Géothermie_Permis de Salève (2/5) – 2. Géothermie, enjeu et perspectives

Sans titre 3Au-delà des séances d’information et de réflexion évoquées dans l’article précédent, il m’a fallu me documenter abondamment : lire la demande de permis de Salève ; les documents mis à disposition par Fonroche sur son site. Et chercher dans la littérature scientifique et technique en France et en Suisse pour recouper sérieusement les informations.
Je m’attacherai ici à présenter le dispositif géothermique en question.

La géothermie est un source d’énergie (apport primaire de chaleur) qui est utilisée largement dans le monde et depuis longtemps.
Les remontées du magma depuis le cœur du globe peuvent approcher la croûte terrestre de manière variable suivant les lieux sur terre et même jaillir en volcan.
Les eaux géothermiques peuvent, elles aussi, émerger : geysers d’Irlande, sources d’eau chaude (par exemple en Cantal, la commune de Chaudes Aigues) et stations thermales diverses.

geothermie

 

a-/ Il existe une géothermie de bâtiment, maintenant largement utilisée pour une maison, voire un immeuble, en descendant à moins de 100 mètres le plus souvent. C’est la fameuse « pompe à chaleur ».

 

b-/ Il est aussi possible d’aller chercher cette chaleur à des profondeurs plus importantes, pour être utilisée dans des réseaux de chaleur. Un échange thermique est effectué avec un réseau d’eau : des canalisations posées en souterrain dans nos rues et qui distribuent ce fluide, via des relais, à des immeubles, des industries, des serres. L’eau géothermique, qui a cédé une part de sa chaleur, est réinjectée.
Ce procédé est notoirement utilisé dans le bassin parisien.

c-/ Plus récemment, cet apport calorique, lorsqu’il est particulièrement élevé, a été utilisé pour produire de l’électricité : l’eau à plus de 150° est canalisée en vapeur sur une turbine. L’électricité produite est envoyée dans le réseau électrique ordinaire. Plusieurs cas en Italie, pays volcanique où il n’est pas nécessaire d’aller à très grande profondeur.
La chaleur résiduelle (l’eau après turbinage) est utilisée comme précédemment dans un réseau de chaleur : c’est une co-génération où une même source génère 2 types d’apports énergétiques : KW électricité + KW eau chaude.
Image Installation

 

equivalence energetique

Cette doc Fonroche donne l’équivalent d’un m3 d’eau à 160° (un forage pourrait dans cet exemple produire 200 m3 par heure, donc il faut pour chaque heure multiplier par 200 les équivalents énergétiques mentionnés)
Cliquer sur l’image pour faciliter la lecture.

 

 

– La géothermie est une énergie sans combustion, donc vertueuse en terme de CO2 : elle est décarbonée et limite ainsi l’effet de serre.
– Cette énergie est renouvelable, la réinjection à une température moindre dans le « puits » géothermique devrait -selon les lieux et les calculs avancés- permettre un usage sans affaiblissement significatif pendant 30 ans environ. Au-delà, une période de latence peut être nécessaire pour que le gîte géothermique reconstitue son niveau calorique.
– Cette énergie est disponible en ruban : elle est continue, jour et nuit, 365 jours par an, à la différence des énergies éolienne ou solaire

Choix des Lieux :
En s’enfonçant dans les profondeurs de la terre, nous nous rapprochons du magma : la température augmente. On parle de gradient géothermique qui monte en moyenne de 3° par 100 m. (30 degrés pour 1 km donc)
C’est une moyenne, ce peut être moins. Détecter un gîte productif, c’est trouver un puits qui augmente de 3,5° à 4° par 100 m.
Il faut une excellente connaissance géologique de l’endroit et faire ensuite un forage exploratoire pour vérifier la capacité du lieu à apporter une énergie élevée. Vers -5000 mètres, cela peut donner seulement 150 degrés ou alors plus de 200 degrés, ce qui change la rentabilité !

Problématiques :

** Là où la chaleur est disponible « près » de la surface terrestre, et dans la mesure où l’énergie se transmet de fluide à fluide (réseau de chaleur) les connaissances tant géologiques que techniques sont plutôt stabilisées et sûres. Il faut être attentif à la mise en œuvre comme dans tout processus industriel. Mais le dispositif est robuste et fiable tant que l’on est prudent sur les lieux où forer, notamment par rapport aux ressources en eau potable (nappes phréatiques).
Mais c’est déjà vrai pour des sondes géothermiques banales, d’immeubles ou de maisons : le SAGE de l’Arve a tiré la sonnette d’alarme, il y a plusieurs mois, sur les forages déjà effectués. Ils peuvent traverser une nappe phréatique. Il y a une incertitude sur la tenue dans la durée de ces forages artisanaux : qu’en sera-t-il dans 10 ans, dans 15 ans ? Sont-ils faits aux bons endroits ? Les accidents (relevant de cette géothermie standart) à Staufen (Bavière) ou à Lochwiller (Alsace) résultent de manque de précautions avant et pendant le forage. Gare !

** Tout autre est cependant la volonté de descendre à grande profondeur pour avoir des hautes températures performantes pour de la co-génération. D’où une vraie différence dans la démarche comme il était souligné à la rencontre annuelle de la géothermie romande, à Yverdon, en 2013.plus les memes projets
Les connaissances géologiques sont alors plus approximatives. Les ruptures de terrains pas toujours prévisibles.

 

 

Surtout, dans le socle cristallin qui est atteint, il faut que l’eau puisse circuler pour se charger en calories et être à un débit performant : il faut donc créer des failles, des passages.

Technique 1 : la fracturation hydraulique.
C’est celle utilisé pour le gaz de schiste, emprisonné dans les roches. Il faut de l’eau sous haute pression en injection et des adjuvants chimiques envoyés à l’aveugle pour fracturer la roche réservoir… C’est un procédé aléatoire qui a créé, aux USA, dans certains endroits à proximité d’habitations et donc de sources d’eau potable, un méli-mélo du gaz (et des produits chimiques) avec les failles amenant l’eau des puits. Une pollution souterraine irréversible. Certes, dans un vaste pays comme les USA, c’est moins problématique que dans notre peuplée Europe.

La fracturation peut aussi engendrer une déstabilisation du socle géologique qui va toucher des failles importantes et provoquer des séismes.
Accidents types en géothermie :
Saint-Gall (Suisse) : la fracturation pour la géothermie (profondeur 4500 mètres) a provoqué plusieurs séismes. Devant l’incapacité à poursuivre sans multiplier ce risque et alors que population et élus demandent la fin des expériences, tout est arrêté (2014).
Soultz-sous-Forêts (Alsace) : démarche identique, résultats identiques. Ainsi les opérations menées ont généré 50 000 séismes, dont une grosse dizaine d’une magnitude supérieure à 2 sur l’échelle de Richter donc perceptible par l’homme. Et un séisme de niveau 3. (Les Echos 2008)

On ne savait donc pas comment aller organiser le circuit du fluide dans la roche… Pause…

A Soultz, un effort important fut déployé. Les chercheurs et techniciens savaient de façon certaine que le gîte était  performant. Le montage technico-financier était fort :
– 60% de crédits d’Etat, le reste de sociétés privées françaises et allemandes.
– pool de chercheurs universitaires, ingénieurs, hydrogéologues,…
Le BRGM (bureau de recherches géologiques et minières : structure étatique française de haut niveau) était pleinement engagé. Et le CNRS.
Ils mettent alors progressivement au point une autre technique.

Suite au microséisme de 2,9 enregistré en 2003, de nombreuses plaintes ont été enregistrées. Afin d’éviter une opposition de la population, trois démarches ont été menées. Au niveau scientifique, les données sismologiques ont été transmises aux structures de recherche afin de mieux comprendre les phénomènes. Au niveau technique, les stimulations chimiques, moins génératrices de microséismes, ont été préférées aux stimulations hydrauliques. Par ailleurs, la réinjection de l’eau entre plusieurs puits a permis de passer de 400 séismes en 2010 à 5 en 2011. Enfin, nous avons beaucoup travaillé au niveau de la communication en destination du public concernant la sismicité induite. (extrait de la Note de synthèse, Séminaire transrhénan « La géothermie profonde » du 24 mai 2012)

Technique 2 : la stimulation EGS.
EGS = Enhanced Geothermal System, systèmes géothermiques stimulés.
L’eau du puits injecteur est envoyée à une pression bien moindre. L’adjuvant revient à un dosage faible d’acide, aidant à dissoudre la roche en surface dans les failles. Cela suffit à permettre la circulation de l’eau. Le procédé est progressivement ajusté et fonctionne.
La vapeur est turbinée. Soultz produit actuellement 2,1KW et en consomme pour ses pompes 0,6KW : soit une production nette de 1,5KW ( équivalent à la consommation électrique de 1500 habitants)

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Est-ce généralisable ? Et est-il possible de passer d’un lieu expérimental, avec force concentrations de capitaux, de moyens scientifiques et techniques et pléthore de matière grise à un procédé multipliable industriellement ?

Sur le laboratoire spécialisé de l’Uni de Strasbourg, après la production de dizaines de thèses en tous domaines (« Modélisation de la circulation thermo-convective en milieu fracturé », « Séismicité induite et comportement mécanique d’un massif granitique fracturé par injection d’eau », « Modélisation de deux fluides non miscibles dans des milieux fracturés », etc), il est mentionné toujours en cours 6 thèses de doctorants et même une de post-doc !
Il a donc fallu des années pour ajuster le dispositif qui reste dépendant du lieu précis de forage.

C’est seulement au printemps 2014 que vient de se créer en France la première chaire de géothermie industrielle, à l’Université de Strasbourg. Il faudra encore quelques années pour sortir des ingénieurs en capacité de renforcer les pionniers…
D’ailleurs, la recherche va franchir un nouveau pas dans un autre lieu, pour une standardisation possible. Avec justement Fonroche qui n’a pas encore l’expérience de la géothermie profonde mais qui est déterminé. Et avec des crédits européens ! (voir mon futur article 3)
C’est-à-dire que l’on est toujours dans la recherche, dans la mise au point industrielle, qu’il y faut encore beaucoup de précautions donc de savoirs à constituer et des crédits publics en appui.

Comme je l’indiquais en conseil communautaire de l’Agglo d’Annemasse, « le site de Soultz-sous-Forêts est le seul pilote scientifique au monde qui produit de l’électricité sur la base de la technologie EGS. »
Pilote…  Prototype quoi.  Pas un standart à utiliser en copié-collé.
Alors Fonroche pourrait-il, dès 2015, s’engager dans une recherche dans 8 lieux à la fois en France ?
La rage de posséder, avant le forage ?
On s’agite, pour avoir 8 gîtes ?
Une fuite en avant, amenant des fuites ?

Soyons prudents dans le tempo !
Pas trop en avance !

Bon, si Fonroche nous offre 250 stations sismologiques autonomes en réseau autour de son futur site, alors, OK. 

avantage moins profond

 

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