Géothermie profonde : le site pilote de Soultz-sous-Forêts

Après vingt-deux années de recherches et de travaux, grâce à la contribution de scientifiques, énergéticiens, institutionnels et entreprises de France, d’Allemagne et d’autres pays voisins, le site pilote en géothermie profonde de Soultz-sous-Forêts (Bas-Rhin) produit 1,5 Mwe - une quantité qui suffit à alimenter un village de 1.500 habitants - grâce à la chaleur de l’eau pompée à 5.000 mètres de profondeur.

Cette eau est réinjectée dans le sous-sol après utilisation, dans un cycle permanent, sans incidence sur l’environnement. Il s’agit donc d’une énergie propre, disponible, renouvelable et durable, représentant une alternative à la production de vapeur obtenue en brûlant les énergies fossiles.

D'autres centrales géothermales seront conçues et construites pour la production d’énergie, avec des puissances de l'ordre de 20 à 30 MW thermiques ou 3 à 5 MW électriques. Ce scénario est réalisable en Europe, le long de fossés d’effondrement comme le graben (fossé tectonique d'effondrement) rhénan. Ce ruban de 30 km est l’un des sites privilégiés de la géothermie haute énergie, du fait de la composition de son sous-sol, riche de roches fracturées.

À Soultz-sous-Forêts, les roches sont fracturées naturellement, un avantage majeur puisque l’eau est collectée en utilisant les failles naturelles du sous-sol. Mais il a fallu "détartrer" les failles colmatées par les temps géologiques et créer une boucle de circulation dans le ventre de la terre pour faire remonter l’eau chaude en surface où une centrale électrique capte ses calories.

À Soultz-sous-Forêts, l’eau est pompée en grande profondeur, à 5.000 mètres sous terre, où elle se charge de calories en circulant dans les fractures existantes des roches chaudes, qui sont environ à 200 °C. Elle remonte ensuite en surface, avec une température qui avoisine les 180°C. Elle passe par un système d’échangeurs de chaleur pour y libérer ses calories avant de rejoindre son milieu d’origine par l’intermédiaire du puits d’injection pour se recharger en calories. Là, elle se réchauffe au contact des roches avant d’être à nouveau aspirée quelques jours ou quelques mois plus tard.

Le premier circuit a un débit de 120 m³ par heure. En passant par le système d’échangeurs de chaleur, l’eau géothermale cède ses calories à un fluide de travail (isobutane) qui va se transformer en vapeur sèche et entraîner une turbine, couplée à un générateur. Ce premier parcours s’effectue en circuit fermé, appelé circuit primaire. À la sortie de la turbine, le gaz détendu va passer dans un aérocondenseur pour y être refroidi. Il sera ensuite redirigé dans le système d’échangeurs de chaleur pour y reprendre des calories de l’eau géothermale et ainsi de suite. Ce second circuit est appelé boucle secondaire. Il récupère les calories (du circuit primaire) à l’aide d’un échangeur et libère de l'énergie en alimentant une turbine radiale qui fait tourner un alternateur. C’est ce dernier qui produit l'électricité.

Le projet pilote européen de Soultz-sous-Forêts a été initié en 1987 par un groupe de partenaires scientifiques français (BRGM, CNRS et École des Mines de Paris) et allemands. Depuis 1997, son pilotage est assuré par le Groupement européen d’intérêt économique Exploitation Minière de la Chaleur, créé par Électricité de Strasbourg et Pfalzwerke, son homologue allemand du Palatinat. En 1999, EDF a intégré le Groupement en lui apportant son expertise. Fin 2006, deux autres partenaires les ont rejoints : l’énergéticien allemand EnBW - EDF en est l’actionnaire industriel - et la société Evonik, elle aussi allemande et spécialisée dans les services énergétiques.