Société Suisse pour la Géothermie 25 ème journée technique et d information Géothermie et réseaux de chaleur Scénarios à mettre en œuvre pour valoriser l'eau de forages géothermiques sur le littoral neuchâtelois et dans l arc Jurassien. L exemple de GeoNE. Jérémy Dupuy Ing. thermicien. B. Matthey Ingénieurs-Conseils S.A., 2054 Cernier (NE) Bern, le 01 octobre 2015
Structure et organisation - 2015 Engagement pour les économies d énergie et le développement des énergies renouvelables
Chauffages à distance à bois Canton de Neuchâtel
Géothermie moyenne profondeur dans le canton de Neuchâtel 1986-2012 1986: Etude du potentiel géothermique du Littoral (OFEN, commission de l énergie NE) 2004: 2008: 2010: Géothermie Marin-Epagnier, CAD HT (Service de l énergie NE) PGN, Laboratoire Suisse de Géothermie, (Fondation Protechno) PDGN, Laboratoire Suisse de Géothermie, (GIC-Canton de Neuchâtel) 2011-2012: Programme GeoNE, (GIC-Canton de Neuchâtel) Littoral (Neuchâtel & St.-Blaise-Marin) o Laboratoire de Géothermie: Ressource o B. Matthey SA, novembre 2011: Mode d exploitation et de distribution
Ressource disponible et exploitable (NE) Ressource à confirmer localement «Risque» géologique GeoNE Ressource à confirmer localement Risque géologique Risque technique
Aquifère profonds (hydrothermie) Bassin Parisien Riehen (1994) Schéma: S. Cattin, CREGE
GeoNE Littoral Neuchâtelois Approche retenue Ressource Optimum énergétique et économies d énergie. Pas de «CAD gaz camouflé» (Géothermie = 45-80% de l énergie distribuée) Exploitation du différentiel de température maximum de la ressource ( T, retours de CAD «froids») Cohérence dans le choix d exploitation. Pas de création de besoins supplémentaires (p. ex. Frutigen). Utilisation de machines thermiques (PAC) combinées avec une ou plusieurs unités de couplage chaleur-force au gaz Production de chaleur Thermalisme Eau potable Piscicultures, serres tropicales,
Projet GeoNE - Choix du schéma de production de chaleur
GeoNE Littoral Neuchâtelois - Résumé des objectifs Scénarios d exploitation Particuliers à chaque secteur Fonction des conditions locales (ressource et demande de chaleur) Etudes techniques et économiques détaillées pour les secteurs Neuchâtel et St-Blaise-Marin Performance énergétique, investissements à prévoir, prix de revient de la chaleur Rentabilité et compétitivité de la chaleur géothermique dans le contexte énergétique neuchâtelois Permet le choix des scénarios d exploitation (optimum en fonction de la ressource disponible) et le montage technique et financier d un projet
Projet GeoNE Scénarios d exploitation en Ville de Neuchâtel RESSOURCE 3 aquifères-cible Profondeur de forage: Malm, Dogger, Muschelkalk 350 m à 1 600 m Température: 21-57 C Débit: Puissance géothermique attendue: Source : GeoNE, CREGE 10 à 20 l/s 0.7 à 2.0 MW SCÉNARIOS D EXPLOITATION Doublet (Dogger et Muschelkalk) Intégration au réseau de distribution de chaleur existant (Chauffage Urbain Maladière) Thermalisme: possible (Malm, Dogger) Production d eau potable: possible (Malm, Dogger)
Projet GeoNE Neuchâtel sites de forages potentiels
Projet GeoNE Neuchâtel Intégration au Chauffage Urbain Maladière
Projet GeoNE Intégration au Chauffage Urbain Maladière
Projet GeoNE Chauffage urbain Maladière Economies de gaz réalisables et prix de revient de la chaleur 10 % 50 %
Projet GeoNE Intégration au Chauffage Urbain Maladière
Projet GeoNE Intégration au Chauffage Urbain Maladière Prix de revient compétitif pour la plupart des scénarios, sans subventions ni taxes de raccordement, ni thermalisme Conditions: succès des forages Economies de gaz probables, scénarios réalistes: jusqu à 25% scénarios optimistes: jusqu à 50% 100% ECS, arrêt des chaudières en été Prix des forages: 1.3 à 6.4 Mios CHF Investissements totaux: 4.9 (Malm) à 12.5 Mios CHF (Muschelkalk) Cibles à privilégier: Dogger et Muschelkalk
Projet GeoNE Scénarios à Saint-Blaise-Marin RESSOURCE 3 aquifères-cible Profondeur de forage: Malm, Dogger, Muschelkalk 630 m à 1 750 m Température: 29-60 C Débit: Puissance géothermique attendue: Source : GeoNE, CREGE 10 à 20 l/s 1.2 à 2.2 MW SCÉNARIOS D EXPLOITATION Doublet (Dogger et Muschelkalk) Pas de réseau CAD existant Création de réseau de distribution de chaleur à haute température /ou basse enthalpie Thermalisme: Production d eau potable: possible (Malm, Dogger) possible (Malm, Dogger)
Projet GeoNE Saint-Blaise-Marin
Projet GeoNE Saint-Blaise-Marin Système de distribution à haute température Le niveau thermique du fluide pompé est élevé dans une centrale de chauffe située idéalement à proximité du forage et composée d un système de machines thermiques (PAC) et d un système d appoint et de secours (CCF et chaudière) puis distribué via un réseau de conduites enterrées isolées vers des consommateurs. La combinaison d une pompe à chaleur électrique et d un couplage chaleur-force est appelée PAC-Gaz. Pertes réseau Dégradation du COP
Projet GeoNE St-Blaise, Haute température Exploitation du Muschelkalk P = 4.5 MWth COP = 1.97 après pertes réseau
Projet GeoNE Haute température
Projet GeoNE St-Blaise, Haute température
Projet GeoNE St-Blaise distribution à haute température Prix de revient proche de la compétitivité pour la plupart des scénarios, sans subventions ni taxes de raccordement, ni thermalisme Conditions: succès des forages COP Global: 2.0 (50 % d énergie géothermique) Prix des forages: 2.1 à 7.5 Mios CHF Investissements totaux 10.7 (Malm) à 20.0 Mios CHF Cible à privilégier: Dogger et Muschelkalk
Projet GeoNE Saint-Blaise-Marin Réseau à basse enthalpie La chaleur est transportée jusqu aux consommateurs à la température de la ressource géothermique (20-50 C) via un réseau de conduites enterrées. L élévation de la température au niveau demandé par le consommateur pour le chauffage et l eau chaude est ensuite réalisée par des machines thermiques (PAC) décentralisées en fonction des besoins thermiques de chaque immeuble. Cette forme de distribution de la chaleur géothermique sous forme de réseaux «froids» est peu répandue, malgré ses avantages en termes d efficacité énergétique. Pertes réseau très faibles COP élevé Efficacité énergétique
Projet GeoNE St-Blaise, Basse enthalpie
Projet GeoNE St-Blaise distribution à basse enthalpie Meilleure performance énergétique, pas de pertes, adaptation au niveau thermique de chaque utilisateur COP Global: maximum 4.5 (78% d énergie géothermique) Prix de revient compétitif à partir d un débit de 20 l/s et T> 30 C, Compenser la moins bonne compétitivité par une taxe de raccordement ou une subvention (+ thermalisme et eau potable) Solution à privilégier dans le cas de la construction d un nouveau réseau A investissements égaux, plus grandes économies d énergie Conditions: succès des forages Investissements totaux 7.5 (Malm) à 11.9 Mios CHF (Dogger)
Projet GeoNE Conclusions Neuchâtel ou villes avec réseau de CAD existant: Intégration techniquement et économiquement possible et compétitivité pratiquement acquise en cas de succès des forages St-Blaise ou villes souhaitant développer un réseau de CAD: Proche de la compétitivité en cas de succès des forages Condition fondamentale: confirmer la disponibilité de la ressource! Investir dans les forages! priorité au succès géologique Risque d échec des forages (manque d eau) à couvrir Echec partiel des forages (1/2) «seulement» + 1.5 cts /kwh par rapport aux prévisions Echec total: investissements à perte! Extension de la garantie du risque (confédération) Participation aux investissements des forages (min. 50%) (Canton, taxe CO 2 ) Performance économique: distribution haute température Performance énergétique: Basse enthalpie, à privilégier
Merci de votre attention