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Recherche de sources géothermiques en région parisienne

La géothermie est une source d’énergie propre particulièrement intéressante. Elle est utilisée à grande échelle dans des pays comme l’Islande ou la Nouvelle Zélande.

Géothermie en Islande

 Géothermie en Nouvelle Zélande (Photos: C. Grandpey)

 Cette émergie existe dans notre pays mais elle est beaucoup plus localisée. Dans le Cantal, Chaudes-Aigues est un des berceaux de la géothermie. Les eaux chaudes chauffent les habitations et alimentent les thermes depuis le 16ème siècle.

 

La source du Par à Chaudes-Aigues a un débit de 18 m3/heure. L’eau sort à une température de 81 à 82,5°C. C’est la plus chaude de France métropolitaine. (Photo : C. Grandpey)

La géothermie représente un moyen efficace pour se chauffer l’hiver tout en réduisant notre dépendance au gaz ou à l’électricité. Mais cette ressource reste encore peu exploitée en France.

Pour favoriser le développement de nouveaux projets, trois camions vibreurs sillonnent les routes d’Île-de-France pendant la nuit, depuis plusieurs semaines. Leur mission est de cartographier le sous-sol pour identifier les réserves d’eau chaude dans le cadre de l’opération « Geoscan ».

Camio-vibreur en Ile-de-France (Crédit photo: Boris Hallier / Radio France)

Concrètement, le camion s’installe sur sa plaque vibrante et la met en action pendant huit heures. Des vibrations se produisent tous les dix mètres pendant 40 secondes, jusqu’au bout de la nuit.

En un mois, les opérateurs sont en mesure de collecter des données sur plus de 280 km, dans une centaine de communes. Un géophysicien explique que « les vibrations qui sont émises par ce camion vont se propager dans le sous-sol et chaque fois qu’on a un changement de roche, il y a une partie de cette vibration qui va remonter à la surface comme un écho. C’est un peu comme une échographie.» Cet écho est enregistré par les capteurs placés en surface et les données permettent ensuite d’obtenir des images du sous-sol.

Avec cette opération, les géologues espèrent identifier de nouvelles sources géothermiques dans l’ouest et le sud de l’Île-de-France. Elles se trouvent à différentes profondeurs, entre 500 mètres et 3 000 mètres de profondeur pendant la dernière campagne de recherche.

L’enjeu est important à l’heure de la décarbonation et de la souveraineté énergétique. En effet, il est intéressant de tirer le maximum d’énergie d’une nappe d’eau à 1 500 mètres de profondeur, avec une température entre 50 et 65 degrés.

En France, 59 réseaux de chaleur urbains sont alimentés par la géothermie profonde. L’Île-de-France reste la principale région où la géothermie profonde est utilisée avec 54 installations et près d’un million de Franciliens qui en bénéficient. Cela permet d’éviter l’émission de 400 000 tonnes de CO2 par an par rapport à une chaufferie au gaz. L’objectif est maintenant de doubler voire tripler le nombre de projets.

Source : France Info.

Ce n’est pas la première fois que des camions vibreurs sont utilisés à des fins géologiques. Dans une note publiée le 23 avril 2023, j’expliquais qu’à Hawaii, dans le cadre d’un projet d’imagerie du sommet du Kilauea, des ondes sismiques envoyées à travers le sol sont utilisées pour générer des images du sous-sol. Ces minuscules signaux sismiques sont générés par un véhicule, appelé Vibroseis. Des nodes captent les signaux ainsi créés. Le temps mis par les signaux pour les atteindre , ainsi que leur comportement, sont des paramètres importants car les ondes sismiques se déplacent différemment selon que les matériaux qu’elles traversent sont solides ou semi-solides, ou du magma en fusion.

Vous trouverez l’article dans son intégralité en cliquant sur ce lien :

https://claudegrandpeyvolcansetglaciers.com/2023/04/23/campagne-dimagerie-au-sommet-du-kilauea-hawaii-imagery-campaign-at-the-summit-of-kilauea-hawaii/

 

Camion-vibreur à Hawaii (Crédit photo: USGS)

Islande : éruption et géothermie // Iceland : eruption and geothermal energy

Le Met Office islandais indique qu’aucune activité éruptive n’a été observée lors d’un survol du site éruptif à l’aide d’un drone le 9 février 2024 à midi. Cela laisse supposer que l’éruption est en phase terminale. Les séismes d’origine volcanique ne sont plus détectés par les capteurs sismiques. Les données publiées par le Met Office islandais montrent qu’environ 15 millions de mètres cubes de lave ont été émis au cours des sept premières heures de l’éruption du 8 février 2024. C’est supérieur au volume de magma estimé sous le secteur de Svartsengi quelques jours avant le début de l’événement. Cela signifie que le débit moyen de lave au cours des sept premières heures de l’éruption était d’environ 600 m3 par seconde. Une image radar satellite obtenue le 8 février a montré un affaissement de surface de 10 cm dans la région de Svartsengi,

L’éruption du 8 février a montré la dépendance de l’Islande à l’énergie géothermique pour l’eau chaude et l’électricité. Si le réseau électrique a été épargné, la lave a recouvert la canalisation de Njarðvíkur qui achemine l’eau chaude de la centrale géothermique de Svartsengi vers les villes du Suðurnes : Vogar, Reykjanesbær, Garður, Sandgerði et Grindavík. L’événement a provoqué une panne d’eau chaude dans tout le Suðurnes. Des travaux ont immédiatement débuté pour installer une conduite d’eau auxiliaire afin de rétablir l’eau chaude. En attendant la fin des travaux, les habitants de cette région et les structures essentielles comme les maisons de retraite ont reçu en urgence d’autres moyens de chauffage.
Pour faire face à la panne d’eau chaude, de nombreux habitants ont fait la queue pour acheter des radiateurs électriques, des réservoirs de gaz et d’autres appareils de chauffage. Plusieurs écoles de la ont été fermées et l’aéroport international de Keflavík a également été privé d’eau chaude. Toutefois, les vols n’ont pas été affectés.
Il était prévu que la distribution d’eau chaude soit rétablie en cours ou en fin de journée le 9 février. ​

Source : Met Office, Iceland Review.

Le 8 février au soir, l’éruption montrait déjà des signes de déclin (Image webcam)

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The Icelandic Met Office says that no eruptive activity was observed in a drone-flight over the eruptive site carried out at noonon February 9th, 2024. This suggests that the eruption is ending. Volcanic tremor is no longer being detected on seismic sensors. Data released by the Icelandic Met Office shows that about 15 million cubic meters  of lava flowed in the first seven hours of the eruption on February 8th, 2024. This is higher than the estimated volume of magma beneath the Svartsengi region a few days before the start of the event. This means that the average magma flow during the first seven hours of the eruption was about 600 m3 per second. A satellite radar image released on February 8th  showed surface subsidence of 10 cm in the Svartsengi area,

The February 8th eruption has shown Iceland’s dependence on geothermal energy for hot water and electricity. If the electric network was spared, lava flowed over and breached the Njarðvíkur conduit, a pipeline that transports hot water from the Svartsengi geothermal power plant to the towns in Suðurnes: Vogar, Reykjanesbær, Garður, Sandgerði, and Grindavík. The event caused a hot water outage across Suðurnes. Efforts have been made to establish an auxiliary water pipeline to restore hot water, with residents and critical facilities like nursing homes that received emergency heaters in the meantime.

In response to the hot-water outage, many residents waited in long lines to buy electric radiators, gas tanks, and heater fans. Several schools in the area were closed, and the Keflavík International Airport was likewise without hot water. However, flights were not affected.

There was optimism that the pipeline would be able to start supplying hot water later today or this evening.

Source : Met Office, Iceland Review.

Islande : la géothermie au cœur d’un volcan // Iceland : geothermy at the heart of a volcano

Des chercheurs et des scientifiques ont élaboré un projet visant à repousser les limites de l’énergie renouvelable en forant au cœur de la chambre magmatique d’un volcan. Initié en 2014, l’ambitieux projet, baptisé Krafla Magma Testbed (KMT), vise à exploiter la chambre magmatique du Krafla, dans le nord de l’Islande, d’ici 2026.

Pour mener le projet à son terme, KMT recherche un financement de 100 millions de dollars et prévoit de commencer les forages d’ici 2027. KMT est une alliance internationale qui vise à réaliser « la première entreprise de recherche sur le magma pour effectuer des études et des expériences de pointe ». Le projet est porté par des scientifiques et des ingénieurs de 38 instituts de recherche et entreprises de onze pays dont les Etats-Unis, le Royaume-Uni et la France. Si elle réussit, cette stratégie permettra une production d’énergie géothermique sans précédent et ouvrira la voie à une alimentation énergétique illimitée dans toute l’Islande.
Le Krafla présente une caldeira volcanique d’une dizaine de kilomètres de diamètre et une zone de fissures de 90 kilomètres de long. Le volcan est l’un des systèmes géothermiques les plus étudiés. C’est le site de la première centrale géothermique du pays.

La chambre magmatique du Krafla se trouve à une profondeur relativement faible, entre 1,5 et 3 km seulement sous la surface, avec des températures atteignant 1 300°C. Elle  a attiré l’attention de manière tout à fait inattendue en 2009 lors d’un projet de forage géothermique pour le compte de la société Landsvirkjun. Un trépan a rencontré par hasard une poche magmatique près du Krafla, à 2,1 km de profondeur. L’incident n’a pas provoqué d’éruption volcanique, ce qui montre qu’un forage directement dans le magma peut être effectué en toute sécurité. A des kilomètres sous terre, la roche atteint des températures si extrêmes que les fluides rencontrés sont dits « supercritiques », c’est-à-dire au comportement intermédiaire entre l’état liquide et gazeux. L’énergie produite y est cinq à dix fois plus importante qu’avec un puits conventionnel. Lors de l’accident de 2009, la vapeur remontant à la surface a atteint 450°C. Deux puits supercritiques suffiraient pour atteindre la puissance de 60 mégawatts, ce que génère la centrale actuellement avec 18 puits conventionnels.
Le financement de 100 millions de dollars permettra d’accélérer l’avancement de ce projet grâce à l’acquisition des équipements de forage les plus performants, capables de résister à des températures extrêmement élevées. KMT a également l’intention de déployer un ensemble de capteurs haute technologie pour surveiller en permanence différents paramètres du magma, notamment sa température. L’équipe KMT s’est fixé un calendrier ambitieux, visant à exploiter la chambre magmatique du Krafla d’ici 2026.
D’un coût de 25 millions de dollars, la première phase de forage prévoit plusieurs trous d’exploration autour  du magma. Le forage, maintenu ouvert, permettra ensuite d’atteindre le magma et de prélever des échantillons. Grâce à cette exploration directe, les scientifiques de KMT espèrent améliorer leur compréhension du magma et de ses propriétés. KMT prévoit de procéder ensuite à un deuxième forage pour examiner la faisabilité de l’exploitation de l’énergie géothermique.
L’énergie géothermique est utilisée en Islande depuis plusieurs années grâce à un processus qui suppose des forages dans des régions dont le sous-sol est à haute température afin d’exploiter la chaleur naturelle de la Terre. La chaleur en provenance de l’intérieur de la Terre chauffe l’eau des réservoirs souterrains et la transforme en vapeur. Cette vapeur est ensuite canalisée à l’aide d’une tuyauterie vers des turbines reliées à des générateurs qui convertissent l’énergie en électricité. En Islande, cette stratégie s’est avérée efficace pour produire de l’électricité et répondre à une grande partie des besoins énergétiques de la population.

Avec la réussite du projet, l’Islande anticipe un bouleversement de son paysage énergétique. Le projet KMT pourrait non seulement transformer la production d’énergie en Islande, mais aussi servir de modèle pour d’autres régions volcaniques à travers le monde, tant sur terre qu’en mer.
Source  : Interesting Engineering.
Remarque personnelle : le projet KMT est ambitieux, mais il ne devra pas oublier que le Krafla est un volcan actif dont les éruptions peuvent être très spectaculaires. Le choix des emplacements des forages et des infrastructures devra se faire avec le plus grand soin pour éviter leur destruction par un accès de colère du volcan.

Photos: C. Grandpey

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Researchers and scientists have worked out a project to transform the renewable energy landscape by drilling into the heart of a volcano’s magma chamber. Initiated in 2014, the ambitious Krafla Magma Testbed (KMT) project aims to tap into the magma chamber of Krafla in northern Iceland by 2026.

To make this vision a reality, KMT is actively seeking 100 million dollars in funding, with plans to begin drilling by 2027. KMT is an international initiative that seeks to construct the « world’s first magma research facility for advanced studies and experiments. » The project is led by scientists and engineers from 38 research institutes and companies from eleven countries including the United States, the United Kingdom and France. If successful, this strategy would allow for unparalleled geothermal energy output, opening the path to provide a limitless energy supply to houses across Iceland.

Krafla evinces a volcanic caldera with a diameter of around ten kilometers and a 90-kilometer-long fissure zone. It is recognized as one of the most extensively studied geothermal systems. It is the site of the country´s first geothermal power station.

Krafla’s magma chamber is located at a relatively short depth of only 1.5 – 3 km below the surface, with temperatures reaching 1,300°C.

The shallow depth of Krafla’s magma chamber gained attention unexpectedly in 2009 during a geothermal drilling project for the Iceland energy company Landsvirkjun. The project unexpectedly encountered a magma chamber near the Krafla volcano, at a depth of 2.1 km. The fact that the crew was not immediately faced with a volcanic eruption provided reassuring evidence that drilling into magma could be done safely. Kilometers underground, the rock reaches temperatures so extreme that the fluids encountered are called « supercritical », that is to say with intermediate behavior between the liquid and gaseous state. The energy produced there is five to ten times greater than in a conventional well. During the 2009 accident, the steam rising to the surface reached 450°C. Two supercritical wells would be enough to reach the power of 60 megawatts that the plant currently generates with 18 conventional wells.

The 100-million-dollar funding will expedite the advancement of this project by enabling the acquisition of advanced drilling equipment capable of withstanding higher temperatures.  KMT also intends to deploy a set of high-tech sensors to continually monitor different magma parameters, including temperature.

The first phase of drilling should be carried out by 2026 or 2027. Costing $25 million, it includes several exploration holes around and below the magma. The drilling, kept open, will make it possible to reach the magma and take samples.

The first borehole is likely to be drilled by either 2026 or 2027. Through this direct exploration, KMT scientists aim to enhance their understanding of magma and its properties. Following this, KMT plans to drill a second borehole to examine the feasibility of harnessing geothermal energy.

Geothermal energy has been utilized in Iceland for several years through a process that involves drilling into hot underground regions to tap into the Earth’s natural heat. The heat from the Earth’s interior causes water in these underground reservoirs to become hot and turn into steam. This steam is then channeled to drive turbines connected to generators, converting the energy into electricity. In Iceland, this strategy has proven effective in producing power and meeting a large amount of the country’s energy requirements.

As the project unfolds, Iceland anticipates a revolutionary shift in its energy landscape, harnessing the power of volcanoes to provide a renewable and sustainable source of electricity for homes and industries. The KMT project could not only transform energy production in Iceland, but also serve as a model for other volcanic regions around the world, both on land and at sea.

Source : Interesting Engineering.

Personal note: the KMT project is ambitious, but it should not forget that Krafla is an active volcano whose eruptions can be very spectacular. The choice of drilling and infrastructure locations should be made with the greatest care to avoid their destruction by the volcano’s anger.

Larderello (Italie), paradis de la géothermie

Il y a quelques jours, les vacances d’été étant terminées avec la rentrée des classes, j’en ai profité pour faire un saut d’une dizaine de jours en Toscane. Il fait encore beau à cette époque de l’année et les invasions touristiques de l’été ont laissé place à des groupes de plus petite taille. A côté des sites traditionnels de Pise, Florence et Sienne, j’avais l’intention de faire une halte à Larderello, bien connue pour sa production d’énergie géothermique.
La commune d’un millier d’habitants est située sur les ‘Collines Métallifères’ à 390 mètres d’altitude. C’est une agglomération rapportée qui appartient en grande partie à ENEL, la principale compagnie d’électricité en Italie.

Un premier puits de forage a atteint 4093 mètres de profondeur le 3 décembre 1979. Depuis cette époque, de nombreux autres forages ont été effectués, si bien qu’aujourd’hui la géothermie fournit 25% de l’électricité en Toscane et 2% de l’électricité en Italie.

Quand on arrive à Larderello, on découvre des collines parcourues par de très nombreux tuyaux qui brillent au soleil et la ville est dominée par deux tours de refroidissement liées à la production de l’énergie.

 

Larderello est située au centre de la « Valle del Diavolo », ainsi appelée en raison de son paysage ponctué d’évents boracifères, avec les colonnes caractéristiques de vapeurs blanches. Elle étaient déjà connues à l’époque de Dante Alighieri et lui auraient inspiré certains paysages de l’Enfer.
La France est un peu présente car Larderello qui tire son nom de François Jacques de Larderel, un industriel de Livourne, mais d’origine française, qui, vers 1827, perfectionna l’extraction de l’acide borique. Une conséquence de cette extraction a été une déforestation provoquée par l’utilisation croissante du bois pour permettre à Larderel d’exploiter directement la vapeur naturelle afin d’évaporer l’eau pour obtenir de l’acide borique.
Après son développement suite à la création de l’usine boracifère de Larderel, Larderello est devenue la première centrale au monde pour l’exploitation de l’énergie géothermique à des fins de production d’électricité. Des puits furent creusés à partir de 1931 pour alimenter une production plus importante et c’est en 1937 que furent construites les premières tours de refroidissement. Par la suite, ENEL a construit une centrale électrique qui, en captant directement la vapeur du sol, la canalise vers des turbines reliées à des alternateurs.
À ce jour, il existe 34 centrales électriques alimentées par de la vapeur endogène prélevée directement dans le sous-sol grâce à des puits similaires aux puits de pétrole, pour une puissance totale installée proche du gigawatt ; l’usine de production la plus puissante est celle de Valle Secolo, composée de deux groupes de 60 MWe chacun.
A Larderello, le Musée de la Géothermie raconte l’histoire de la géothermie en illustrant les recherches et les techniques de forage à l’aide de maquettes. On explique au visiteur cette activité industrielle liée à la chaleur de la terre. Il est particulièrement intéressant d’assister à une démonstration du soffione – le souffleur – une bouche de vapeur désaffectée, mais dont la puissance de sortie et le bruit donnent une bonne idée de la pression. Il est d’ailleurs demandé aux visiteurs de rester à une cinquantaine de mètres, par pitié pour leurs oreilles.

 

A proximité de Larderello, en bordure de la bourgade de Sasso Pisano, il est possible d’observer des manifestations géothermiques naturelles. Pour cela, il faut escalader une colline, parfois emprunter des marches, pour observer des fumerolles, de petites marmites de boue ou d’eau chaude, et même de petits geysers. J’ai personnellement beaucoup apprécié cette visite. La température des fumerolles est très variable selon les endroits et oscille globalement entre 45 et 85°C. Attention ! Je déconseille cette visite par forte chaleur estivale.

 

Dans des bourgades comme Sasso Pisano, les maisons sont chauffées grâce à la géothermie. Les habitants m’ont expliqué que le coût est beaucoup plus faible que l’électricité obtenue par les centrales conventionnelles. La géothermie explique aussi l’absence de panneaux photovoltaïques ou d’éoliennes dans la région. Ces dernières gâcheraient forcément le paysage de la Toscane qui est superbe.

Photos: C. Grandpey