Perspectives de la géothermie en France S. Gentier* C. Dezayes** *Responsable thématique : Ressources et Usages du Sous-Sol **Division Géothermie

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1 Perspectives de la géothermie en France S. Gentier* C. Dezayes** *Responsable thématique : Ressources et Usages du Sous-Sol **Division Géothermie 28 ème Entretiens Jacques Cartier Colloque 15: Les ressources en eau et en énergie souterraines face au changement climatique. Chambéry, Direction de la Stratégie, de la Recherche et de l Evaluation

2 La production d'énergie géothermique en France > La production de chaleur (ou de froid) géothermique assistée par pompe à chaleur > La production de chaleur géothermique pour un usage direct > La production d électricité et de chaleur haute température > 2

3 La production d'énergie géothermique assistée par pompe à chaleur > Puissance totale installée : MWth (54% sur aquifères superficiels, 46% par échangeurs fermés) > Assure le chauffage de logements ou équivalents > Pour l habitat individuel : 590 MWth de puissance installée (13,5% sur aquifères superficiels, 86,5 % par échangeurs fermés) > Pour le bâtiment à usage collectif ou tertiaire : MWth installée (73% sur aquifères superficiels, 27% par échangeurs fermés) > Une croissance annuelle du nombre d installations de 7% environ grâce au soutien du Fonds Chaleur de l ADEME > 3

4 La production d'énergie géothermique pour un usage direct : Aquifères profonds 37 doublets en exploitation 287 MWth 58 MWth Bilan énergétique et environnemental: Economie annuelle de GWh/an soit : tep de combustibles fossiles équivalent-logements tonnes de CO 2 évitées/an > Puissance totale installée : 391 MWth > Production 2011 : MWh dont MWh en Ile-de-France > Assure le chauffage et la production d eau chaude de habitants > 63 opérations en France > 4

5 L aquifère du Dogger du Bassin de Paris profondeur moyenne : m salinité du fluide : 5-40 g/l gamme de température : C débits produits : m 3 /h exploration développement gestion durable de la ressource Maison de la radio Meaux Chocs pétroliers > 5

6 Evolution de la température du Dogger producteur état initial du Dogger après 30 ans d exploitation > 6

7 Quelques défis actuels et futurs > Gestion optimale et durable de la ressource de l aquifère du Dogger développement réhabilitation et implantation de nouvelles opérations développer de nouvelles formulations pour les inhibiteurs de corrosion/dépôt > Explorer et développer de nouvelles cibles aquifères peu profonds (PAC) aquifères plus profonds > Développement de réseaux de chaleur prix de la chaleur géothermique plus bas que les autres énergies développement des écoquartiers > 7

8 La production d électricité géothermique SOULTZ-SOUS-FORÊTS BOUILLANTE > 8

9 Bouillante Plateforme du puits BO-4 et des nouveaux puits BO-5, BO-6 et BO-7 Trajet approximatif de la conduite de vapeur Température du fluide : C, système géothermique conventionnel, 3 puits de m de profondeur produisant 122 tonnes par heure de vapeur haute pression tonnes par heure d eau séparée soit 576 tonnes par heure de fluide total, Réinjection partielle du fluide dans le réservoir, Permet de couvrir 7 à 8% des consommations électriques de la Guadeloupe, Puissance installée : 15 MWe réparti en 2 tranches : Bouillante 1 à une puissance installée de 4 MWe et a émis ses premiers mégawatts sur le réseau électrique en Bouillante 2 à une puissance installée de 11 MWe et est raccordé au réseau en Futur? Nouvelle unité Site Bouillante retenu 2 pour la nouvelle (10 MWe) unité Bouillante 2 Bourg de Bouillante Ravine Blanche Unité existante Bouillante 1 (4,75 MWe) et puits BO2 Baie de Bouillante Station de pompage d'eau de mer Pour garantir la pérennité de la production sans réinjection, il doit en outre bénéficier d une réalimentation naturelle en eau. Les infiltrations d eau assurent la recharge du réservoir géothermal. > 9

10 Bouillante : le réservoir géothermal Infiltrations d eau assurent la recharge du réservoir géothermal. Fluides : mélange d eau de mer et d eau météorique Réservoir : zone de faille majeure perméable et d un cap rock Source de chaleur : refroidissement en cours d une chambre magmatique d âge ans, située à environ 7 km de profondeur (65 C/km) > 10

11 MW Les enjeux dans les DROM Grenelle de l environnement : 50% d énergies renouvelable dans les DOM en 2020 : Impossibilité d atteindre cet objectif à un coût supportable pour la collectivité sans la géothermie, seule énergie renouvelable disponible en base et à coût modéré Perspectives : 200 MWe en 2020 sur l ensemble des DOM? Puissance géothermique alimentant les DOM La Réunion et la Martinique Dominique vers Martinique Dominique vers Guadeloupe Guadeloupe > Alimentation de la Guadeloupe et la Martinique à partir de la Dominique (40 MW pour chaque île) > Développer la géothermie à la Martinique > Identifier les ressources à La Réunion Dezayes et al., 2015 > 11

12 Production d électricité : EGS Soultz-sous-Forêts (Alsace) > Température du fluide : 200 C, système géothermique stimulé, > 3 puits de m de profondeur (2 puits de production et 1 puits de réinjection), > Débit de 126 tonnes de fluide par heure, > 20 années de recherche scientifique ; 80 millions d euros d investissement dans ce pilote scientifique, > 1997 : 1ère circulation mondiale de fluide entre 2 puits distants de 450 mètres, à 3500 mètres de profondeur. Température d arrivée en surface de 142 C > 2008 : production des premiers mégawatts : raccordement au réseau > 1.5 MWe net Soultz site > 12

13 Modèle conceptuel du «réservoir» «Réservoir» hétérogène complexe de faible perméabilité initiale Direction playing an intermediate role GPK2 The most permeable fault direction GPK3 GPK4 The less permeable fault direction but, favorably oriented with the main horizontal stress component!! A conceptual model of the reservoir permitting to explain the unsymetrical tracer curves and reflecting the connection between the wells 1- Boucle courte entre GPK3 et GPK2 2- Boucle large entre GOK3 et GPK2 3- Connection hydraulique entre la boucle 2 et GPK4 4- Omniprésence de la saumure géothermique in situ Inflow of geothermal brine GPK2 GPK3 GPK4 2 GPK2 1 GPK3 GPK4 3(?) Inflow of geothermal brine coherent with seismic clouds recorded during the deep stimulation (Gentier et al. 2013) > 13

14 Les EGS : Une autre vision de la géothermie ou une adaptation au milieu pour récupérer la chaleur > Changement de paradigme qui nécessite à la base: une multidisciplinarité augmentée (du milieu naturel profond aux phénomènes physiques) l introduction de modèles théoriques nouveaux (circulation des fluides, états de contraintes) appliqués à des systèmes géodynamiques spécifiques. > Ultime finalité : viser un déploiement généralisé de la géothermie par des concepts originaux (Engineered Geothermal System) aboutissant à des performances satisfaisantes du système énergétique complet en matière de productivité, de pérennité, de coût et d impact sur l environnement > 14

15 De la production d électricité à la production de chaleur En Allemagne Temperature at 1500m Landau, 2007, 2 puits, 3000 m, 150 C, 70l/s, 3MWe + 4MWth chaleur Insheim, 2012, 2 puits, 3500 m, 165 C, 50-80l/s, 4.8MWe, 6-10MWth ( logements) Projet ECOGI, 2 puits, 2500 m, 163 C, 24MWth Photo : ESG > 15

16 Et demain, ce sera... Permis d exploration haute température >150 C > 16

17 Et un démonstrateur EGS : FONGEOSEC > Démarrage du projet : mai 2015 > Objectif : 5.5 MW + cogénération (chaleur/froid) 5-6 km 350 m3/h 180 C? > 17

18 Les perspectives de développement vues par l AIE 11 GW à ce jour Géothermie profonde de nouvelle génération (EGS) Moyenne température Haute température Source : AIE > Ce développement est conditionné par la réalisation d une cinquantaine de démonstrateurs au niveau mondial > Cela doit permettre de lever les verrous scientifiques et techniques et de faire baisser les coûts > L enjeu est la valorisation de l énorme potentiel de l énergie géothermique > 18

19 Les objectifs de la filière à l'horizon 2020 en France > Pompes à chaleur géothermiques individuelles : 600ktep > Géothermie intermédiaire (champs de sondes, pompes à chaleur sur nappe pour les bâtiments collectifs et à usage tertiaire, fondations thermoactives,etc...): 250 ktep > Géothermie profonde (réseaux de chaleur) : 500ktep -> x6 la chaleur géothermique ktep PAC géothermiques individuelles PAC géothermiques tertiaire et collectif Réseaux de chaleur géothermiques > Géothermie électrique : 80MWe > 19

20 Conclusions > Relance de la géothermie pour les réseaux de chaleur Nouvelles opérations dans le Bassin de Paris ; Réhabilitations d anciens puits dans le Bassin de Paris et en Aquitaine ; Exploration de nouvelles cibles > Impulsion de projets pour la production d électricité, voir la cogénération Volonté d associer de la recherche (H2020 «DEEPEGS», «DETRESS», GIS GEODENERGIE ). > Evolution du concept des EGS (-> Engineered Geothermal System) Développement de design (trajectoire, diamètre) de puits pour améliorer l accès à la ressource ; Amélioration de la recharge ;... > 20

21 Merci de votre attention > 21