en particulier au niveau de Bouillante. Ce volcanisme est âgé de moins de 1 million d années. Il est probablement à l origine de l anomalie géothermique de Bouillante 30

31 L origine de Bouillante en résumé - Plusieurs édifices volcaniques récents (moins de 1 million d'années) - Plusieurs couloirs de failles responsables de la perméabilité et de la circulation de fluides en profondeur; - Infiltrations d'eaux météoriques et d'eau de mer, réchauffées à C; - Le réservoir géothermique serait développé sous la Baie de Bouillante; Seule une portion du réservoir est exploité aujourd'hui grâce aux puits forés dans la zone sud de Bouillante. 31

32 Historique de la géothermie à Bouillante 32

33 Panorama de la Baie et du bourg de Bouillante, Guadeloupe, ou se situe la seule centrale géothermique pour la production d électricité en France. 33

34 Schéma simplifié de la circulation des fluides à Bouillante L eau de pluie et l eau de mer s infiltrent en profondeur grâce aux failles et fissures présentes dans les roches, et se réchauffent au contact des roches chaudes jusqu à 250 C environ. L objectif des forages est de recouper ces zones de failles et de prélever le fluide géothermal à température élevée pour la production de vapeur qui sera utilisée dans les turbines pour la production d électricité. 34

35 Matériel de forage utilisé à Bouillante en pour la réalisation de trois nouveaux forages inclinés et dirigés de 1200 à 1400 m de profondeur. 35

36 N Carte montrant les trajectoires des trois nouveaux puits forés en : - puits BO-5 vers le NE (1250 m) - puits BO-6 vers le NW (1250 m) - puits BO-7 vers le SE (1400 m) Ces trois puits inclinés ont recoupé les failles où se localisent préférentiellement les circulations de fluides. BO-1 K BO-3 BO-6 BO BO Faille de la Baie BO-5 Faille de Cocagne Faille de Plateau 800 Faille de Descoudes BO M 36

37 N NW SE BO-1 K BO-3 BO-6 BO BO Faille de la Baie BO Faille de Cocagne Faille de Plateau 800 Faille de Descoudes BO-2 Faille de Cocagne Faille de Descoudes Niveau de la mer BO M Section verticale selon un profil orienté NW-SE passant approximativement par les puits BO-2, BO-6, BO-4 et BO-7 montrant la trajectoire verticale des puits BO-2 et BO-4 et les trajectoires inclinées des puits BO-6 et BO BO position de la principale zone productrice BO BO M

38 La plate-forme des puits des production aujourd hui avec le départ de la conduite qui transporte les fluides vers la centrale située à une distance de 500 m environ. Panache de vapeur durant les essais de production des nouveaux puits 38

39 Pendant les travaux La conduite de transport des fluides géothermaux depuis les puits de production vers la centrale. Après les travaux 39

40 Mise en caniveau de la conduite lors de la traversée des zones habitées afin de limiter l impact paysager. 40

41 La centrale géothermique implantée dans le bourg de Bouillante, avec l unité Bouillante 1 (5 Mwe) en service depuis 1986 et la nouvelle unité Bouillante 2 (15 Mwe) en cours de construction. 41

42 Condenseur atmosphérique Séparateur Bâtiment turbine Vue de l unité Bouillante 1 (5 MWe) en service depuis

43 Bénéfices locaux de l'exploitation géothermique de Bouillante Contribution à la balance énergétique de la Guadeloupe Bénéfices environnementaux Bénéfices socio-économiques Intégration locale 43

44 Contribution de Bouillante à la demande énergétique de la Guadeloupe aujourd hui ( 5 MWe) : GWh (2% de la demande) (15 MWe) : GWh (8% de la demande) - Production de base (24 x 24 h ; indépendante des conditions météo) - Taux de disponibilité élevé (> 85%) demain - Augmentation de la capacité de production à MWe en Production électrique escomptée : GWh - Usages directs de la chaleur 44

45 Les chiffres de la production d'électricité en Guadeloupe en 2000 (source ADEME) Capacité de production installée (MWe) 300 Demande (MWe) 175 Production annuelle (GWh) Production énergies fossiles(gwh) 952 Production EnR (GWh) 193 Production GEOTHERMIE (GWh) 22 La production d'électricité par les EnRs en Guadeloupe (chiffres ; source EDF) Nb. de sites Capacité installée (MWe) Production (GWh) Biomasse Hydroélectricité Géothermie 1 5, Eolien 4 4, Photovoltaïque 1800?

46 L IMPACT DE LA GEOTHERMIE EN GUADELOUPE Bénéfices socio-économiques - Création d emplois directs (6 pour la centrale actuelle + X pour la nouvelle centrale) - Création d emplois indirects dans les entreprises guadeloupéenne sous-traitantes chargées des travaux de maintenance et construction - chaudronnerie - mécanique générale - électricité et automatisme - maçonnerie (gros œuvre et entretien) - restauration et hébergements - Recettes fiscales pour la commune de Bouillante et le Département (taxe professionnelle, ) 46

47 L IMPACT DE LA GEOTHERMIE EN GUADELOUPE Impacts environnementaux - Réduction des émissions de gaz à effet de serre (CO2) dégagés par la combustion des énergies fossiles - Réduction des risques de pollution liés à l extraction, au traitement et aux transports des hydrocarbures 47

48 L IMPACT DE LA GEOTHERMIE EN GUADELOUPE Impacts touristiques - Fréquentation touristique de Bouillante (30 à 50 visiteurs par semaine) - Développement d un pôle éco-touristique prenant en compte les richesses naturelles de la Côte Sous le Vent : - la réserve sous-marine de l Îlet Pigeon - les manifestations thermales autour de Bouillante - les richesses naturelles du Parc National de la Guadeloupe 48

49 La géothermie : 1- qu est-ce-que c est? 2- comment ça marche? 3- à quoi ça sert? 4- ses avantages et ses inconvénients 5- la géothermie en Guadeloupe 6- la géothermie dans la Caraïbe 49

50 ARC VOLCANIQUE DES PETITES ANTILLES Activité volcanique récente ou historique 5.3MWe Sulphur Springs St Kitt Nevis Montserrat Guadeloupe Dominique Martinique Ste Lucie St Vincent Kick em Jenny 50

51 La géothermie au centre de la Caraïbe Guadeloupe : en exploitation (5,3 MWe) en développement (10 MWe) 5.3MWe Dominique : Activité volcanique historique (1890) Indices très prometteurs à Wotten Waven et Soufrière (Boiling Lake, Valley of Desolation) Martinique : Sondage d exploration dans la Plaine du Lamentin Prospection au pied de la Montagne Pelée et au Diamant Évaluation du potentiel en cours Sulphur Springs Ste Lucie : Activité volcanique historique à Sulphur Springs (1780) Réservoir géothermique identifié à Soufrière (température élevée -280 C- mais fluides inadéquats) 51

52 Création d un pôle régional de développement de la géothermie dans la Caraïbe proximité géographique 5.3MWe îles dépourvues de ressources énergétiques fossiles (pétrole, gaz, charbon) îles dotées de ressources géothermiques besoin en électricité croissant dans la Caraïbe (7-10% par an) exemple réussi de l exploitation géothermique de Bouillante Sulphur Springs Création d un pôle régional de développement de la géothermie à partir de la Guadeloupe qui pourrait jouer un rôle de leader industriel et valoriser son savoir-faire en matière de : - développement industriel - maîtrise technique et scientifique - développement éco-touristique 52

53 Création d un pôle régional de développement de la géothermie dans la Caraïbe LE FUTUR? 5.3MWe réseau électrique régional interconnecté avec câbles sous- marins entre les îles en cas de production excédentaire d électricité sur une île à partir des ressources géothermales. (sachant que Guadeloupe et Martinique sont les deux gros consommateurs d électricité dans la région) Sulphur Springs 53

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