en ile-de-france - Géothermie Perspectives

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en ile-de-france - Géothermie Perspectives

en ile-de-france


la Géothermie

en Île-de-France

, n

, g


SOMMAIRE

3

Introduction

4

Une longue histoire

La géothermie, quelle énergie ?

6

8

2

Comment ça marche ?

10

Une ressource naturelle de l'Île-de-France

12

16

Une énergie de développement durable

Les réseaux de chaleur géothermiques franciliens

Une énergie compétitive

18


20

Où trouver des réalisations ?

26

Les perspectives

27

INTRODUCTION

Informations utiles

Le mode de chauffage est déterminant dans le montant

des charges d'un logement. Il a également un impact

non négligeable sur l'environnement.

Pour bien choisir, il est nécessaire de connaître toute la

palette d'énergies qui s'offre à nous.

Le fioul et le gaz sont les énergies les plus classiquement

utilisées. Ces combustibles fossiles présentent de

nombreux inconvénients : ce sont des ressources limitées,

leur coût est élevé et susceptible de fluctuation, leur

combustion engendre l'émission de gaz polluants et de

gaz à effet de serre.

Face au défi du réchauffement planétaire, les énergies

renouvelables intéressent de plus en plus les décideurs

et usagers. Ainsi, le solaire thermique et photovoltaïque,

l'énergie éolienne, les bioénergies et la géothermie

sont voués dans un avenir proche à se développer partout

en France.

Chaque région a des atouts différents. En-Île-de France,

la géothermie constitue une énergie particulièrement

adaptée pour le chauffage des logements. C'est déjà

une réalité qu'il est judicieux d'étendre au plus grand

bénéfice de tous : les gestionnaires, les utilisateurs et

l'environnement. Son développement contribue à notre

indépendance énergétique et au respect du protocole

de Kyoto.

3


la Géothermie

laGéothermie

économique

écologique

efficace

1

La terre : une chaudière naturelle

La Géothermie,

quelle énergie ?

Les éruptions volcaniques, les geysers, les sources chaudes nous donnent un aperçu de ce qui se

passe sous la croûte terrestre. Plongeons au cœur de la terre pour découvrir comment fonctionne

cette « planète-chaudière ».

De son centre à sa surface, le globe terrestre est constitué de trois enveloppes successives

à la température décroissante :

- Le noyau peut atteindre 4 300°C. Il est solide en son centre et liquide autour, il occupe 16 %

du volume total.

- Le manteau qui l'entoure représente plus de 80 % du volume du globe avec des températures

allant de 3 000°C à 1 000°C. D'une texture malléable vers le centre, il devient solide vers

la surface.

L'écorce ou croûte terrestre correspond à l'enveloppe superficielle. Son épaisseur varie de

5 à 20 Km en zone océanique et de 30 à 70 Km en zone continentale. Avec la partie solide du

manteau, elle constitue la lithosphère fragmentée en plusieurs plaques lithosphériques.

Celles-ci se déplacent lentement les unes par rapport aux autres. Des anomalies thermiques

importantes peuvent être rencontrées à la limite de ces plaques.

4

efficace

GÉOTHERMIE, NOM D'ORIGINE GRECQUE :

"GÊ" QUI VEUT DIRE TERRE ET

"THERMÉ" QUI SIGNIFIE LA CHALEUR.

écologique

S

Origine de la chaleur du sous-sol

Seule une petite partie de la chaleur dégagée par la

terre a pour origine le refroidissement du noyau ou

dissipation de l'énergie dite primitive. Cette énergie

accumulée dans la masse terrestre correspond à

l'énergie potentielle issue de la condensation de la

terre à son origine.

L'essentiel de la chaleur de la croûte terrestre provient

de la désintégration des éléments radioactifs contenus

dans les roches tels que l'uranium, le thorium et le

potassium. La fission des éléments radioactifs émet

une chaleur variable en fonction de la composition

chimique des roches.

économique


Une production de chaleur

mesurable

Le gradient géothermal désigne la valeur de

l'accroissement de température en fonction

de la profondeur.

Le gradient moyen est de l'ordre de 3,3°C par

100 m de profondeur. Les valeurs peuvent être

bien supérieures aux frontières des plaques

lithosphériques. Les zones continentales stables

aussi peuvent présenter un gradient élevé

comme au nord de l'Alsace où il peut atteindre

10°C/100 m.

Cette variation résulte d'un flux de chaleur

qui se dissipe à la surface terrestre. Le flux

moyen en France est de 0,1 W/m 2 soit 1600

fois inférieur au flux solaire.

5

1

efficace

La Géothermie,

la Géothermie

laGéothermie

écologique

Un stock stable et régulier à

exploiter

économique

quelle énergie ?

Les ressources géothermales reconnues

représentent 60 milliards de tep (tonne équivalent

pétrole). Si le flux géothermal est en

général trop faible pour être utilisé directement,

la quantité de chaleur stockée depuis des

millions d'années dans l'écorce terrestre est

considérable.

1 KM 3 DE GRANITE À 200°C REFROIDI DE 20°C PEUT FOURNIR UNE

PUISSANCE ÉLECTRIQUE DE 10 MW PENDANT 20 ANS SOIT 12 M tep.

Pour extraire cette chaleur du sous-sol, l'eau

contenue dans les formations géologiques

poreuses et fissurées (aquifères) est exploitée.

La chaleur peut aussi être extraite par

échange (pieux et sondes géothermiques,

injection d'eau en milieu fissuré).


la Géothermie

laGéothermie

économique

écologique

efficace

Le thermalisme

2

Dès les époques glaciaires, les régions volcaniques

ont constitué un pôle d'attraction pour l'espèce

humaine, des vestiges en attestent. Les premières

civilisations (3 500 ans avant Jésus-Christ)

appréciaient déjà les bains thermaux qui se

sont multipliés dans toutes les régions du

monde au cours des deux premiers millénaires.

Dès 1330 en France, des archives mentionnent

l'existence d'un réseau de distribution d'eau

géothermique à quelques maisons de la

source thermale de Chaudes-Aigues (Cantal)

considérée comme la plus chaude d'Europe

(82°C).

Une longue

histoire

La géothermie a accompagné l'homme dans son évolution. De tous temps, il a utilisé cette énergie

avant de l'exploiter de façon industrielle à la fin du XIX ème siècle.

6

Chaudes-Aigues (source du Par)

efficace

écologique

Vers une exploitation industrielle

Les progrès scientifiques et techniques du

19 ème siècle autorisent une utilisation industrielle

de la géothermie. Si auparavant, seule

la chaleur parvenant à la surface comme les

sources chaudes étaient exploitées, les capacités

de forages et la meilleure connaissance du

sous-sol permettent d’exploiter la chaleur en

profondeur.

En France, le premier forage profond est le

puits artésien de Grenelle à Paris, mis en service

en 1841 après huit années de travaux. Ce premier

captage dans la nappe, à 30°C des sables de

l'Albien, atteint une profondeur de 548 m.

économique


Dans la première partie du 20 ème siècle, les

applications industrielles de la géothermie

les plus recherchées sont la production

d'électricité dans les zones où des anomalies

thermiques ont été repérées (Italie, Est des

Etats-Unis, Nouvelle Zélande, Philippines …).

L'utilisation industrielle de la chaleur pour le

chauffage s'est développée un peu plus tard.

Le premier véritable chauffage urbain date de

1930 à Reykjavik, capitale de l'Islande chauffée

aujourd'hui en quasi-totalité par la géothermie.

Première opération française

C'est en 1964 que la première opération française

de chauffage géothermique voit le jour à

Paris. Il s'agit du chauffage et de la climatisation

de la Maison de la Radio. L'eau à 27°C est

prélevée dans la nappe des sables de

l'Albien, à 550 mètres de profondeur.

La deuxième opération significative, en Îlede-France,

a lieu en 1969 à Melun où un

forage est réalisé dans la nappe du Dogger

plus profonde que les sables de l'Albien.

L'eau de cet aquifère étant chargée en sel, la

technique du doublet (puits de production et

puits de réinjection) a été mise en œuvre

pour la première fois. Cette installation

fonctionne toujours et dessert aujourd’hui

plus de 5000 logements.

Le premier choc pétrolier de 1973 donne un

coup de pouce au développement des études

générales et à la cartographie de la ressource.

Entre 1982 et 1986, plus de 70 réalisations

voient le jour dans les bassins parisiens et

aquitains.

La baisse du coût des énergies fossiles et les

problèmes techniques liés à la corrosion et au

colmatage de certains puits ont conduit au

7

2

efficace

Une longue

la Géothermie

laGéothermie

écologique

histoire

ralentissement de cette pratique jusqu’à ce

que des solutions techniques soient apportées.

Aujourd'hui en Île-de-France, 33 installations

fonctionnent pour l'alimentation de 29

réseaux de chaleur.

économique


la Géothermie

laGéothermie

économique

écologique

efficace

3 Comment

ça marche ?

La mise en place d'une exploitation géothermale

sur un site est tributaire de trois facteurs :

- une source de chaleur correspondant soit au

flux thermique terrestre local, soit une intrusion

magmatique à très haute température proche

de la surface (5 à 10 km) ;

- un réservoir constitué par une formation

rocheuse poreuse ou fissurée, aussi appelé

aquifère car il permet la circulation de l'eau ;

- un fluide, sous forme de vapeur ou de

liquide selon la température et la pression,

qui sert à véhiculer la chaleur.

Si l'énergie de la terre stockée sous forme de chaleur est présente sous nos pieds, elle n'est pas

pour autant exploitable facilement partout. Seules des conditions géologiques favorables rendent

possible une utilisation géothermique rentable.

Conditions d'un gisement géothermique GÉOTHERMIE BASSE

ÉNERGIE AQUIFÈREK

8

Plusieurs types de gisements

géothermiques

Les gisements géothermiques peuvent être

classés selon plusieurs critères : le contexte

géologique, le niveau de température, le mode

d'exploitation, le type d'utilisation.

La classification la plus commune est celle du

Code Minier. Elle est fonction de la température :

- Géothermie haute énergie (T> 150°C)

Les gisements sont essentiellement rencontrés

dans les zones d'anomalies thermiques.

La température >150°C permet de transformer

directement la vapeur en électricité.

efficace

écologique

- Géothermie moyenne énergie (90°C


Mise en œuvre d'une ressource

géothermale

L'évaluation des ressources géothermales a

fait appel aux techniques de prospection

pétrolière auxquelles se sont ajoutées des

spécificités liées à la géothermie.

Les paramètres recherchés sont la température,

le débit, la pression du gisement. La reconnaissance

des gisements utilise les données

relatives à la géologie, la géochimie, la sismique,

la gravimétrie.

Quand une exploitation est décidée, plusieurs

modes de forages sont possibles.

DOUBLETS DE FORAGES

- Si l'eau qui sert de fluide caloporteur est

peu chargée en sels dissous (nappes de surface,

Albien, Néocomien), l'eau prélevée peut

être utilisée (réseau d'alimentation en eau

potable, eau industrielle), ou réinjectée, s'il

est nécessaire de maintenir le niveau piézométrique

de la nappe exploitée.

- Si l'eau est chargée en sels, deux forages

sont nécessaires, l’un pour le prélèvement,

l’autre pour la réinjection.

9

efficace

3 Comment

Puits verticaux Un puits droit, un puits dévié Puits déviés

la Géothermie

laGéothermie

écologique

ça marche ?

Exploitation de la géothermie

basse énergie

Pour obtenir un débit suffisant en surface,

plusieurs moyens sont utilisés en fonction de

la configuration locale :

- soit le débit est obtenu par artésianisme,

l'eau jaillit alors naturellement ;

- soit différents types de pompes sont installés

(turbopompes, pompes à arbre long, pompes

immergées, …).

Arrivée en surface, l'eau porteuse des calories

du sous-sol doit alors les restituer via un

échangeur placé entre le circuit géothermal

et le circuit de distribution de chaleur.

économique


la Géothermie

laGéothermie

écologique

efficace

GÉOLOGIE DU BASSIN PARISIEN

GÉOLOGIE DE LA FRANCE

4

s économique

Une ressource naturelle

de l’Île-de-France

Le bassin parisien est l'un des bassins sédimentaires qui bénéficie de conditions géologiques

favorables à l'exploitation de la géothermie.

Au cœur du bassin parisien, l'Île-de-France peut jouer de cet atout pour la diversification de ses

sources d'énergie.

10

La géologie de l'Île-de-France

Le sous-sol du bassin parisien dispose de couches sédimentaires en piles d'assiettes avec des aquifères

à différentes profondeurs.

- Nappes superficielles (< 100 m). La région Île-de-France possède de nombreuses nappes

aquifères constituées soit par des sables, des grès, du calcaire dont les températures se situent

entre 12 et 15°C. Les débits exploitables sont très variables d'un site à l'autre, mais peuvent

parfois dépasser 100 m 3/h. Le recours à une pompe à chaleur est alors indispensable pour relever

le niveau de température.

- Les sables de l'Albien les plus récemment déposés fournissent une température entre 25

et 30°C avec une productivité importante (débit de plus de 200 m 3/h). Leur bonne valorisation

thermique nécessite le recours à une pompe à chaleur. Une exploitation intensive à des fins

industrielles et pour l'alimentation en eau potable a fait baisser le niveau de la nappe (le

niveau piézométrique) et conduit à une restriction de son accès par les pouvoirs publics.

efficace

écologique

économique


DOGGER - CARTE DES TEMPÉRATURES

4

efficace

Une ressource naturelle

la Géothermie

laGéothermie

écologique

- Les sables du Néocomien, 150 m en moyenne en dessous

de l'Albien, offrent une eau entre 35°C et 50°C peu

minéralisée. A l'aplomb de Paris, cet aquifère se situe

à 750 m de profondeur (eau à 35°C) et peut atteindre

1100 m au centre du bassin (eau à 50°C). Une seule

application pour le chauffage, couplée à l'alimentation

en eau potable, existe à ce jour à Bruyères Le Châtel

(dans un établissement du CEA).

- Les calcaires du Lusitanien datent du Jurassique.

L'eau qu'ils véhiculent est à une température de 50°C

en moyenne avec une profondeur au centre du bassin

de 1500 m. Ils présentent un potentiel intéressant pour

l'instant inexploité.

- Les calcaires du Dogger datent du Jurassique moyen

(170 millions d'années). La température y varie entre

56 et 85 °C avec une minéralisation totale allant de

6,5g/l à 35g/l. La salinité de l’eau et la présence de

certains éléments chimiques comme les sulfures

induisent, pour l’exploitation géothermique, la mise

en place de dispositifs de protection contre la corrosion.

Le potentiel thermique de cet aquifère est exploité en

Île-de-France car sa localisation concorde bien avec

les zones urbanisées denses.

- Les grès du Trias (225 à 195 millions d'années). L'eau

qu'ils recèlent affiche des températures supérieures à

80°C. La salinité (supérieure à 80g/l) est élevée. La

réinjection dans cette structure argilo-gréseuse rend

l’exploitation de cette aquifère difficile.

11

économique

de l’Île-de-France


la Géothermie

laGéothermie

économique

écologique

efficace

5

Une énergie à part entière en Île-de-France

k

Les réseaux de chaleur

géothermiques franciliens

Suite au premier choc pétrolier qui a encouragé de nouvelles idées en France en matière d'énergie,

des collectivités ont misé sur la géothermie. Trente ans plus tard, cette énergie renouvelable,

naturelle et accessible, est toujours d'actualité.

12

SCHÉMA D’UNE OPÉRATION AU DOGGER EN ÎLE-DE-FRANCE Principe d’un chauffage urbain géothermique

efficace

écologique

économique


La première expérimentation date de 1969. Il s’agit du réseau de chaleur de

Melun utilisant la nappe du Dogger. Beaucoup d'autres ont suivi jusqu'en

1987. Certains ont été abandonnés suite à des difficultés concernant la corrosion

et le colmatage. Les efforts conjugués des centres de recherche, des exploitants

et des maîtres d’ouvrage ont permis de trouver des solutions permettant

une exploitation efficace. Ainsi, 33 opérations existent toujours. La géothermie

représente 10 % de l’énergie distribuée par les réseaux de chaleur en

Île-de-France et plus de 50 % en ce qui concerne le Val-de-Marne.

Boucle géothermale

Dans l'aquifère du Dogger, la chaleur du sous-sol est exploitée grâce à

deux forages (doublets) : un forage de production et un forage de réinjection.

Afin que la réinjection ne produise pas un refroidissement au niveau du

puits de production, elle est réalisée à une distance de l'ordre de 1200 m.

L'eau prélevée est extraite soit par artésianisme (jaillissement naturel),

soit par l'intermédiaire d'une pompe immergée.

Les débits exploités varient de 100 à 300 m 3 /h. Cela permet d'obtenir une

puissance thermique pouvant atteindre 12 MW et une fourniture d'énergie

de 60 000 MWh par an.

Les forages et les systèmes de pompage et d'échange de chaleur constituent

la boucle géothermale. Le fluide issu de l'aquifère circule uniquement

dans cette boucle.

Système de distribution

La chaleur de l'eau extraite du sous-sol est cédée à un réseau de distribution

de chaleur dit “géothermique” via un échangeur en titane. Elle est distribuée

à chaque immeuble par l'intermédiaire d'une sous-station qui joue le rôle

13

5

efficace

écologique

économique

Les réseaux de chaleur

géothermiques franciliens

la Géothermie

laGéothermie

de chaudière. Une meilleure valorisation de la chaleur d'origine géothermique

est obtenue lorsque les ensembles équipés de panneaux de sol sont mis

en cascade après les ensembles équipés de radiateurs.

échange thermique

Circuit géothermique

Boucle géothermale

- On nomme circuit géothermique le circuit dans lequel circule de l’eau de ville réchauffée

par échange avec le fluide géothermal.

- On nomme boucle géothermale le circuit dans lequel circule le fluide naturel issu du

réservoir (fluide géothermal).


la Géothermie

laGéothermie

économique

écologique

efficace

5

Application au chauffage urbain et à l'eau chaude

sanitaire

L'essentiel des opérations réalisées en Île-de-France concerne des

conversions d'immeubles existants qui, pour certains, utilisaient déjà un

réseau de chaleur alimenté par des énergies traditionnelles.

Une telle opération peut être envisagée dans des secteurs à forte concentration

de logements (au moins 3000 équivalent-logements dans un rayon

de moins de 3 à 4 km).

Les ensembles neufs construits dans le périmètre du réseau, s'ils sont

équipés d'émetteurs basses températures, peuvent être chauffés sur les

retours du réseau.

La fourniture d'eau chaude sanitaire est une application complémentaire

très intéressante de la géothermie. Elle contribue à l'utilisation permanente

de l'installation.

Mode de fonctionnement

Le principe des réseaux de chaleur géothermique consiste à obtenir la

température de retour la plus basse possible. Ainsi, les réseaux sont

généralement organisés en cascade de température (chauffage radiateur ->

planchers chauffants -> piscine ou serre ou préchauffage de l'eau sanitaire).

La géothermie n'assure que très rarement la totalité des besoins en chauffage

pour des raisons économiques (par exemple, avec 50 % de la puissance

thermique par -7°C, la géothermie couvre plus de 80 % des besoins).

Il est donc nécessaire de recourir à une énergie d'appoint pour les besoins

non couverts et à une énergie de secours en cas d'indisponibilité de la

ressource.

Les réseaux de chaleur

géothermiques franciliens

14

L'appoint et le secours sont en général gérés de manière centralisée à

partir de chaufferies (gaz, fioul ou plus récemment par des unités de

cogénération).

Pour optimiser l’exploitation des réseaux, une télégestion assure la

régulation des moyens de production (boucle géothermale et chaufferie

d'appoint) et de distribution de la chaleur en cascade. L'ensemble des

améliorations réalisées sur les réseaux a augmenté leur taux de valorisation

de la ressource.

Les installations de cogénération associées aux opérations de géothermie

permettent pendant les cinq mois d'hiver de produire de l'électricité revendue

à EDF et d'utiliser la chaleur résiduelle sur le réseau de chaleur.

Un bon dimensionnement est nécessaire pour que chaque énergie trouve sa

place.

efficace

Les pompes à chaleur (PAC) géothermiques

L'énergie du sous-sol peut être prélevée quel que soit son niveau de température.

La pompe à chaleur permet de transférer de la chaleur d'une source froide

vers un milieu à chauffer moyennant une faible dépense d'énergie. Le

rapport : énergie récupérée/énergie dépensée (COP : Coefficient de

Performance) est de 3 à 5.

écologique

économique


PAC GÉOTHERMIQUES À TRÈS BASSE ÉNERGIE

Parmi les pompes à chaleur géothermiques, se distinguent :

- Les pompes à chaleur sur aquifères peu profonds.

Cette filière est particulièrement bien adaptée pour les

immeubles du tertiaire jusqu'à 10 000 m 2 à la fois pour le

chauffage et la climatisation (exemples : Entrepôts des

Magasins Généraux de Paris et Collège des Bernardins à

Paris) ou pour les immeubles collectifs.

- Les pompes à chaleur par échange avec le sol.

Ce système est bien adapté pour les constructions neuves

(pavillons).

Il existe deux moyens de captage :

- Des capteurs horizontaux enfouis dans le sol entre 0,6 et

1,2 m. Il faut en général une surface équivalente à 1,5 fois

la surface à chauffer.

- Des capteurs verticaux pour lesquels l'échange se fait

par circulation d'eau glycolée dans un tube en U descendu

dans un ou deux forages. Le chauffage d'un pavillon de

100 m 2 peut être assuré par une sonde de 70 m de profondeur.

15

5

efficace

écologique

économique

Les réseaux de chaleur

géothermiques franciliens

la Géothermie

laGéothermie

PAC sur sous-sol

capteurs verticaux capteurs horizontaux

PAC sur eaux souterraines

Avec puits de réinjection Avec rejet en surface


la Géothermie

laGéothermie

économique

écologique

efficace

A

6

Une énergie

compétitive

Ressource locale à disposition, renouvelable et non polluante, la chaleur géothermique

réunit tous les atouts pour l'essor de son exploitation en Île-de-France.

Des performances énergétiques

La performance énergétique d'une opération de géothermie

est définie par son coefficient de performance (COP). Il correspond

au rapport du nombre de MWh géothermiques produits par

le nombre de kWh électriques nécessaires pour les produire.

Pour les opérations franciliennes utilisant le Dogger, le COP

moyen est de 20 avec une fourchette allant de 37 à 9.

Les valeurs les plus élevées sont atteintes par les opérations

fonctionnant en débit artésien.

Aujourd'hui, la géothermie permet de chauffer en Île-de-

France l'équivalent de 150 000 logements en produisant

1 373 000 MWh. Si ces immeubles étaient chauffés au fioul

domestique, cela équivaudrait à 130 000 tonnes de pétrole.

La fiabilité de ces installations est très bonne, elles affichent

un taux de disponibilité de 95 %.

Un prix de revient avantageux

L’énergie extraite du sous-sol est en soi peu coûteuse

puisque la ressource elle-même est gratuite et immédiatement

disponible. Cette application industrielle récente, restée

longtemps expérimentale, n'a pas bénéficié au départ du

recul nécessaire au développement de la filière.

Des améliorations techniques et de gestion ont permis de

rendre ce mode de chauffage économiquement intéressant

dans un environnement concurrentiel difficile. De plus, la

géothermie est pénalisée car elle ne bénéficie pas, comme

l'électricité ou le gaz, d'une TVA à 5,5 % mais à 19,6 %.

16

efficace

écologique

Dans le cadre de la politique énergétique nationale,

l'ADEME a mis en place dès 2000, une procédure d'aide

aux extensions des réseaux de chaleur utilisant des énergies

locales basée sur des tonnes de carbones évitées (400 €/t C

évitée). Le Conseil régional d’Île-de-France accompagne

cette procédure (200 €/t C évitée) pour les maîtres d'ouvrages

publics qui ont présenté un plan local de maîtrise de l'énergie

et de développement des énergies renouvelables sur leur

territoire ou patrimoine.

Fin 2004, ce sont 10 000 équivalent-logements supplémentaires

sur 19 sites qui ont été raccordés grâce à cette procédure.

économique


Une réglementation spécifique

En France, la chaleur géothermique est considérée comme

une substance minière et de ce fait est soumise au Code

Minier.

Les autorisations de recherche sont accordées par arrêté

préfectoral pour une durée de 3 ans. Une enquête publique est

réalisée ainsi qu'une consultation de différents services de

l'Etat et des collectivités concernées.

Le permis d'exploitation confère à son titulaire l'exclusivité

pendant 30 ans (extensible à 45 ans) de puiser la chaleur

dans un volume dit “volume d'exploitation”, pour lequel

est défini un périmètre de protection. Le volume d'exploitation

est la partie de l'horizon géologique d'où provient la chaleur

extraite. Il est défini par un périmètre et deux profondeurs

entre lesquelles se situe le captage de chaleur.

L'exploitant doit assurer un suivi technique : température,

pression, contrôle des tubages, suivi des phénomènes de

corrosion, analyse du fluide, rapport annuel.

Il doit veiller à la protection des eaux souterraines, de

l'environnement et de la sécurité des personnes et du public

avec l'obligation de réinjecter la totalité du fluide extrait du

réservoir (cas du Dogger), de protéger contre les nuisances de

voisinages (bruit, odeurs).

L'abandon d'une exploitation fait également l'objet d'une

procédure.

6

Des garanties pour couvrir les risques

géologiques

En 1981, un dispositif d'assurance a été mis en place par

les pouvoirs publics. Ce système de garanties financières

est destiné à couvrir le maître d'ouvrage contre les aléas

spécifiques de cette activité.

Ce fonds de mutualisation est appelé : Fonds de

Péréquation des Risques Géothermiques à Long Terme. Il

est abondé par l'Etat et par les cotisations des maîtres

d'ouvrages qui y souscrivent. Prévue initialement sur 15

ans, la garantie a été prolongée de 10 ans.

Les garanties portent sur les puits, les matériels et équipements

de la boucle géothermale, sur le débit et la température

du fluide géothermal.

La Société Auxiliaire de Financement (SAF Environnement),

mandataire de l’ADEME, intervient dans la gestion du fonds

de garantie à long terme pour les opérations de géothermie

basse énergie et du fonds Aquapac pour les pompes à chaleur

sur nappe peu profonde.

17

efficace

Une énergie

la Géothermie

laGéothermie

écologique

compétitive

économique


la Géothermie

laGéothermie

économique

écologique

efficace

7

Une énergie renouvelable

Les ressources énergétiques fossiles s'épuisent

et leur utilisation engendre le réchauffement

climatique. Les remèdes existent sous nos

pieds.

Le sous-sol représente un stock d'énergie

quasiment infini dont l'utilisation est sans

impact pour l'environnement.

En Île-de-France, les réseaux de chaleur

géothermique contribuent à l'amélioration de

l'environnement par une réduction de la pollution

atmosphérique régionale estimée à 1 %

(en particulier, les gaz à effet de serre).

Une énergie

de développement durable

La géothermie répond aux trois critères du développement durable :

environnement, économie et social.

U

18

Avec 130 000 tep fournies par an, le recours à la

géothermie évite :

- 700 000 t/an d'émissions de dioxyde de carbone

(co 2 ),

- 850 t/an d'oxydes et dioxydes d'azotes (no x ),

- 6 600 t/an de dioxyde de soufre (so 2 ),

- 150 t/an de poussières.

efficace

écologique

Une énergie locale porteuse

d'économie

La géothermie est une énergie à disposition.

Elle contribue à l'indépendance énergétique

de la France et donc à l'économie de devises.

Son exploitation crée des emplois locaux et

des recettes sans nuisance pour le voisinage

(pas de bruit, pas de transports). Son prix de

revient réel est actuellement très compétitif,

d’autant plus lorsque sont intégrées les

contraintes environnementales.

économique


Une énergie maîtrisée

Si l'Île-de-France compte 57 % des installations

géothermales nationales, elle apporte une

contribution énergétique et environnementale

d'environ 80 %.

Trente années d'expériences ont permis d'acquérir

un savoir-faire reconnu au-dede nos frontières.

Bien avant que cela devienne une priorité, le

développement de la géothermie répondait

déjà aux critères qu'encourage le développement

durable : le respect de l'environnement

(réduction des gaz à effet de serre), le progrès

social (création d'emplois locaux et approvisionnement

de logements sociaux), le

développement économique (énergie compétitive).

7

RÉPARTITIONS RÉGIONALES

CARACTÉRISTIQUES D’UNE INSTALLATION GÉOTHERMALE MOYENNE

19

efficace

Une énergie

de développement durable

la Géothermie

laGéothermie

écologique

économique


la Géothermie

laGéothermie 8

économique

écologique

efficace

CARTE DES OPÉRATIONS EXPLOITANT LE DOGGER EN ÎLE-DE-FRANCE

Où trouver

des réalisations ?

20

efficace

écologique

j

économique


Le site de Melun l'Almont

L'ancêtre de la géothermie du Dogger en

Île-de-France

Dès 1969, le forage d'un doublet démarre une

exploitation. La ville de Melun a confié l'affermage

pour l'exploitation à la Société Thermique de

l'Almont. Les puits initiaux, dont les tubages

étaient en acier, ont pu être remplacés récemment

par deux nouveaux puits dont l’un est constitué

de tubages en acier renforcés d'une colonne

intérieure en matériau composite (époxy armé de

fibres de verre).

Exploitation

Profondeur de la nappe : 1800 m

Nombre de forages : 2

Température en tête de puits : 72°C

Débit maximum avec pompe : 320 m 3 CARACTÉRISTIQUES

/h

Distribution de chaleur

Longueur du réseau : 12 km

Nombre de sous-stations : 35

Equivalent-logements : 5 500

Chaleur distribuée

Puissance totale installée : 40 MW

Production de chaleur annuelle : 70 000 MWh

(géothermie : 45 000 MWh ; cogénération : 17 000 MWh)

Taux de couverture géothermie + cogénération : 93 %

Energie économisée : 4 500 tep/an

SCHÉMA DE PRINCIPE

21

8

efficace

Où trouver

la Géothermie

laGéothermie

écologique

des réalisations ?

économique


la Géothermie

laGéothermie

économique

écologique

efficace

Le site de Meaux

8

L'ensemble géothermique de chauffage urbain

le plus important de France

Avec trois réseaux de distribution alimentés par

quatre doublets, la ville de Meaux s'est engagée

dans le développement de la géothermie depuis

1982. L'exploitation, gérée par un Syndicat Mixte

pour la Géothermie qui rassemble la Ville, le

Centre Hospitalier et l'office public d'HLM, a fait

l’objet d’une délégation de service public attribué

à la société CORIANCE-COFATHEC (filiale de Gaz

de France).

Exploitation

Profondeur moyenne de la nappe : 1 760 m

Nombre de doublets : 4

Température en tête de puits : 78°C (2), 75°C (1)

Débit artésien : de 202 à 377 m 3 /h

Débit avec pompe : de 250 à 600 m 3 CARACTÉRISTIQUES

/h

Distribution de chaleur

Longueur du réseau : 43 km

Nombre de sous-stations : 126

Equivalent-logements : environ 15 000

Chaleur distribuée

Puissance totale installée : 135 MW

Production de chaleur annuelle : 240 000 MWh

(géothermie : 80 000 MWh ; cogénération : 108 000 MWh)

Taux de couverture géothermie + cogénération : 95 %

Où trouver

des réalisations ?

22

SCHÉMA DES RÉSEAUX

efficace

écologique

économique

Chaufferie centralisée

(géothermie et fioul)

Chaufferies appoint ou secours

Centrales géothermiques

Stations de pompage

Circuits eau géothermique (eau propre)

Circuits eau géothermale (eau salée)

Forages déviés production

Forage dévié injection


Le site de Chevilly-Larue, L'Haÿles-Roses

Un développement performant en perpétuelle

évolution

Dès la mise en service, en 1985, de deux doublets

interconnectés, les communes de Chevilly-Larue

et l'Haÿ-les-Roses ont optimisé le réseau de chaleur

en pratiquant l'alimentation en cascade. Les

dernières extensions se sont dotées d'installations

de cogénération permettant en plus la revente

d'électricité à EDF. Le site bénéficie d'une gestion

mutualiste assurée par la SEMHACH, une Société

d'Economie Mixte associant les collectivités locales

et les utilisateurs.

La télégestion joue un rôle particulièrement

important dans l'optimisation du fonctionnement

du réseau.

Exploitation

Profondeur moyenne de la nappe : 1800 m

Nombre de doublets : 2

Température en tête de puits : 73°C / 75°C

Coefficient de Performance (COP) : 29/27

Débit avec pompe : 300 m 3 CARACTÉRISTIQUES

/h

Distribution de chaleur

Longueur du réseau : 20 km

Nombre de sous-stations : 126

Equivalent-logements : environ 19 200

(basse température : 6 000 ; moyenne température :

6 800 ; haute température : 6 600

Chaleur distribuée

Puissance totale installée : 170 MW

Production de chaleur annuelle : 122 000 MWh

(géothermie : 75 000 MWh ; cogénération : 45 000 MWh)

Taux de couverture géothermie + cogénération : 98 %

Rejets évités : 41 000 tonnes de CO2 par an

SCHÉMA DE PRINCIPE

23

8

efficace

Où trouver

la Géothermie

laGéothermie

écologique

des réalisations ?

économique


la Géothermie

laGéothermie

économique

écologique

efficace

8

Le site de Vaucresson

11 villas équipées de Pompes à Chaleur (PAC)

géothermales

Inaugurée en 2001, cette opération démontre que

la géothermie peut s'appliquer à tous types d'habitats.

Menée par un promoteur privé (Marignan Immobilier)

en partenariat avec l'ADEME et EDF, elle consiste

pour chaque maison à mettre en place deux sondes

géothermiques constituées de forages de 70 m

comprenant un tube en U dans lequel circule un

fluide caloporteur. Le fluide capte la chaleur du

sol et la transmet à la pompe à chaleur réversible

qui permet de chauffer ou rafraîchir le pavillon via

le plancher.

Le pavillon

Surface habitable : 188 m2 Planchers chauffants-rafraîchissants : rez de

Chaussée ; premier étage

Convecteurs électriques : 2ème CARACTÉRISTIQUES

étage

Eau chaude sanitaire ECS : 2 ballons de 200 l

Témpérature moyenne : 20°C

Bilan énergétique d'hiver 2002-2003

Compresseur : 43,1 %

ECS : 22,4 %

Divers : 33,3 %

Chauffage direct : 1,2 %

Coefficient de Performance (COP): 3

Efficacité frigorifique (EER) : 2,8

Où trouver

des réalisations ?

chauffage à basse température

par le plancher

24

pompe à chaleur

ballon tampon

efficace

écologique

sondes verticales exploitant la

chaleur terrestre

économique


PRINCIPALES OPÉRATIONS ET UTILISATIONS DE LA GÉOTHERMIE EN ÎLE-DE-FRANCE

8

efficace

Où trouver

la Géothermie

laGéothermie

écologique

des réalisations ?

économique

25


la Géothermie

laGéothermie

économique

écologique

efficace

B

9 Les perspectives

La géothermie repose sur des techniques aujourd'hui

éprouvées. Elle allie des qualités environnementales par

son absence d'impact polluant à des intérêts économiques

stratégiques pour l'indépendance nationale en matière de

fourniture énergétique. C'est un atout qui bénéficie à

l'ensemble des franciliens et en particulier aux logements

sociaux.

Les nouveaux enjeux en matière de développement durable

et protocoles internationaux pour le climat sont favorables

pour lancer de nouvelles opérations, après le ralentissement

constaté depuis les années 1990. La hausse du coût des

énergies fossiles comme le pétrole et la prise de conscience

progressive de l'épuisement annoncé de ces énergies

concourent à remettre la géothermie en première ligne.

Trente ans d'études, de réalisations et d'exploitation offrent

un remarquable terrain d'observations. Ce savoir-faire

augure, pour les futures opérations, un haut degré de fiabilité

et de rentabilité dès leur mise en service ainsi que des

prévisions de durée s’étendant sur plusieurs décennies.

L'ADEME, l'ARENE et le BRGM se sont regroupés pour étudier

les conditions de redémarrage de la filière. Ainsi, les données

relatives à la ressource ont été actualisées, les montages

juridiques et financiers les mieux adaptés ont été analysés

afin de proposer une politique nationale et régionale de la

géothermie à la hauteur des objectifs affichés.

Les mesures issues du Plan Climat et la Loi d'orientation sur

l'énergie devraient favoriser l'émergence d'une géothermie

de deuxième génération.

26

efficace

écologique

économique


ADRESSES UTILES

BIBLIOGRAPHIE

ADEME

Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie

Délégation régionale Île-de-France

6,8 rue Jean Jaurès - 92807 PUTEAUX Cedex

Tél : 01 49 01 45 47

www.ademe.fr/ile-de-france

La liste des Espaces Info Energie de l'ADEME est disponible

sur le site www.ademe.fr/ile-de-france

ARENE

Agence Régionale de l'Environnement et des Nouvelles Energies en Île-de-France

94 bis avenue de Suffren - 75015 PARIS

Tél : 01 53 85 61 75

www.areneidf.org

BRGM

Centre Scientifique et Technique

3 avenue Claude Guillemin - BP 6009 - 45060 ORLEANS cedex 2

Tél : 02 38 64 34 34

www.brgm.fr

DRIRE Île-de-France

10 rue Crillon - 75197 PARIS cedex 4

Tél 01 44 59 48 50

www.ile-de-france.drire.gouv.fr

SAF Environnement (Groupe Caisse des Dépôts et Consignations)

195 boulevard Saint-Germain - 75007 PARIS

Tél : 01 58 50 76 76

Site internet ADEME/BRGM

www.geothermie-perspectives.fr

La géothermie, une énergie exemplaire

Edition ADEME/BRGM - 2005

Les pompes à chaleur géothermique dans l'habitat individuel

Guide pratique ADEME - 2002

L'énergie géothermique

Edition ADEME - 1999

Philippe Laplaige - Jean Lemale

La géothermie, une énergie d'avenir

Edition ADEME/ARENE - 1998

Florence Jaudin - Jean Lemale

27

efficace

écologique

économique


la géothermie en île-de-france

Ce document a été réalisé par la Délégation

régionale Île-de-France de l'ademe.

comité de rédaction :

gérald ouzounian, jean lemale,

marion guérout

rédaction :

sylvie perrain, oïkéo

coordination de l’édition :

marion guérout

conception, réalisation :

aloha création - reims

crédits photos :

ademe - brgm ©Brgm im@gé

illustrations :

aloha création pour l'ademe

Impression sur papier recyclé certifié

éco-label européen.

juin 2005


en ile-de-france

Agence de l’Environnement

et de la Maîtrise de l’Energie

Délégation Régionale Ile-de-France

6/8, rue Jean Jaurès - 92807 Puteaux cedex

Tél 01 49 01 45 47 - Fax 01 49 00 06 84

www.ademe.fr/ile-de-france

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