La géothermie profonde en Alsace

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Un exemple d’exploitation pédagogique donné dans le cadre des olympiades de géosciences 2009

Vos compétences en géologie vous ont permis d’être recruté par un éditeur de revues de vulgarisation scientifique destinées à la jeunesse. Votre première mission au sein de la rédaction consiste à réaliser un article sur le projet expérimental de géothermie profonde du site de Soultz-sous-Forêts dans le Nord de l’Alsace, expliquant le choix du site, le principe du projet et ses particularités….

Vos investigations de terrain ont permis la récolte de quelques documents fournis par les géologues et les ingénieurs du projet et la prise de quelques notes.

A l’aide de vos notes (document 1) et des documents (documents 2 à 7), rédigez cet article. (Vous pouvez utiliser les documents pour illustrer vos propos.

Ou exploitation avec des questions :

1/ Quel est l’intérêt de faire de la géothermie profonde ?

2/ Pourquoi le site alsacien de Soultz-sous-Forêts a-t-il été choisi ? Quel(s) autres sites français pourrait-on également exploiter à l’avenir ?

3/ Comment peut-on expliquer l’importance du flux géothermique alsacien ?

4/ Détaillez le principe de la géothermie profonde et la spécificité du projet de Soultz-sous-Forêts

5/ Justifiez l’investissement actuel dans les recherches sur la géothermie profonde.

Document 1 : Projet Soultz – notes pour article :

-  Projet Soultz : essai d’une nouvelle forme de géothermie : principe EGS (Enhanced Geothermal System – système géothermal amélioré)

- Nouveauté ici : stimulation hydraulique (injection sous pression) de la perméabilité des fractures naturelles + fracturation des roches : permet circulation

- Circulation d’eau au travers d’un échangeur thermique naturel

- Théorie : si refroidissement de 20° C de 1 km³ de roche par circulation d’eau,  cela correspond à l’extraction d’une quantité de chaleur équivalente à la combustion de 1,275 millions de tonnes de pétrole.

- production électrique espérée ≈ 13 MW rendement de l’ordre de 13 %.

Document 2 : Puits de forage
Document 2 : Puits de forage
Document 3 : Carte européenne des températures à 5000m de profondeur
Document 3 : Carte européenne des températures à 5000m de profondeur
Document 4 : Carte des profondeurs du moho dans l’Est de la France Source : Géologie et géodynamique de la France J.Dercourt Ed. DUNOD
Document 4 : Carte des profondeurs du moho dans l’Est de la France. Source : Géologie et géodynamique de la France J.Dercourt Ed. DUNOD
Document 5 : Coupe W-E du fossé rhénan au niveau de Saverne Source : Géologie et géodynamique de la France J.Dercourt Ed. DUNOD
Document 5 : Coupe W-E du fossé rhénan au niveau de Saverne Source : Géologie et géodynamique de la France J.Dercourt Ed. DUNOD
Document 6 : Principe de la géothermie à Soultz :  Extraction de l’eau chaude du sous-sol par deux puits de production.  En surface, transformation par l’intermédiaire d’un échangeur thermique de l’eau chaude en vapeur pour entraîner une turbine productrice d’électricité.  Réinjection d’eau refroidie à 5000 m de profondeur par le puits central  Circulation d’eau dans les fractures et réchauffement au contact de la roche chaude (200°C) Source : http://www.soultz.net/fr/
Document 6 : Principe de la géothermie à Soultz :  Extraction de l’eau chaude du sous-sol par deux puits de production.  En surface, transformation par l’intermédiaire d’un échangeur thermique de l’eau chaude en vapeur pour entraîner une turbine productrice d’électricité.  Réinjection d’eau refroidie à 5000 m de profondeur par le puits central  Circulation d’eau dans les fractures et réchauffement au contact de la roche chaude (200°C) Source : http://www.soultz.net/fr/
Document 7 : Principe de la stimulation hydraulique EGS. Le sous-sol du site de Soultz-sous-Forêts est composé de roches naturellement fracturées en profondeur, piégeant l’eau de pluie. En circulant, l'eau géothermal déplace des particules sédimentaires qui colmatent plus ou moins les failles existantes. (figure n°1). Pour transformer ces roches en échangeur thermique et connecter les puits ou réservoir, il faut ré-ouvrir ces fractures. Cette opération, est réalisable par injection d'eau sous pression. L'eau fait légèrement coulisser les roches le long de ces fractures (voir figure n°2).  En relâchant la pression, les fractures ne sont plus parfaitement imbriquées, et laissent l'espace nécessaire pour faire circuler l'eau (voir figure n°3).  Source : http://www.soultz.net/fr/
Document 7 : Principe de la stimulation hydraulique EGS. Le sous-sol du site de Soultz-sous-Forêts est composé de roches naturellement fracturées en profondeur, piégeant l’eau de pluie. En circulant, l’eau géothermal déplace des particules sédimentaires qui colmatent plus ou moins les failles existantes. (figure n°1). Pour transformer ces roches en échangeur thermique et connecter les puits ou réservoir, il faut ré-ouvrir ces fractures. Cette opération, est réalisable par injection d’eau sous pression. L’eau fait légèrement coulisser les roches le long de ces fractures (voir figure n°2). En relâchant la pression, les fractures ne sont plus parfaitement imbriquées, et laissent l’espace nécessaire pour faire circuler l’eau (voir figure n°3). Source : http://www.soultz.net/fr/