Eco-conception de centrales géothermiques EGS par la méthodologie ACV
Contexte de réalisation
La France possède une expérience reconnue depuis de nombreuses années dans le domaine de la géothermie, avec la forte concentration de réseaux de chaleur urbains dans le Bassin parisien, la centrale électrique de Bouillante (Guadeloupe) et la centrale type EGS de Soultz-Sous-Forêts (Alsace).
Les objectifs fixés par le Grenelle de l’Environnement sont ambitieux concernant le développement de la géothermie, pour la production de chaleur ou comme celle d’électricité.
L’enjeu, d’un point de vue environnemental mais également concurrentiel, est de développer une filière vertueuse, par la création de centrales à hautes valeurs environnementales. L’Analyse de Cycle de Vie (ACV) permet d’évaluer l’impact environnemental d’un produit, d’un service ou d’un système en considérant toutes les étapes de son cycle de vie, "du berceau à la tombe".
L’analyse de cycle de vie d’une centrale géothermique évalue les impacts environnementaux, depuis la construction de la centrale jusqu’à son arrêt total (puits rebouchés), en passant par sa phase de production.
Objectifs
L’objectif de ce projet était d’étudier les performances environnementales d’une centrale géothermique non conventionnelle de type EGS, en se basant sur la méthode de l’analyse de cycle de vie et sur les données de la centrale géothermique de Soultz-Sous-Forêts, première centrale EGS en fonctionnement. Il n’existait en 2011 aucune analyse concernant la filière géothermie haute énergie, conventionnelle ou non, en France. La plupart des études sont très récentes (menées dans les quatre dernières années) et concernent principalement les systèmes EGS.
La centrale géothermique de Soultz-Sous-Forêts (photo : GEIE Exploitation Minière de la Chaleur)
Programme des travaux
Ce projet a permis le co-encadrement d’un travail de Mastère ALEF (Alternatives pour l’Energie du Futur) pendant 6 mois.
La première tâche a consisté en une analyse bibliographique des réalisations d’ACV pour la géothermie profonde.
La seconde tâche a été dédiée à la collecte des données de base afin d’identifier les matériels et produits qui auraient été consommés dans un schéma industriel.
Ensuite a débuté la réalisation de l’analyse de cycle de vie. Une telle analyse nécessite quatre étapes itératives définies selon les normes ISO 14040 et 14044 et l’International Reference Life Cycle Data System (ILCD) Handbook :
- définition des objectifs,
- élaboration de l’inventaire,
- évaluation de l’impact
- interprétation.
Une recherche spécifique sur les données de la centrale de Soultz-sous-Forêts a été menée à travers la consultation des rapports techniques, publications scientifiques, manuels d’équipements et d’entretiens avec les experts du GEIE Exploitation Minière de la Chaleur. Une attention particulière a porté sur la phase de réalisation des puits, identifiée comme pouvant être la plus impactante dans le cycle de vie d’une centrale géothermique. Afin d’effectuer des analyse comparatives, 10 scénarios ont été étudiés, définis en fonction du nombre de puits, de leur profondeur et des débits de production et de réinjection.
Résultats obtenus
Le travail réalisé a permis d’apporter des résultats sur la performance environnementale des systèmes géothermiques EGS en considérant différents scenarii reflétant plusieurs options réalistes de conception. En se basant sur ce travail, quelques conclusions générales ont été tirées pour les systèmes EGS :
- ces systèmes présentent des performances environnementales comparables à celles des autres énergies renouvelables sur leur cycle de vie ;
- le forage est le processus ayant le plus d’impact : cela est principalement dû à l’utilisation de ressources fossiles pendant cette opération. Ainsi, la longueur de forage est un facteur clé de l’évaluation de l’impact environnemental ;
- le risque sous-jacent de sismicité induite a été pris en compte, en ajoutant aux impacts considérés par la méthode utilisée, une estimation du risque de sismicité induite ;
- la performance environnementale peut varier considérablement en fonction des caractéristiques du réservoir et de la conception initiale de l’infrastructure.
La prise en compte de l’impact environnemental dans le développement de nouvelles techniques peut orienter les choix à effectuer (limiter la longueur de forage, etc.).
Partenaires
ADEME
Mines ParisTech
