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Transition énergétique et espace souterrain

Projet phare / 2007-2018 : résultats et perspectives pour la production de chaleur par géothermie profonde

Introduction d'entête
Le BRGM s’est attelé à la réalisation d’un bilan complet de la filière de géothermie profonde pour la production de chaleur. Visant à soutenir les objectifs de la programmation pluriannuelle de l’énergie, son étude nourrit la réflexion sur la couverture du risque géothermique et avance une méthodologie pour sécuriser les investissements.
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Développement de la géothermie dans la nappe de l’Albien avec la nouvelle centrale géothermique de Paris-Saclay (2017). BRGM - V. Hamm

Plus de dix années de géothermie profonde ont été passées au crible par le BRGM dans un rapport remis à l’Ademe en mars 2020. Financé dans le cadre de la convention nationale qui lie l’établissement à l’agence, ce travail conséquent consistait à tirer les enseignements des opérations et des études conduites depuis 2007, année de leur reprise, dans le but de conforter la relance de l’activité géothermique et d’encourager de nouveaux projets. « Nous nous sommes appuyés sur les informations collectées dans la base de données Sybase sur les caractéristiques des ouvrages, du réservoir et de la production géothermale pour réaliser un bilan des opérations géothermiques profondes menées au niveau national, quel que soit l’usage final de la chaleur produite, domestique, industriel ou autre, résume Virginie Hamm, cheffe du projet. Cette analyse incluait également l’impact sur les réseaux urbains de distribution de chaleur, notamment en Île-de-France, en termes de création, d’extension, d’interconnexion ou encore de densification. »

Partager l’expérience acquise

Les études de R&D en géothermie profonde cofinancées par l’Ademe ont par ailleurs été synthétisées pour en valoriser les résultats sur les conditions requises pour la réalisation et le suivi de ces opérations. « Ces projets de recherche visaient à lever certains verrous techniques ou scientifiques, depuis la caractérisation de la ressource jusqu’à son exploitation en passant par la modélisation, les technologies de construction et les conditions d’accès à l’aquifère, ainsi que la surveillance des opérations et les outils d’aide à la décision », détaille Virginie Hamm. Il s’agit ainsi de partager l’expérience acquise sur les différentes cibles géologiques que sont les réservoirs carbonatés du Dogger et du Lusitanien et ceux clastiques de l’Albien/Néocomien et du Trias du Bassin parisien.

Le bilan comportait également un volet économique. Une étude des coûts d’investissement et d’exploitation des opérations de géothermie profonde a été menée à partir des données mises à disposition par les maîtres d’ouvrage de 23 sites géothermiques au Dogger, soit 43 forages réalisés entre 2008 et 2018. « Cet état des lieux doit alimenter la réflexion en cours sur l’évolution du fonds de garantie géothermie et son articulation avec le fonds chaleur renouvelable, dans le sens d’une meilleure prise en charge de l’exploration, notamment dans les bassins encore peu connus et les aquifères encore peu ou pas exploités pour la géothermie, qui nécessitent des études en amont plus coûteuses », annonce Virginie Hamm.

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(À gauche) Visualiser les propriétés physiques d’intérêt pour la géothermie, telles que la porosité des réservoirs ciblés, pour quantifier la ressource et évaluer son potentiel. © BRGM – V. Hamm, S. Lopez
(À droite) Exemple de modélisation hydrothermique d’un aquifère du Trias dans le Bassin Parisien pour l’évaluation de la performance de l’aquifère ciblé. © BRGM – V. Hamm, S. Lopez

Une approche raisonnée des projets

Afin de favoriser l’exploitation de nouveaux aquifères, un inventaire des données disponibles pour les principaux bassins sédimentaires métropolitains a été effectué, démontrant la nécessité de programmes d’exploration complémentaires pour limiter le risque d’échec des projets de géothermie. Une analyse technico-économique des différentes solutions pouvant être mises en œuvre a validé la pertinence d’une approche intégrée et multidisciplinaire, géologique, géophysique, hydrogéologique, thermique… Parmi ces solutions, le BRGM a préconisé la sismique réflexion pour l’exploration de nouveaux bassins et aquifères. Issue du secteur pétrolier, cette méthode acoustique indirecte d’imagerie permet d’obtenir une vision tridimensionnelle du réservoir géothermal et des horizons géologiques autour. « On peut ainsi visualiser les variations des propriétés physiques d’intérêt pour la géothermie, telles que la porosité des réservoirs ciblés, donc quantifier la ressource et évaluer son potentiel géothermique avant de forer, explique Mathieu Darnet, responsable de l’unité Imagerie géophysique. Cette technologie très fiable représente généralement un coût de mise en œuvre qui, rapporté au prix d’un forage et compte tenu des informations escomptées, la rend intéressante pour estimer le risque avant de réaliser l’investissement. »

Étudier la ressource avant de l’explorer puis de l’exploiter : cette approche raisonnée commence progressivement à être appliquée dans les projets de géothermie profonde, comme récemment en Alsace par Électricité de Strasbourg. Un exemple à suivre au regard des objectifs fixés par la programmation pluriannuelle de l’énergie, qui prévoit de multiplier par 4 la consommation finale de chaleur à partir de la géothermie profonde entre 2017 et 2028.

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Développement de la géothermie dans la nappe du Dogger avec la réalisation d’un nouveau forage de production à Meaux (2013). © Coriance - N. Thauvenin
Portrait de l'auteur
Virginie Hamm — cheffe de projets,  hydrogéologue  experte en géothermie
Prénom de l'auteur
Virginie
Nom de l'auteur
Hamm
Métier de l'auteur
cheffe de projets,
Fonction de l'auteur
hydrogéologue experte en géothermie
Portrait de l'auteur
Mathieu Darnet — responsable  de l’unité Imagerie géophysique et Télédétection
Prénom de l'auteur
Mathieu
Nom de l'auteur
Darnet
Fonction de l'auteur
responsable de l’unité Imagerie géophysique et Télédétection
Cet état des lieux doit alimenter la réfl exion en cours sur l’évolution du fonds de garantie géothermie et son articulation avec le fonds chaleur renouvelable, dans le sens d’une meilleure prise en charge de l’exploration.