- L’ESSENTIEL SUR LA GEOTHERMIE - La géothermie :

Etymologie du mot « géothermie » pour mieux comprendre sa signification :

Géo = terre ; thermie = énergie Nous pouvons classer les énergies géothermiques selon trois critères : � Par technologie (en fonction du besoin et de la profondeur du forage) :

* Jusqu’à - 600 mètres. Pompe à chaleur type sonde. Ne produit que de la chaleur. * Jusqu’à -3500 mètres. ORC type kalina ou classique. Pour chaleur et faible production électrique. * A -5000 mètres et plus bas. ORC classique (isobutane). Pour chaleur et électricité.

� Par puissance (ou température) :

* La très basse énergie : inférieure à 30 °C : serpentin proche surface ou sonde verticale. * Basse énergie : de 30°C à 80°C : sonde verticale ou échangeur aquifère type Dogger. * Moyenne énergie : de 80°C à 140°C : ORC classique ou Kalina (ammoniaque) Allemagne.

* Profonde ou Haute énergie : supérieur à 140°C : ORC classique (isobutane) Soultz, ou à vapeur provenant d’un sol volcanique comme en Islande ou en Guadeloupe.

� Humide ou non :

* Aquifère (proche surface) ou saumâtre (fond) : meilleure récupération de l’énergie. * Non aquifère : injection d’un fluide caloporteur via échangeur artificiel sol.

La géothermie en France est essentiellement utilisée pour le chauffage type très basse énergie. En effet, ce sont 150 000 logements qui sont aujourd’hui chauffés par eau géothermale (puissance : 400 Mwth), ce qui représente 10% des chauffages par habitation (95% en Suède). En 2000, elle se situait au 3ème rang des énergies renouvelables dans le monde (49TWh), derrière l’hydraulique (2600 Twh) et la biomasse (157 Twh). La géothermie produit à l’heure actuelle 0,4% de l’énergie électrique mondiale.

La géothermie en fonction des sols :

Avantages : � Respect de l’environnement (émission de CO2 quasi nul hors phase d’installation). � Exploitation peu onéreuse. Prix Mwth constant et ressource autonome quasi éternelle. � Les gisements peuvent être renouvelables le prélèvement est en adéquation avec le cycle de l’eau (type

très base énergie) et de la roche (moyenne à profonde énergie). Inconvénients : � Les ressources exploitables sont très localisées sauf pour la géothermie type très basse énergie.

� Coût d’investissement relativement élevé selon le type technologique de géothermie. � Risque sismique relatif lors de la fracturation hydraulique pour la création de l’échangeur ou sinon pour

palier le problème utilisation de produits chimiques uniquement à - 5000M. � Risques liés à la nature du sol : Isotopes radioactifs à -5000m et Anhydrite strate proche surface.

Attention : il faut bien faire le distinguo entre la géothermie type très basse et basse énergie, et la géothermie moyenne à profonde : haute énergie ! Le premier type ne correspond qu’à une sorte de super PAC à haut rendement (presque écolo) qui ne peut fournir que de la chaleur alors que l’autre catégorie est capable de fournir à la fois chaleur et électricité.

La géothermie (très basse, basse, moyenne et haute énergie) est donc une énergie renouvelable injustement méconnue malgré un potentiel de développement important. En plus de produire de l’électricité et de la chaleur, elle est relativement respectueuse de l’environnement. Malgré le coût d’installation élevé (type moyenne à haute énergie), celui de la production reste faible. Les matériaux, la technique, les ingénieurs sont dès à présent disponibles.

Soultz-Sous-Forêts : site pilote pour la géothermie profonde 13 juin 2008 : le projet Géothermie Soultz a franchi une étape importante dans sa maîtrise, avec la mise en route d’une centrale de production d’électricité. Cette installation pilote démontre que la géothermie profonde est envisageable sous conditions de lieux géographiques précis et de règles strictes ! Le potentiel de production électrique est relativement faible mais suffisant car constant. La géothermie est donc toute indiquée pour épauler le mix des énergies renouvelables de surface. L’utilisation idéale de la géothermie est l’approvisionnement en eau chaude urbaine ainsi, en outre du chauffage, les watts ne seront plus consommés dans les résistances électriques de l’eau sanitaire des cumulus et des machines à laver, car ce qui consomme le plus ce n’est pas l’entrainement du moteur électrique (tambour à linge) ou d’une pompe, mais c’est la montée en température d’un fluide ou celle d’un radiateur électrique énergétivore. L’eau de la boucle géothermale doit impérativement être refroidie avant la réinjection en sous-sol sous peine de soucis sismiques bénins. Il y a de multiples systèmes de sécurité qui ne peuvent être pris en défaut. Actuellement, à Soultz, l’eau est artificiellement refroidie via des aérorefroidisseurs, mais plus tard l’eau servira pour réchauffer des serres, ou en principe à toute autre activité nécessitant de l’eau chaude. Par exemple, un réseau de chauffage urbain, d’eau chaude sanitaire pour particulier, un centre de loisir aquatique, pour la production agricole via des serres, pour le séchage de la biomasse, ou pour les industries. Cette eau chaude peut avoir de multiples fonctions tant que la demande ne se situe pas trop loin du lieu d’émission géothermique. L’électricité de Soultz a pour origine une technologie appelée ORC (Cycles Organiques de Rankine). Cycle : thermodynamique. Organique : fluide autre que de l’eau (chimie du carbone en général). Rankine : physicien écossais William Rankine (XIXème siècle). Principe ORC : un fluide de travail est chauffé puis vaporisé grâce à une source de chaleur. Celle-ci est ensuite détendue dans une turbine pour produire de l’électricité. Puis le fluide est condensé pour fermer le cycle thermodynamique. Le fluide de travail peut-être soit du l’ammoniaque ou de l’Isobutane ou du Pentane. A Soultz, ce fluide de travail est l’isobutane. Une variante de la technologie ORC, dite de type Kalina, utilise de l’ammoniac comme fluide de travail. Cette dernière permet d’obtenir une production électrique avec une eau à 80°C provenant de puits moins profonds ou moins favorisés par un sous-sol à haut gradient de température. Dans ce dernier cas (ORC Kalina ou classique), il n’est besoin que de deux forages à en moyenne 3500 mètres pour fournir énergie thermique et électrique. La restriction est que certaines zones

géographiques sont plus propices mais l’ensemble du pays peut bénéficier de la géothermie soit en forant plus profond soit en se limitant aux zones humides souterraines (type Dogger du Bassin parisien). Un site géothermique est garanti au minimum pour une production de 25 ans, ensuite il faut effectuer de nouveaux forages mais sans pour autant remplacer l’installation de surface. 25 ans, chiffre indicatif, cela correspond au temps de déchargement du stock de chaleur des roches. La technique du forage courbe permet d’avoir en surface deux têtes de puits distantes de 6 mètres mais ayant en sous-sol un écart de 1200m. Ainsi, nul besoin de trop s’éloigner du lieu de l’installation de surface pour effectuer de nouveaux forages. Pour éviter la période de latence thermique du sol, il est possible de forer plus profond, mais le coût est plus élevé. Selon la nature du sol un forage à 3500 mètres dure environ 2 mois. La géothermie profonde est une énergie primaire (constante) indispensable afin d’égaliser les variations saisonnières et aléatoires des énergies renouvelables. La géothermie c’est l’assurance d’un apport fiable d’énergie chaleur et électrique. Le mode d’application le plus courant pour la géothermie et la pompe à chaleur, via des sondes verticales (max -600M), aussi bien pour les particuliers que pour les grands bâtiments La technique des pompes à chaleur géothermique de moyenne profondeur (-300 mètres en France et -600 mètres en Allemagne) est l’option la moins onéreuse et la plus facilement et rapidement applicable. Cette solution est donc toute indiquée pour réduire la dépense énergétique des particuliers et des collectivités. La technique ORC (Kalina ou classique isobutane/pentane) correspond à des secteurs limités du sous-sol du pays sauf si elle est utilisée dans des aquifères. La technique ORC classique (haute température) et plus adéquate dans le cas d’une fracturation des roches profondes granitiques, sous la contrainte éventuelle de l’utilisation de produits chimiques afin de minimiser les risques sismiques lors de la création de l’échangeur (fissurations des roches) ainsi que des remontées d’isotopes naturels dans les boues de filtrage du fluide thermal. En dessous de 5000m il n’y a que de la saumure ou bien pas d’eau. En conséquence, l’impact écologique est relativement faible à la seule condition que la qualité de réalisation des forages (cimentation et tubage des puits) soit absolument irréprochable. Pour tous les divers types de géothermie, la phase du forage doit être des plus sécurisée pour empêcher de souiller l’aquifère potable ou d’utiliser par erreur une technique néfaste à travers une strate d’Anhydrite. Ne pas forer sans étude géologique sinon l’Anhydrite (sorte de Gypse déshydraté) pose problème. L’utilisation inopportune de la méthode de fracturation par injection hydraulique à travers ce type de roche provoque ensuite un gonflement du sol irréversible qui inéluctablement entrainera des dommages, par fissurations, aux habitations. C’est sur la base des enseignements tirés à Soultz, qui accueille depuis 24 ans chercheurs et ingénieurs, que pourront se développer d’autres projets, performants et viables : les enjeux sont évidemment énergétiques mais aussi économiques, car une telle source d’énergie peut créer localement de nouvelles activités et stimuler l’emploi. Cependant, la géothermie ne remplacera pas à elle seule le nucléaire. Pour en finir avec l’atome, il faut une planification écologique qui impose le mix des énergies renouvelables de surfaces et du sous-sol type géothermie et charbon gazéifié. Tant que l’efficience et l’isolation énergétique n’est pas la règle de notre société, aucune énergie renouvelable (même géothermique) ne pourra subvenir à la demande. Les centrales à gaz resteront indispensables lors des pics électriques exceptionnels. La géothermie est l’une des clés de notre autonomie énergétique en concert avec les énergies renouvelables. Le mix, mélange des ER (énergies renouvelables), qui a pour but de nous mener à la quasi autonomie énergétique via le principe de mutualisation et décentralisation de la production, est irréalisable sans la géothermie. Cette énergie est vitale car stable et fiable. Soultz est un laboratoire qui a déjà validé de nombreuses technologies : � La turbine électrique fut construite conjointement par Turboden (Italie) et Cryostar (France). � 2,1 MW de production électrique brute. � Moins 0,6 MW de consommation pour le fonctionnement de l’installation. � 1,5 MW de production nette. C’est faible mais normal car Soultz n’est qu’un prototype. � De 1987 à 2010 il y a eut 80 millions d’euro investis dont : 30 millions par l’Union Européenne, 25 millions chacun pour la France et l’Allemagne. � Plus de 20 km de forage. � 200 000 m3 d’eau injectés pour nettoyer les fractures entre les roches.

� 3 puits à 5 000m de profondeur. � 0 gr de CO2 émis, aussi bien lors de la production de l’énergie que de son utilisation. Pour chacun des deux puits de production : � 35 litres d’eau par seconde à 175°C, � 13 MW de chaleur extraits (eau chaude).

Vue de l’installation de Soultz-sous-Forêts : Fonctionnement actuel sans le troisième forage

La centrale a utilisé des produits chimiques (acide chlorhydrique en très faible dosage) pour nettoyer les fissures. Officiellement il n’y a que de la saumure par -5000m de fond et donc il ne peut y avoir de nuisance pour cette eau qui est de toute façon non potable. La condition d’acceptabilité est la garantie que le puits (tubage acier + cimentation) soit sans défaut et que la strate fracturée soit loin des states aquifères d’eau potable. Contrairement à l’exploitation du gaz de schiste, la géothermie profonde ne diffère que pas le but à atteindre (énergie à long terme) et par la méthode relativement moins agressive (sans chimie toxique) pour la réalisation. L’importante quantité d’eau pour une éventuelle fracturation (- 5000 mètres) n’est pas un préjudice tant que cela correspond à un investissement pour l’obtention d’une énergie durable (il a bien fallu des tonnes d’eau pour le ciment des barrages !). L’eau de la boucle thermale doit naturellement subir une filtration en fin de réalisation afin qu’au long terme en cas de rupture (cisaillement du aux mouvements du sol) de l’étanchéité d’un puits, l’impact soit relatif. En cas de souci (fuite de saumure du puits dans les nappes d’eau potables) l’injection de béton et le forage d’un nouveau puits sont indispensables.

Lors de la visite du 9 mars 2010 à Soultz du groupe local PG67, le guide a répondu à l’une des principales questions concernant notre inquiétude envers la méthode de stimulation des fissurations du sous-sol du site qui est ici partiellement et naturellement fracturé. Officiellement les produits employés à Soultz sont sans effet notable pour l’environnement. Concernant les isotopes radioactifs naturels dans la saumure une solution est en phase d’expérimentation afin que les radioéléments ne se fixent pas aux tuyauteries. La réussite de cette expérimentation conditionnera l’acceptation de la géothermie profonde comme énergie écologiquement viable. Il est préférable aux vues des connaissances actuelles de n’utiliser cette énergie alternative que comme complément aux ER de surface afin de fournir une garantie supplémentaire en cas de pic de la consommation électrique, afin éviter le blackout. La visite de JLM ce 9 mars fut pour nous un évènement fort instructif du chemin qu’il nous reste à faire pour convaincre nos concitoyens du choix pertinent des ER (énergies renouvelables).

PG67: Texte de Julie Del Papa et de Nuage sans frontière.