Comprendre la géothermie haute température

La géothermie haute température exploite la chaleur interne de la Terre pour produire de l'électricité ou de la chaleur. Cette source d'énergie renouvelable présente de nombreux avantages : production d'énergie propre et fiable, ressource durable, applications multiples.

géothermie haute température

La géothermie, littéralement « chaleur de la Terre », a une origine interne au globe terrestre.  En effet, les éléments contenus dans la croûte et le manteau terrestre se désintègrent naturellement, ce qui provoque un réchauffement des roches. Ce phénomène est à l’origine d’environ 80 % de la chaleur interne de la Terre. Cette chaleur est exploitée depuis l’Antiquité par l’Homme, entre la surface de la Terre et 5 000 m de profondeur, avec des techniques très différentes. Les Romains utilisaient par exemple cette source d’énergie pour chauffer les thermes.

centrale géothermique de Rittershoffen

Les géothermies

Il n’existe pas une seule géothermie mais « des géothermies » en fonction des conditions géologiques locales et des usages. 

  • Haute température
  • Moyenne température
  • Très basse température

La géologie du fossé rhénan

Le fossé rhénan appartient à un système de fossés d’effondrement qui a affecté la plaque européenne il y a 25 millions d’années. Il se caractérise par des remontées volcaniques et un réseau de failles qui a permis l’effondrement des couches géologiques en marches d’escalier. 
Par exemple, le grès des Vosges qui affleure dans les collines sous-vosgiennes, se retrouve à 1 000 m de profondeur à Soultz-sous-Forêts et à 1 800 m à Rittershoffen. Le fossé s’est rempli de sédiments pour former la plaine d’Alsace qu’on connait aujourd’hui.

Découvrir les étapes d'un projet de géothermie haute température

Les étapes d’un projet de géothermie haute température

L’exploration du sous-sol

Une demande de Permis Exclusif de Recherche doit être déposée auprès de l’Etat afin de réaliser l’exploration.
L’exploration utilise différentes techniques pour « imager » le sous-sol depuis la surface, par la mesure de la propagation de différentes ondes dans le sous-sol : ondes sonores, ondes électromagnétiques, mesure du champ de pesanteur, etc. Les géologues vont aussi observer les zones où les roches affleurent en surface, par exemple dans les Vosges, pour mieux comprendre où circule l’eau. 
L'analyse des résultats permet de réaliser une modélisation du sous-sol, pour déterminer où se situe le réservoir dans lequel circule l’eau géothermale et élaborer les trajectoires des forages.

 

Le forage

Lorsque le potentiel du sous-sol est validé, une demande d’autorisation d’ouverture de travaux miniers est déposée pour la réalisation des forages. L’instruction du dossier dure plusieurs mois et passe par une enquête publique. 
Pour réaliser un puits, différentes sections sont forées puis tubées et cimentées. La dernière section du forage est forée dans le réservoir et dépourvue de tubage et croise un maximum de failles pour capter l’eau géothermale.
Pour vérifier la présence de ces failles et bien caractériser le réservoir, plusieurs sondes, appelées diagraphies, sont descendues jusqu'au fond du puits.
Parfois, à la fin de la réalisation des forages, pour améliorer la connexion entre le réservoir et les forages, il est nécessaire de réaliser des injections d’eau sous pression ou de dissoudre les minéraux naturels qui « entartrent » les chenaux.
 

La boucle géothermale

La boucle géothermale consiste à capter l’eau chaude géothermale et à la réinjecter dans son milieu naturel après y avoir prélevé les calories nécessaires à la production de chaleur ou d’électricité. Elle est composée d’un puits producteur qui capte l’eau, de filtres qui enlèvent les grains de sable qu’elle contient, des échangeurs de chaleur qui récupèrent l’énergie et enfin d’un puits de réinjection qui renvoie l’eau dans le réservoir. 
Une pompe installée dans le puits de production permet d’augmenter le débit exploité et de remonter l’eau géothermale vers la surface.

Le suivi environnemental 

La réinjection d’eau dans le réservoir (à la fin des forages ou en exploitation) peut induire des vibrations dans le sous-sol. Grâce à un réseau de capteur déployé en amont de la réalisation des forages, ces vibrations sont mesurées en temps réel. Les paramètres d’injection de l’eau peuvent alors être adaptés pour éviter de générer des mouvements qui soient ressentis en surface. D’autres suivis sont effectués tout au long de la vie des installations, notamment le suivi GPS des mouvements lents du sol, le suivi de la radioactivité naturelle, le suivi du niveau sonore et l’analyse du sol, de la faune et de la flore.

La centrale en Réalité Virtuelle

Géothermie

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