Un gigantesque chauffe-eau

Deux types de systèmes géothermiques profonds peuvent être distingués :

  • Les systèmes hydrothermaux, qui tirent profit de l’existence de roches naturellement perméables (aquifères) ou de zones de failles pouvant faire office d’échangeurs de chaleur naturels.

  • Les systèmes petrothermaux, qui consistent à augmenter par stimulation hydraulique la perméabilité naturelle des roches du sous-sol afin de pouvoir les utiliser comme un échangeur de chaleur. De tels systèmes sont également connus sous le nom de systèmes géothermiques stimulés ou Enhanced Geothermal Systems (EGS) en anglais.

Les systèmes hydrothermaux jouissent d’une bien plus grande maturité technique que les systèmes petrothermaux. Seuls les systèmes petrothermaux (EGS) ont toutefois le potentiel de livrer une contribution significative à la production de courant hors des régions volcaniques. Les systèmes hydrothermaux se prêtent par contre à la conception d’installations hybrides consistant à élever la température d’eaux hydrothermales de 100 °C – 150°C à une température idéale pour la production d’électricité grâce, par exemple, au gaz naturel ou au biogaz.

Les systèmes petrothermaux (EGS) fonctionnent selon le principe suivant : Les températures requises pour produire de l’électricité de manière économique sont bien plus élevées que pour la simple production de chaleur, ce qui nécessite de forer à de grandes profondeurs. Il en résulte un conflit d’objectifs vu que la perméabilité naturelle des roches tend à décroitre avec l’augmentation de la profondeur. Il est par conséquent nécessaire de réaliser un gigantesque « chauffe-eau » en stimulant artificiellement la roche. Cette stimulation est réalisée grâce à l’injection d’eau sous pression afin d’élargir les fissures existantes dans les roches et d’en créer de nouvelles. Il est possible de déterminer l’étendue de la zone fissurée et le cheminement de l’eau injectée grâce à l’installation de sismomètres dans des forages d’observation. De nouveaux puits peuvent ensuite être forés de manière ciblée dans ces régions fissurées.

Lorsque le « chauffe-eau » a été réalisé, de l’eau froide peut y être injectée à une profondeur de 4000 à 5000 m. L’eau circule ensuite dans les fissures de la roche cristalline et s’échauffe à une température de près de 200 °C. En surface, l’eau chaude se départit de son énergie dans un échangeur de chaleur avant d’être réinjectée dans le sous-sol. La chaleur ainsi extraite sert à entrainer une turbine pour la production d’électricité et la chaleur résiduelle en sortie de turbine peut être injectée dans un réseau de chauffage à distance. Un système de refroidissement du circuit hydraulique (y compris l’utilisation de la chaleur résiduelle) est installé en aval de la turbine.


Géothermie profonde hydrothermale, principe de fonctionnement
 Systèmes hydrothermaux: principe de
 fonctionnement

Géothermie profonde petrothermale, principe de fonctionnement
 Systèmes pétrothermaux: principe de
 fonctionnement

Un concept de stimulation par étapes

Les projets de géothermie de Geo-Energie Suisse reposent sur une nouvelle technologie de stimulation par étapes. A l’opposé de la méthode utilisée pour le projet Deep Heat Mining de Bâle, stoppé en 2006 à la suite de secousses sismiques, durant lequel la stimulation d’un grand volume du sous-sol avait été tentée en une seule étape, la nouvelle méthode prévoit la stimulation par étapes successives de nombreuses portions du sous-sol le long de forages déviés. Cela réduit fortement le risque sismique et améliore le rendement énergétique.

Multiriss System

(Cliquez pour voir l’animation du système de Geo-Energie Suisse)