Philippe LAPLAIGE Amiens, 9 octobre 2008 La géothermie Philippe LAPLAIGE Amiens, 9 octobre 2008

SOMMAIRE La géothermie Description des différentes filières Rappel de quelques définitions de base Description des différentes filières La production d’électricité La production de chaleur Développement de la géothermie – Objectifs et mesures d’accompagnement

Quelques définitions de base LA GEOTHERMIE Quelques définitions de base

Toutes les énergies renouvelables ne sont pas issues du soleil … Deux grandes catégories Les énergies issues du soleil énergies solaires, éolien, hydraulique, bioressources, … La chaleur de la Terre La géothermie est la valorisation de la chaleur de la Terre La présence de cette chaleur s’appréhende par la notion de gradient géothermique

La température augmente avec la profondeur Température (°C) 50 100 150 200 1 000 G = 10 °C/100 m 1 600 G = 3 °C/100 m 2 000 G = 2 °C/100 m Le gradient géothermique moyen est de 3,3 °C/100 m, mais il peut être variable selon les zones considérées 3 000 Profondeur (m) Profils de température en fonction de la profondeur selon plusieurs valeurs du gradient géothermal

Echanges thermiques zones internes (1 000 à 4 300°C) La chaleur de la Terre Origine de la chaleur de la terre : Elle provient pour l’essentiel (pour 90%) de la radioactivité naturelle croûte terrestre + Echanges thermiques zones internes (1 000 à 4 300°C) Flux de chaleur géothermal (60 W/m2 – soit 7 000 fois moins que flux solaire)

La chaleur de la terre Energie locale, disponible partout Indépendante des conditions climatiques Exploitable grâce à une multitude de techniques

Géothermie : définition Cependant, proche de la surface, la chaleur présente dans le sous-sol est plutôt de la chaleur stockée liée au rayonnement solaire et aux précipitations ; l’influence du flux géothermal y est moindre. Par convention, il est admis toutefois que la géothermie reste la valorisation de la chaleur présente dans le sous-sol quel qu’en soit l’origine.

La géothermie On distingue deux grands domaines d’application La production d’électricité La production de chaleur

La production d’électricité

Gisement haute énergie et vapeur géothermale Représentation schématique d’un système haute énergie Largage de vapeur géothermale lors de tests de puits

Production d’électricité Début en 1904 à LARDERELLO en Toscane Essor industriel à partir des années 60 Environ 10 000 MW installés En 3ème place après l’hydroélectricité et la biomasse Activité présente dans une trentaine de pays (USA, Indonésie, Philippines, Mexique, Japon, Islande, Italie, …) Puissances unitaires de quelques centaines de kW à quelques dizaines de MW

La production d’électricité (situation en France) La baie de Bouillante La Guadeloupe

Géothermie production d’électricité Centrale géothermique de Bouillante Schéma de principe

LA PRODUCTION DE CHALEUR GEOTHERMALE

La production de chaleur géothermale Activité présente dans une cinquantaine de pays, 2ème source de production de chaleur par énergie renouvelable dans le monde , après le bois-énergie, La France, pays leader dans le domaine, Une très grande diversité de techniques utilisables

Une multitude de techniques disponibles

Les puits canadiens ou provençaux Techniques de préchauffage ou de rafraîchissement

La géothermie des pompes à chaleur sur capteurs enterrés

La géothermie des pompes à chaleur sur capteurs enterrés Capteurs verticaux Capteurs horizontaux

Les champs de sondes géothermiques

Les fondations thermoactives

Les fondations géothermiques     Schéma d’un bâtiment construit sur pieux énergétiques Détail de l’armature d’un pieu énergétique

Les pompes à chaleur sur eau de nappe Schéma de principe d’une pompe à chaleur sur eau de nappe

Pompe à chaleur sur nappe d’eau souterraine Les 16 000 m2 de la CAF de Lyon sont chauffés à l'aide de deux pompes à chaleur sur eau de nappe

Les réseaux de chaleur géothermiques   2 000 m

Les réseaux de chaleur géothermiques

La géothermie des réseaux de chaleur

Chauffage de bassins de pisciculture Autres usages Chauffage de serres Chauffage de bassins de pisciculture

Production de chaleur géothermale Géothermie domestique (géothermie des PAC sur capteurs enterrés horizontaux et verticaux) Géothermie intermédiaire (géothermie des PAC sur aquifères superficiels ou sur champ de sondes pour le tertiaire et le résidentiel collectif) Géothermie des aquifères profonds (géothermie des réseaux de chaleur urbains)

La géothermie en France (Situation et objectifs)

Situation des énergies renouvelables en France (1)   Filières Contribution relative Bois et déchets de bois env. 72,5% Déchets urbains solides (UIOM) env. 16,5% Biogaz de décharge et méthanisation et biocarburants env. 6,5% Géothermie et pompes à chaleur géothermiques env. 3,5% Solaire thermique 0,05% Chiffres-clés 4,5% de l’énergie consommée en 2004 soit 12,7 Mtep Les renouvelables thermiques en France en 2004

Situation des énergies renouvelables en France (2)   Filières Contribution relative Hydraulique 93,7% Déchets urbains solides (UIOM) 2,9% Bois et déchets de bois 2.4% Biogaz de décharge et méthanisation 0,43% Eolien 0,85% Géothermie 0,032% Solaire photovoltaïque 0,0015% Les énergies renouvelables électriques en France en 2004 (15% soit 5,7 Mtep)

Enjeux Grenelle chaleur renouvelable Filières Situation 2006 Situation 2020 BIOMASSE dont Bois individuel Bâtiments et réseaux de chaleur 8 800 7 400 200 15 000 2 000 GEOTHERMIE 230 1 300 POMPES A CHALEUR (hors capteurs enterrés) 150 1 050 SOLAIRE THERMIQUE 20 927 UIOM ET BOIS DIB 400 900 BIOGAZ 55 555 TOTAL 9 662 19 682 Contributions en ktep enr mobilisées

Géothermie des aquifères profonds 130 ktep 185 ktep 500 ktep Contributions attendues des différentes formes de géothermie (production thermique) 2005 2010 2020 Géothermie des aquifères profonds 130 ktep 185 ktep 500 ktep Géothermie des aquifères superficiels et des champs de sondes 50 ktep 75 ktep 250 ktep Géothermie domestique (PAC sur capteurs enterrés) 48 ktep 550 ktep TOTAL 226 ktep 445 ktep 1 300 ktep

Accompagnement de l’ADEME

Les actions d’accompagnement sont multiples et variées : Aides financières aux études et aux investissements Opérations de démonstration, opérations exemplaires, opérations de diffusion – création d’un fonds chaleur renouvelable à partir du 1er janvier 2009 – soutien à la R&D Soutien à la structuration de l’offre professionnelle (démarches QUALIPAC, QUALIFORAGE , NF PAC) Prise en garantie des risques géologiques et miniers (Fonds de garantie géothermie, Fonds AQUAPAC)

Partenariat actif avec le BRGM Actions de communication (Site Web geothermie-perspectives.fr, publication d’une lettre d’information trimestrielle, participations à colloques et séminaires, journées techniques…) Centre technique (assistance aux professionnels) – actions de R&D, plate-forme d’essais sur les capteurs enterrés, création d’outils (ex. SIG sur les ressources superficielles), Actions de formation (existence d’un module pour le montage de projets de PAC sur nappe ou sur champs de sondes) Editions (guides techniques, DVD, brochure de vulgarisation, …)

Merci de votre attention