La Géothermie Alain DESPLAN Département géothermie
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
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
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
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
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
Chaleur Géothermique : Principales actions > Actions nationales : www.geothermie-perspectives.fr, 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
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
1- Les enjeux énergétiques du développement durable 2- Une géothermie, des géothermies 3- Situation et perspectives en France
Evolution des émissions de gaz à effet de serre (GES) en France (en millions de tonnes équivalent CO2) > 10
Consommation d énergie primaire en France (en millions de tonnes équivalent pétrole) > 11
1- Les enjeux énergétiques du développement durable 2- Une géothermie, des géothermies 3- Situation et perspectives en France
Définition de la géothermie > Directive européenne ; La géothermie est l exploitation de la chaleur contenue dans le sous-sol. > 13
Il fait chaud au centre de la terre Le gradient géothermique 300 000 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
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
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
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
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
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
La production d électricité : le potentiel des départements d outremer > 20
Typologie de la géothermie > 21
Les DOM français : souvent des îles volcaniques isolées. Guadeloupe Martinique Mayotte La Réunion > 22
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 400 000 habitants > 23
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
Les réseaux de chaleur
Typologie de la géothermie > 26
Aquifères dans les bassins sédimentaires > 27
Les ressources géothermales en France > 28
Chauffage urbain par réseau de chaleur géothermique Document ADEME AGEMO En Ile de France : 29 réseaux géothermiques alimentés par 34 doublets. Environ 150.000 équivalent-logements raccordés > 29
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
La gestion de l aquifère t=15 ans Emprise thermique des opérations Réseau existant adaptable / doublet à créer ) Réseau et doublet à créer > 31
Les pompes à chaleur géothermiques
> 33
Les opérations de " PAC sur eau de nappe / aquifère " Immeubles de taille importante (en moyenne de 2 000 à 25 000 m2) : jusqu à 1 MW thermique réinjection => pas d impact quantitatif sur la ressource Impact thermique possible si forte densité d installations > 34
Cartographie des aquifères régionaux : Système d information géographique (SIG) > 35
Les différents capteurs souterrains > 36
Les différents capteurs souterrains > 37
Exemple de forage > 38
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
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
Inventaires géothermiques et S.I.G. régionaux Outils d aide à la décision Journées techniques Fonds Chaleur ADEME 21 avril 2009
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
Outil d aide à la décision : Lorraine > 43
Outil d aide à la décision > 44
Les inventaires régionaux > 45
1- Les enjeux énergétiques du développement durable 2- une géothermie, des géothermies 3- Situation et perspectives en France
Les engagements > Protocole de Kyoto (ratifié en 2005): Union européenne : -8% d émissions de GES en 2008-2012 / 1990 France : stabilisation > Paquet énergie climat de l union européenne (2008) : objectif 2020 20% d émissions de GES / 1990 20% 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
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
Grenelle de l environnement : Chaleur renouvelable : Zoom sur la géothermie (en ktep) PPI 2009-2013 1 400 1 200 1 000 800 600 400 200 PAC géothermiques individuelles PAC géothermiques tertiaire et collectif Réseaux de chaleur géothermiques 0 2006 2012 2020 > 49
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 6.000 ) Sonde géothermique verticale : environ 60 /ml > 50
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
Plus d info sur ADEME-BRGM www.geothermie-perspectives.fr Informations et contacts «énergie» : Documents à téléchargerformulaires de dépôt de dossiers - liste de bureaux d études - cahiers des charges ADEME: Rubrique «Energie» Aides financières : http://www.ademe.fr/centre/energie/aidesfi.htm Contacts : tél: 02 38 24 00 00 ou http://www.ademe.fr/centre/ademe/qui.htm