Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020
Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020 Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020
Des technologies compétitives au service du développement durable La géothermie profonde : prélever l’énergie à très grande profondeur (jusqu’à plus de 5 km) est un enjeu de recherche très important. Soultz-sous-Forêts (Bas-Rhin) constitue un site de démonstration qui mobilise un soutien international, notamment de l’université de Strasbourg et du Centre de recherche de Karlsruhe. Il importe d’y encourager une activité de recherche durable (thèses, exploitation des données, etc.) en consolidant le statut de TGIR (très grande infrastructure de recherche). La « feuille de route » publiée par l’AIE en juin 2011 souligne un potentiel mondial d’industrialisation et de déploiement considérable à horizon 2050. Le savoir-faire français est particulièrement reconnu sur la technologie EGS (Enhanced Geothermal Systems) et le pilote de Soultz-sous-Forêts fait aujourd’hui figure de pionnier à l’échelle mondiale. Un projet d’exploitation de l’énergie du sous-sol alsacien (à 2 500-3 000 m de profondeur) s’appuie en partie sur le savoir-faire acquis à Soultz-sous-Forêts : la centrale géothermique, qui délivrera une puissance de 24 MWth, a pour but d’alimenter en vapeur les procédés industriels du site du groupe Roquette à Beinheim et sa mise en service est prévue pour 2014. Porté par la société ECOGI (Exploitation de la chaleur d’origine géothermale pour l’industrie) créée par Roquette Frères, ES Géothermie (filiale à 100 % d’électricité de Strasbourg) et la Caisse des dépôts (CDC) 1 , ce projet a reçu un important soutien financier de la part de l’ADEME, de la région Alsace et de SAF Environnement (filiale de la CDC). Depuis peu, la géothermie connaît un nouvel essor en Europe. Ce renouveau résulte en particulier des politiques menées pour répondre au double défi de la crise énergétique et du changement climatique. Il se traduit notamment en France par des objectifs ambitieux fixés par le Grenelle de l’environnement et par le Plan de développement des énergies renouvelables, à savoir la multiplication par six de la production d’énergie issue de la géothermie. Il s’agit d’atteindre environ 1,3 million de tonnes équivalent pétrole (Mtep) en 2020 grâce au développement des réseaux de chaleur et à l’utilisation des pompes à chaleur géothermiques dans le résidentiel et le tertiaire. Il était également prévu que, dans les DOM, l’énergie géothermique participe aux efforts d’autonomie énergétique. Il s’agit à la fois de contribuer à atteindre l’objectif national de 23 % d’énergies renouvelables dans la consommation d’énergie à l’horizon 2020 et d’encourager l’émergence en France d’une filière industrielle créatrice d’emplois. Rappel des objectifs fixés en 2009 2006 2020 Pompes à chaleur géothermiques – ktep 90 570 Réseaux de chaleur (et autres usages directs) - ktep 130 500 Électricité outre-mer - ktep (équivalent énergie primaire) 17 105 GWh 78 475 MW 15 80 Sources : arrêté du 15 décembre 2009 relatif à la programmation pluriannuelle des investissements de production de chaleur - Plan d’action national en faveur des énergies renouvelables On peut distinguer cinq types de géothermie : − les puits canadiens ; (1) Site internet du groupe Roquette, rubrique actualités, 2011 : www.roquette.fr/2011-actualiteschimie-verte-microalgues-proteines/ecogi-lalliance-de-la-geothermie-et-de-lindustrie/. Centre d’analyse stratégique - 128 - Août 2012 www.strategie.gouv.fr
La géothermie − − la géothermie très basse énergie (températures inférieures à 20/30 °C, quelques mètres à plusieurs centaines de mètres de profondeur) qui fait appel à des pompes à chaleur ; la géothermie basse énergie (températures entre 30/40 °C et 90 °C, jusqu’à 2 000 m de profondeur environ) qui peut être valorisée directement sur un réseau de chaleur ; − la géothermie en zone volcanique ; − la géothermie profonde. 1 Les puits canadiens Le développement des bâtiments basse consommation (BBC) fait apparaître de nouvelles technologies ou remet au goût du jour des technologies anciennes. Certaines peuvent être perçues comme emblématiques des nouvelles manières de construire mais cette assimilation dans l’imaginaire collectif ne signifie pas forcément qu’elles prendront une part significative sur le marché. Les puits canadiens font clairement partie de ces technologies emblématiques, en particulier parce qu’ils semblent répondre de manière « intégrée » aux besoins de confort hiver et été. Reste à savoir si les puits canadiens pourront devenir une technologie largement répandue. Le puits canadien sert à récupérer la chaleur (en hiver) ou le froid (en été) stockés dans le sol. Il permet de disposer d’une quantité de chaleur ou de froid sans utiliser de machine pour en produire. La seule consommation d’énergie – non négligeable – est celle des ventilateurs qui font transiter l’air par le puits. Elle est liée à la perte de charge des réseaux ainsi qu’au débit d’air, qui en fonctionnement d’été doit être largement supérieur aux débits d’hygiène. Le puits canadien doit être placé en amont de l’air introduit dans le bâtiment. Pour obtenir une bonne répartition de l’air dans les pièces, il devra donc être accompagné d’un réseau de soufflage qui complétera le réseau d’extraction d’air. Un des freins au développement des puits canadiens est l’existence de produits alternatifs assurant pour partie les mêmes fonctions. C’est le cas des pompes à chaleur réversibles avec diffuseurs basse température pour le confort d’été et d’hiver ou, dans le logement, de la ventilation double flux avec échangeur comme moyen de maîtriser le confort d’hiver. En été, le puits canadien permet de rafraîchir le bâtiment, ce que ne permet pas le système double flux quand la température extérieure est forte (la nuit, la température de l’air extérieur peut être du même niveau qu’avec le puits canadien, voire inférieure). Un autre concurrent en développement est le puits canadien « hydraulique » (réseau hydraulique dans le sol relié à un échangeur sur air intérieur), qui sur le même principe permet d’éviter les contraintes liées à la qualité de l’air intérieur. Toutefois, plusieurs facteurs peuvent améliorer la diffusion de cette technologie : − en maison individuelle : le développement de cette technologie au-delà d’un cercle de convaincus par les aspects « naturels » du produit passe par l’implication d’acteurs ayant des réseaux de vente importants que ce soient les industriels ou les constructeurs de maisons individuelles ; Centre d’analyse stratégique - 129 - Août 2012 www.strategie.gouv.fr
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la géothermie basse énergie (températures entre 30/40 °C et 90 °C, jusqu’à<br />
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1 Les puits canadiens<br />
Le développement des bâtiments basse consommation (BBC) fait apparaître de<br />
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Le puits canadien sert à récupérer la chaleur (en hiver) ou le froid (en été) stockés<br />
dans le sol. Il permet de disposer d’une quantité de chaleur ou de froid sans utiliser de<br />
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charge des réseaux ainsi qu’au débit d’air, qui en fonctionnement d’été doit être<br />
largement supérieur aux débits d’hygiène. Le puits canadien doit être placé en amont<br />
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pièces, il devra donc être accompagné d’un réseau de soufflage qui complétera le<br />
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Un des freins au développement des puits canadiens est l’existence de produits<br />
alternatifs assurant pour partie les mêmes fonctions. C’est le cas des pompes à<br />
chaleur réversibles avec diffuseurs basse température pour le confort d’été et d’hiver<br />
ou, dans le logement, de la ventilation double flux avec échangeur comme moyen de<br />
maîtriser le confort d’hiver. En été, le puits canadien permet de rafraîchir le bâtiment,<br />
ce que ne permet pas le système double flux quand la température extérieure est forte<br />
(la nuit, la température de l’air extérieur peut être du même niveau qu’avec le puits<br />
canadien, voire inférieure). Un autre concurrent en développement est le puits<br />
canadien « hydraulique » (réseau hydraulique dans le sol relié à un échangeur sur air<br />
intérieur), qui sur le même principe permet d’éviter les contraintes liées à la qualité de<br />
l’air intérieur.<br />
Toutefois, plusieurs facteurs peuvent améliorer la diffusion de cette technologie :<br />
− en maison individuelle : le développement de cette technologie au-delà d’un cercle<br />
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d’acteurs ayant des réseaux de vente importants que ce soient les industriels ou<br />
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