Le stockage souterrain de chaleur, moyen pour innover et accroitre le potentiel de la géothermie

Dans le numéro 27 de sa revue semestrielle Géosciences consacré aux solutions du sous-sol pour la transition énergétique, le BRGM, organisme de référence dans le domaine des sciences de la Terre, met naturellement au centre des sujets traités l'énergie décabonnée et non intermittente qu'est la géothermie, ainsi que les actions qu'il mène pour la développer et la promouvoir.

La géothermie est déjà utilisée partout autour de nous et elle présente un réel potentiel de production de chaleur renouvelable et de réduction des émissions des gaz à effet de serre. Dans ce contexte, le BRGM participe au coup d'accélérateur donné à la géothermie de surface et profonde par le gouvernement dans le cadre de la mise en oeuvre d'un plan de soutien lancé en février dernier.

L'innovation est également de mise au BRGM avec de nouvelles technologies d'exploitation de l'énergie du sous-sol. Parmi les autres sources d’énergie propres incontournables pour la réussite de la transition énergétique, le stockage souterrain de chaleur apparait de plus en plus pertinent tant sur le plan environnemental que financier grâce notamment à sa grande souplesse d’utilisation indique le BRGM dans son article "le stockage de chaleur : l’une des énergies propres idéales de demain ?".

Différentes technologies de stockage de chaleur

Le stockage de chaleur permet déjà, en stockant le chaud et le froid, de mieux faire coïncider l’offre d’énergie avec la demande et de valoriser la chaleur fatale produite indirectement via divers process industriels et non récupérée.

Plusieurs technologies permettent de stocker de l’énergie thermique en sous-sol. Les technologies les plus communes sont :

• Le stockage en aquifère : l’eau souterraine, pompée puis réchauffée est alors réinjectée par un puits ou un groupe de puits. L’inversion du sens de circulation du fluide permet de récupérer la chaleur stockée ;
• Le stockage en champ des sondes géothermiques verticales : ce système mobilise un volume de sol ou de roche pour stocker l'énergie thermique via des dizaines de sondes géothermiques verticales espacées de quelques mètres et profondes de quelques dizaines de mètres ;
• Le stockage en excavation : l'eau chaude est stockée dans de très grandes excavations recouvertes d’une bâche étanche. Les côtés et le fond sont recouverts d'un géotextile en polymère et toutes les faces sont thermiquement isolées ;
• Le stockage en mine, qui utilise l'eau de mines fermées et inondées comme moyen de stockage.

Innover pour augmenter encore le potentiel de la géothermie

L'innovation sur laquelle travaille le BRGM porte sur la capacité de la géothermie à permettre de stocker dans le sous-sol la chaleur de haute température (supérieure à 40 ou 60 °C).

Des démonstrateurs ont ainsi été étudiés et développés dans le cadre de projets d'envergure tels que Geothermica Heatstore.

Ce projet a visé à améliorer l'efficacité globale des systèmes couplés en combinant le solaire thermique et le stockage géologique de la chaleur. Son principal objectif était de réduire les coûts et les risques, et d'optimiser les performances des technologies de stockage souterrain d'énergie thermique à haute température (~ 25 à ~ 90 ° C).

Il s'est appuyé sur un réseau de six démonstrateurs en France, aux Pays-Bas, en Belgique, en Allemagne et en Suisse. Plusieurs systèmes énergétiques intégrant une stockage de chaleur souterrain et/ou une exploitation géothermique conventionnelle ont ainsi été développés dans le cadre du projet. Le retour d’expérience acquis sur les démonstrateurs a été compilé en un guide de bonnes pratiques.

En savoir plus

Lire l'intégralité de l'article issu du Géosciences n° 27

Lire notre présentation du projet Geothermica Heatstore