Une étude de l'Institut Fraunhofer pour les infrastructures énergétiques et la géothermie (IEG) montre que la réutilisation des puits de gaz naturel peut être rentable.
L’énergie géothermique est une source d’énergie fiable, locale et durable qui peut être utilisée presque partout en Allemagne. Le principal facteur de coût de l’énergie géothermique est le coût d’investissement du forage pour extraire l’énergie géothermique à des profondeurs de plusieurs kilomètres. Il est donc judicieux d’utiliser les investissements existants, tels que le forage de puits dans des gisements de gaz naturel épuisés, pour extraire de l’énergie géothermique.
« Convertir les infrastructures de combustibles fossiles en sources d'énergie vertes est une idée fascinante, surtout si l'on considère le nombre de puits de pétrole et de gaz inactifs dans le bassin nord-allemand », déclare le Dr Nora Koltzer de Fraunhofer IEG, auteur principal de l'étude actuelle. « Pour que l’idée fonctionne, il est toutefois important de prendre en compte les différences spécifiques entre le forage géothermique et le forage au gaz naturel et les sources d’énergie géothermiques et gazières. »
Le gaz vecteur d'énergie chimique diffère énormément dans sa densité énergétique de la forme d'énergie physique qu'est l'énergie géothermique. Cela signifie que le transport de chaleur n’est rentable qu’à proximité immédiate de la source d’énergie. Malgré ces limitations, l'avantage financier du puits existant rend certaines utilisations envisageables. Les municipalités qui possèdent d'anciens puits de gaz ou de pétrole sur leur territoire devraient envisager cette utilisation dans leur planification thermique. Cela s’appliquera à de nombreuses communes, notamment dans le bassin nord-allemand avec ses nombreux gisements de gaz naturel.
Koltzer et son équipe ont étudié deux anciens puits de gaz naturel d'ExxonMobil Production Deutschland GmbH en Basse-Saxe, qui représentaient deux contextes géologiques typiques : une stratification géologique peu profonde et un diapir de sel ascendant, un gisement de sel typique. Les profondeurs de forage sont de 2,8 km et 4,3 km, où les températures sont respectivement de 114°C et 139°C. Pour créer un nouveau forage géothermique de cette taille, il faut actuellement s'attendre à des coûts d'environ un million d'euros par kilomètre. Koltzer a converti les deux forages développés en modèles informatiques détaillés, simulé l'installation de diverses sondes géothermiques profondes coaxiales courantes et estimé les performances thermiques sur une durée de vie de 30 ans. Les capacités d'extraction de chaleur calculées varient en moyenne de 200 à 400 kW. Les valeurs maximales allaient jusqu'à 600 kW. La performance dépend notamment de la profondeur utilisable du forage et de la température du retour du réseau de chauffage.
L'équipe a également cartographié la demande spécifique de chaleur à proximité des forages, simulé des réseaux de chaleur adaptés et calculé les coûts de production de chaleur. Les coûts de production de la chaleur sont comparables à ceux d’autres sources d’énergie renouvelables telles que la biomasse et – en fonction de la distance entre la source et le consommateur – également compétitifs avec les prix actuels du gaz naturel. La distance entre la source et le consommateur ne doit pas être supérieure à 3 à 5 km afin de minimiser les coûts de canalisation et d'éviter les pertes de chaleur du milieu de transport, l'eau. De plus, il est important de générer de la chaleur à une température supérieure à 60 °C pour garantir qu'aucune technologie supplémentaire telle que des pompes à chaleur ne soit nécessaire pour l'utilisateur final. Les puits revêtus d'un tuyau d'un diamètre de 7 pouces (17,78 cm) jusqu'à une profondeur de plusieurs kilomètres offrent de bonnes conditions. Les sondes sont plus efficaces lorsque la conductivité thermique de la roche environnante ne descend pas en dessous de 3 W/(m*K) et que l'on vise un fonctionnement à charge de base avec des durées de fonctionnement de plus de 8.000 XNUMX heures par an.
Cette étude montre donc le potentiel écologique et économique des ressources géothermiques disponibles dans les puits déjà installés. Une sonde géothermique profonde peut être installée sur n’importe quel site de forage inutilisé. La condition préalable est que le puits soit encore parfaitement intact et que son exploitation ne présente aucun risque géologique ou lié au forage. Il s'agirait d'une source de chaleur précieuse pour les besoins de base des réseaux de chauffage urbain ou des grands consommateurs individuels tels que les hôpitaux, les installations industrielles ou les piscines. Les plans de chauffage municipaux et industriels devraient toujours surveiller et examiner la conversion des anciennes sources de gaz naturel et de pétrole.
Les grandes plates-formes de forage peuvent facilement atteindre des profondeurs de plusieurs kilomètres, mais sont coûteuses. L’équipement d’anciens puits de gaz naturel avec des sondes géothermiques et leur conversion en énergie géothermique peuvent fournir une énergie verte peu coûteuse.
publication originale
Koltzer, N., Schoenherr, J., Sporleder, M. et al. Réutilisation des puits inactifs du bassin nord-allemand comme échangeurs de chaleur géothermiques profonds. Geothermal Energy 12, 35 (2024). https://doi.org/10.1186/s40517-024-00315-4
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