La géothermie pour la production d’électricité en France
Le développement de la géothermie
Le changement climatique est une réalité à laquelle nous faisons face, et le développement des énergies renouvelables est une nécessité.
Malgré un énorme virage pris vers les énergies renouvelables le chemin reste encore long.
La demande mondiale d’énergie devrait augmenter de 30% d’ici 2040 et la demande mondiale en électricité devrait augmenter de 80%.
La puissance de production électrique installée dans le monde devrait doubler d’ici 2050.
TLS Geothermics développe la géothermie pour la production d’électricité en France et à l’international.
Les enjeux
Les producteurs et les distributeurs d’électricité ont deux problématiques majeures dans un contexte de transition énergétique globale :
- L’enjeu climatique et la biodiversité avec les émissions de gaz à effet de serre et la pollution atmosphérique ;
- L’enjeu énergétique avec l’intermittence de production des EnR comme l’éolien et le solaire, et la baisse continue des stocks d’énergies fossiles.
L’énergie géothermique, qui consiste à utiliser la chaleur de la terre pour produire de l’électricité, répond à ces deux enjeux.
Cette chaleur se dissipe et est accessible dans la croûte terrestre. TLS Geothermics contribue à développer cette ressource !
La géothermie est une ressource primaire très durable disponible partout sans intermittence et en quantité considérable. Son exploitation pour produire de l’électricité, de la chaleur ou du froid, n’émet pas de gaz à effet de serre ni de pollution.
La géothermie, une source d’énergie sous-exploitée
L’énergie géothermique dans le monde permet la production de 15GW électriques dans plus de 25 pays et 35 GW thermiques. Les quatre principaux pays producteurs d’électricité géothermique, sont les Etats-Unis, les Philippines, l’Indonésie et la Turquie. Leur production s’élève à plus de 8450 MWe à eux quatre. Toutefois, les inventaires des ressources montrent que le potentiel géothermique dans le monde est considérable. Ce potentiel peut même présenter un intérêt stratégique pour certains pays.
En 2006, une étude du MIT (Massachusset Institute of Technology) a estimé le potentiel à 40 GWe aux USA. Il pourrait être de 100 GWe à horizon 2050 avec les Enhanced Geothermal System, soit l’équivalent de 100 réacteurs nucléaires.
TLS Geothermics estime qu’en Europe, le potentiel est au minimum de 16 GWe sur le concept porté par l’entreprise.
La géothermie profonde a toute sa place dans ce marché mondial des énergies renouvelables. Il faut toutefois des acteurs capables de maitriser les deux principaux verrous de cette technique :
- Le financement des forages d’exploration
- La réduction des risques géologiques en amont.
La géothermie en France peut permettre la production d’électricité et de chaleur pour des réseaux de chauffage urbain ou bâtiments tertiaires. Il est aussi possible de produire du froid grâce à la géothermie en France et Outre-mer pour des réseaux urbains.
Le fluide présent entre 2000m et 5000m de profondeur a une température souvent >150°c (en fonction du contexte géologique).
L’exploitation de ce fluide géothermal permet de proposer une alternative aux énergies fossiles.
La géothermie pour la production d’électricité et de chaleur en France
Les centrales géothermiques
Ce sont des installations qui exploitent la chaleur interne de la Terre par le biais de puits. Ci-dessous, schéma de principe d’exploitation, centrale électrique de 5MW, doublet de puits, groupe turbo-alternateur de 5MW.
Les centrales géothermiques pour la production d’électricité, de chaleur ou de froid, ont de nombreux avantages et peu d’inconvénients.
Avantages et inconvénients de la géothermie
Avantages de la géothermie
- Avantages de la géothermie sur le plan de la production d’électricité :
- Pas d’intermittence (24H/24, 7jours/7)
- Énergie « décentralisée » neutre pour les réseaux électriques
- Nombreuses applications d’usages directs de la chaleur
- Avantages sur le plan économique
- Coûts d’exploitation relativement faible
- Coûts de production de l’électricité compétitif sur le marché (LCEO)
- Gisement de long terme, durée de vie des réservoirs 60 à 80 ans minimum
- Longue durée de vie des installations : actifs de long terme
- Avantages sur le plan environnemental et politique
- Énergie propre et durable à l’échelle humaine
- Pas d’émission de CO2, ni rejets atmosphériques
- Faible emprise foncière et peu visible
- Énergie de substitution aux énergies fossiles
- Indépendance, résilience et diversification énergétique territoriale
- Maitrisé par une filière française
- Fiscalité territoriale et emplois
Inconvénients de la géothermie
- Des inconvénients maitrisés
– Le risque financier amont lié au coût d’un forage d’exploration.
– La micro-sismicité induite lors de certaines phases de tests peut faire peur aux riverains. Toutefois, le respect des bonnes pratiques permet de réduire ce risque et celle-ci est généralement non ressentie.
– Éventuelles nuisances pendant la phase de forage (temporaires, comme le bruit, la circulation de camions…)
L’extraction de minéraux critiques et stratégiques
Depuis quelques années, développeurs et opérateurs travaillent à valoriser les minéraux et métaux présents dans les fluides géothermiques. Des procédés d’extraction ont été testés avec succès dans des centrales géothermiques de la plaine du Rhin. De plus, des pilotes sont en cours de test en Cornouailles et en Amériques.
Des projets industriels d’extraction du lithium géothermal sont en cours en Allemagne, en France, aux Royaume-Uni et aux Etats-Unis.
D’autres éléments sont présents dans les fluides, comme des terres rares, du tungstène, germanium… et des gaz (hélium et hydrogène). Ces éléments pourraient aussi faire l’objet de procédés d’extraction dans les prochaines années.
L’extraction de minéraux critiques et stratégiques permet d’améliorer la rentabilité des centrales
La géothermie en France
Les centrales géothermiques en France
Actuellement, la France ne compte que 2 centrales géothermiques pour la production d’électricité :
- La centrale de Bouillante en Guadeloupe qui est, depuis 2017, opérée par Ormat.
- La centrale de Soultz-sous-Foret opérée par ES.Géothermie (tout comme la centrale de Rittershoffen, exploitée pour de la production de chaleur)
Depuis 2011, quatre développeurs ont émergé (Fonroche, Electerre de France, ES Géothermie et Arvernes (renommée Lithium Geothermal de France). Depuis, de nombreuses demandes de permis ont été déposées. Chaque développeur se distingue dans son positionnement. Storengy, a commencé à s’intéresser à la géothermie haute température en France métropolitaine par son partenariat avec TLS Geothermics. Storengy a également un développement en cours en Guadeloupe avec Teranov, développeur français implanté en Guadeloupe.
Depuis 2013, seule une opération de géothermie profonde haute température a été mise en service (Rittershoffen).
Les dernières opérations importantes en géothermie profonde ont été les puits forés par les entreprises Fonroche et ES.Geothermie. Ces deux projets sont situés en Alsace (Vendenheim 2017-2020 et Illkirch 2018-2019) dans le bassin du Rhin.
- Le tarif de rachat de l’électricité géothermique en France
Un mécanisme tarifaire de rachat existait jusqu’en mai 2021, mais le gouvernement l’a abrogé pour se conformer à la PPE. Les projets les plus avancés entrent tout de même dans ce cadre tarifaire malgré sa suppression, notamment le projet de TLS Geothermics et Storengy (Geopulse pour 2 tranches de 6 MWe).
En conclusion
La géothermie en France peut permettre la production d’électricité mais aussi permettre la production de chaleur. Celle-ci peut être destinée au réseau de chaleur tel que le chauffage urbain ou de bâtiments tertiaires. Pour ce faire, une centrale géothermique utilise des gisements d’eau chaude issue d’aquifères localisés à de grandes profondeurs.
Il est aussi possible de produire du froid grâce à la géothermie en France et en Outre-mer. L’énergie thermique disponible, issue de la chaleur géothermique permet aussi dans certains cas, d’optimiser le cycle thermodynamique afin de produire de la chaleur et de l’électricité, on parle alors de cogénération.
De plus, l’exploitation du fluide géothermal, permet de proposer une alternative aux énergies fossiles.
Enfin, la géothermie permet d’exploiter une énergie renouvelable pour produire une énergie électrique qui sera non-intermittente et pilotable.
La géothermie en France peut permettre de développer les énergies renouvelables en apportant une nouvelle solution technique. Elle permet aussi de répondre aux enjeux d’aujourd’hui et d’anticiper les besoins de demain. Elle représente donc une solution idéale dans la lutte contre le réchauffement climatique et a toute sa place au sein du mix-énergétique.