Les activités géothermie du BRGM, partenaire du LABEX G-EAU-THERMIE profonde

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1 Les activités géothermie du BRGM, partenaire du LABEX G-EAU-THERMIE profonde Romain Vernier Directeur adjoint des Géoressources et responsable de la division 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

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5 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 MAYOTTE NOUVELLE CALÉDONIE > Des partenariats régionaux dans la durée > Une présence de proximité au plus près des besoins locaux POLYNÉSIE FRANÇAISE > 5

6 Les activités Géothermie

7 La Division Géothermie > Une longue expérience du BRGM BRGM pionnier dans le développement de la géothermie dans les années > Une mission orientée vers la filière Accompagner et sécuriser le redémarrage de la géothermie en France > Une pluridisciplinarité Compétences au sein du département et du BRGM > Un vaste champ thématique Développer la géothermie sous toutes ses formes (y compris le stockage de chaleur) 7

8 Structuration des activités scientifiques Xavier RACHEZ INGEBAT Vincent Bouchot GEOTRES Actions d appui aux politiques publiques Actions de R&D pour la géothermie très basse énergie et le stockage de la chaleur R&D sur les échangeurs géothermiques et le système bâtiment Plateforme géothermie Actions de R&D pour la géothermie profonde, dans 3 contextes géologiques différents : Géothermie des bassins sédimentaires (réseaux de chaleur) Géothermie en milieu volcanique Sylvie GENTIER MEDEX Géothermie des milieux faiblement perméables (EGS) 8

9 Nature des actions de service public Communication et promotion de la filière Site Internet, journées régionales Animation-Structuration de la filière Normalisation, formation, expertises, Qualiforage Prévention des impacts Centre de ressources techniques pour les MOA Etat de l art, gestion du Dogger Développement des dynamiques régionales SRCAE / PCET Exploration dans les DOM Accord-cadre BRGM-ADEME sur la géothermie Convention annuelle BRGM-ADEME + Etude BRGM- ONEMA-ADEME Conventions en région

10 Le projet-cadre de recherche INGEBAT (Xavier Rachez) Contribuer au développement durable de la géothermie très basse enthalpie pour le chauffage et la climatisation des bâtiments et pour les usages industriels et agricoles en : > Améliorant la prise en compte de la nature du sous-sol, > Comprenant, modélisant et testant in-situ les échangeurs géothermiques en vue de leur application, > Développant des moyens de validation et d expérimentation des concepts multi-énergies adaptés à la géothermie : hybridation, couplage avec d autres EnR. 10

11 Le projet-cadre de recherche GEOTRES (Vincent Bouchot) > identifier, évaluer, cartographier et modéliser aux échelles appropriées les ressources géothermales conventionnelles sur le territoire métropolitain, les DOM et à l international > adapter au cas par cas les bonnes pratiques de l exploitation en fonction des caractéristiques de ressources et les besoins énergétiques locaux. 11

12 Le projet-cadre de recherche MEDEX (Sylvie Gentier) Progresser dans la problématique générique de l ingénierie des systèmes géothermiques : «créer et maintenir les surfaces d échange potentielles» grâce à une meilleure prise en compte de la nature et de la structure du sous-sol afin de : > comprendre et modéliser les phénomènes mécaniques, hydrauliques, thermiques et chimiques dont la mise en œuvre combinée permet d augmenter radicalement la perméabilité locale et la connexion aux réservoirs profonds ; > comprendre et modéliser l évolution des circulations entre les puits en fonction de l évolution chimique et thermique de l échangeur en relation avec les circulations naturelles régionales dans la perspective de développer une approche plus globale de type «réservoir» ; > évaluer les conditions de mise en œuvre, dans les réservoirs géothermiques, des technologies qui en découlent. 12

13 Quelques projets récents ou en cours

14 GEFRAC3-MOD > Objectif : Améliorer et développer la compréhension des différents phénomènes couplés THM dans les réservoirs fracturés à différentes échelles > Proche puits > Comportement des zones de faille > Intégration des différentes échelles GEFRAC3-EXP > Objectif : Réaliser des expériences de percolation réactive sous contrainte et température contrôlées dans une fracture afin : > d'acquérir les données sur les interactions fluide-roche dans les systèmes géothermaux de type EGS et leurs conséquences sur l'évolution de la perméabilité des fractures près des puits d'injection > d'améliorer la description du comportement thermo-hydro-mécaniquechimique des fractures dans les différents modèles couplés

15 Main results : Hydromechanical behavior of the fracture Consequence of the reactive percolation test: - Evolution of the hydromechanical behavior of the fracture : the flow is less sensitive to mechanical loading; In the same time : no evolution of the opening/closure of the fracture under normal stress loading = no evolution of the mechanical behavior of the fracture Increase of the flow paths but the contact points (governing the mechanical behavior) remain the sames : digging of existing channels?

16 Evolution of the fracture voids Conclusion of the test: Evolution of the fracture permeability due to brine/rock interactions by a digging/hollowing of existing channels

17 SOULTZIII-GEIE > Objectif : > Acquisition de données sur l évolution «géochimique» du fluide de l échangeur, constitué principalement de fluide du réservoir > Maîtrise des opérations de traçage, depuis la conception jusqu à l analyse et l interprétation d > Dans l optique de mieux comprendre des chemins de circulation entre les puits et leur évolution au cours de l exploitation d un site EGS. SOULTZIII-Ademe > Objectif : > Etude du comportement du réservoir pendant l exploitation dans la perspective de fiabiliser son évolution sur le long terme > Circulation hydraulique de long terme dans des conditions stables de P, T, Q avec une activité microsismique minimale et des problèmes minimaux de corrosion et de dépôts

18 Statistical network : cut section at mid-height of the open holes «Régionalization» of NS structures? F1 (N2 E 70 NW) 1km Sud 1km Est GPK2 GPK3 Fracture center + Fracture radius Channels network : 1D elements F2 (N162 E 70 NE) F3 (N42 E 74 NW) GPK4 F4 (N129 E 68 NW) F5 (N E 70 N/S) b Centres densities re-calculated by taking into account the bias due to the well trajectories 14/06/2012 > 18

19 Preliminary model: breakthrough curves and particles trajectories Contribution NS 14/06/2012 Concentration [µg/l] a b Concentration [µg/l] Modèle 1b Modèle 1 Modèle 2 Test 2005: GPK Temps [jours] (depuis l'injection du traceur) Test 2005: GPK4 1km Contribution NE-SW Contribution NW-SE Modèle 2 : courbe lissée Contribution NE-SW Temps [jours] (depuis l'injection du traceur) Well conditioning : - number of inflows or outflows - global flow rate in each well Contribution NW-SE Sud 1km Est GPK2 GPK3 GPK4 Trajectories of a sample of 100 particles A solution for a couple : - Densities of centers - Mean radius specific at each fracture set c > 19

20 TECITUR : > Objectifs: Comprendre le rôle des structures varisques, en relation avec les structures cénozoïques, dans la circulation des fluides. Améliorer la prospection géothermique dans le fossé rhénan Meilleure exploitation des sites géothermiques grâce à une meilleure connaissance des systèmes de circulations GEISER (sismicité induite) : > Objectifs de ce projet FP7: Inventaire des données disponibles sur des sites géothermiques Analyse de la microsismicité induite dans des réservoirs Compréhension des mécanismes géomécaniques et des processus induisant de la microsismicité Evaluation du risque sismique Proposition de stratégies pour développer des EGS tout en atténuant la microsismicité induite

21 Perspectives ouvertes par les Investissements d avenir

22 L IEED GEODENERGIES : projet labellisé Sa mission: > Développer les technologies et les procédures pour maximiser la performance des projets d utilisation du sous-sol au service des énergies décarbonées, et gérer les risques associés aux opérations Production (chaleur, électricité) Stockage (CO 2, chaleur, énergies décarbonées) > Pour promouvoir le savoir faire et la compétitivité des acteurs français sur les différents marchés liés aux énergies décarbonées et les accompagner dans leur développement national et international > Contribuer à l émergence de filières industrielles opérationnelles, en particulier pour les marchés en devenir (stockage géologique de CO2, d hydrogène ) L AMI démonstrateurs géothermie

23 En guise de conclusion : quelles relations entre le BRGM et le LABEX? > Le BRGM est l établissement public de référence en matière de géothermie > La R&D est nécessaire pour atteindre les objectifs de développement de la géothermie profonde > Les compétences du LABEX et du BRGM sont souvent complémentaires (géophysique par exemple) > Les perspectives de collaborations sont nombreuses : Co-encadrement de thèse Post-doctorants Projets collaboratifs Formation y compris avec l IEED GEODENERGIES 23

24 Merci de votre attention