banner-ombre-top
banner-ombre-left
Sources d’eaux chaudes des Geysers del Tatio, à 4 000 m d'altitude, qui expulsent de la vapeur d’eau chargée en silice et en gaz carbonique tous les matins (Chili, 2002). © BRGM - Joëlle Arnaud, Pierre-Grégoire Scholl

Des eaux de mines, potentielles ressources géothermales

08.09.2015
En 2013-2014, pour le compte de la ville de Gardanne (Bouches-du-Rhône), le BRGM a réalisé une étude visant l’exploitation des eaux d’une ancienne mine de charbon partiellement ennoyée comme source d’énergie géothermique pour les besoins d’une future ZAC. Ce travail devrait aboutir à un premier pilote en 2016.

Fermée depuis 2003, l’ancienne mine de charbon de  Gardanne est  actuellement gérée par le DPSM (Département prévention et sécurité minière du BRGM). L’arrêt partiel des  pompages depuis la  fin  de l’exploitation a contribué à ennoyer les galeries, constituant un important réservoir d’eau  dont les températures, selon la profondeur (jusqu’à plus de 1 000 m), peuvent varier de 20° à 30°C.

Cette ressource géothermale potentielle et encore non-valorisée a conduit la ville de Gardanne, dans le cadre de sa politique en faveur des énergies renouvelables, à solliciter le BRGM pour qu’il conduise une étude de caractérisation du réservoir. Objectif, à terme : exploiter ce potentiel géothermique très basse énergie sur pompe à chaleur, afin de satisfaire les besoins en chaud et en froid d’une future Zone  d’aménagement concerté (ZAC), installée au  droit du carreau de mine du puits Yvon Morandat à Gardanne.

Pour caractériser la ressource, évaluer son  adéquation à long terme avec les besoins en surface et mesurer l’impact de son exploitation sur les plans hydraulique, thermique et sur  la chimie et la bactériologie de l’eau, le BRGM a engagé plusieurs types de travaux.

Ancien carreau de mine avec le chevalement béton du puits Morandat qui deviendra la future ZAC exploitant le potentiel géothermique des eaux de mines. © BRGM

Plusieurs scénarios envisagés

Sur la base d’un modèle géologique régional et de plans des  galeries principales reliant les puits encore accessibles, un modèle conceptuel a été élaboré, qui a ensuite "tourné" selon des paramètres issus de différents scénarios. Ont ainsi été  testés l’hypothèse du projet de ZAC selon son dimensionnement initialement prévu (besoins en chaud et en froid),  puis, sur cette même zone, un scénario d’implantation d’un  data center  (forts besoins de refroidissement), un troisième scénario visant, lui, le chauffage d’un secteur d’habitation existant.

Le modèle a permis de préciser les impacts hydro-thermiques des différents scénarios et des solutions techniques associées : besoins en  chaud uniquement, besoins en chaud et en froid, avec puits de pompage et de réinjection ou puits réversibles "chaud" et "froid".

Par ailleurs, à cause de la forte minéralisation de l’eau liée à l’oxydation des sulfures puis à l’ennoyage des travaux miniers, la caractérisation de la ressource a également intégré une évaluation de  l’impact de  la température (stockage de calories ou frigories) et d’une possible oxygénation sur la physico-chimie de l’eau de mine.

Vers une phase opérationnelle

Ces investigations ont mis  en lumière la pertinence du scénario numéro 1, le plus favorable, en alternance saisonnière de chaud et de froid avec inversion de puits (le puits de pompage devenant le puits d’injection, et vice-versa), une solution qui  limite les impacts thermiques de l’exploitation sur la ressource.

Modèle hydrodynamique 3D du réservoir minier ennoyé. © BRGM

Cette  étude a pu  bénéficier des  connaissances acquises lors de travaux antérieurs réalisés dans les années 2000 dans le cadre du projet Interreg IIIB du nord-ouest de l’Europe avec des chercheurs hollandais, et la réalisation d’un site pilote à Heerlen (Projet Minewater).

Elle a permis de fournir des éléments de décision et des recommandations à la municipalité de Gardanne quant à l’utilisation énergétique des eaux minières. La SEMAG (Société d’économie mixte d’aménagement de Gardanne) souhaite désormais relancer le projet avec l’étude complémentaire d’autres solutions (pompage et réinjection dans un puits unique, échangeur géothermique en  boucle fermé) et des coûts d’installation, en vue de la réalisation d’un pilote en 2016.

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34