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EGS

La géothermie du future : Enhanced Geothermal Systems

Il s'agit d'une géothermie profonde de conception nouvelle qui est en train de se développer de par le monde et qui permettra d'augmenter les capacités géothermiques mondiales de manière significative.
Le terme EGS signifie en anglais "Enhanced Geothermal System", en français "système géothermique stimulé".
Le principe est d'exploiter la chaleur des eaux contenues dans les roches naturellement fracturées. La température et la production de chaleur s'accroît avec la profondeur. La croûte terrestre contient un stock d'énergie considérable qui est rechargé en permanence par un flux thermique provenant de la chaleur interne de la Terre.

Notion de réservoirs géothermiques
À l'état naturel, un champ géothermique est défini par trois éléments clés : chaleur, fluide, et perméabilité. Le fluide présent peut être de l'eau, de la vapeur, ou un mélange des deux.
Le réservoir géothermique EGS est un volume très chaud de roches déjà fracturées et dont la perméabilité peut même être améliorée afin d'exploiter le fluide géothermique. Pour l'exploiter, il faut stimuler une boucle géothermale par pompage et injection. Ce processus permet également d'augmenter le volume des fractures naturelles créant une perméabilité plus grande pour exploiter commercialement les fluides géothermiques naturellement présents.


Concept de centrale géothermique profonde EGS / Hot Fractured Rocks. 
L'eau est pompée depuis un réservoir cristallin naturellement fracturé puis réinjectée

Historique
Le concept initial de Hot Dry Rock (roche chaude sèche) a été imaginé aux Etats-Unis dans les années 1970 au laboratoire de Los Alamos, dans un contexte de choc pétrolier.
L'hypothèse de départ était que les roches profondes cristallines (comme le granite) ne devaient pas être fracturées en raison des niveaux de pression à ces profondeurs. La proposition a donc été d'employer des techniques de fracturation hydraulique afin de créer un réservoir artificiel, injecter de l'eau "froide" dans un puits, la faire circuler dans les fractures naturellement chaudes afin que l'eau absorbe les calories, puis la pomper avec un second puits, distant de quelques centaines de mètres du premier. 
L'avantage annoncé du concept était d'avoir une exploitation et une production de chaleur et d'électricité sans émission de gaz, sans rejet dans l'atmosphère.

La première expérimentation de ce concept a été réalisé à Fenton Hill, au Nouveau Mexique, entre 1973 et 1979. Les conclusions de cette expérience ont invalidé l'hypothèse de départ. En effet, la roche cristalline à ces profondeurs avaient déjà des fractures naturelles. La fracturation a permis d'augmenter le volume de celles-ci et en a créé d'autres. Par ailleurs, il a été constaté qu'il n'était pas nécessaire d'ouvrir à nouveau ces fractures régulièrement, car celles-ci tenaient naturellement de par la nature des roches cristallines très dures.

Une autre expérience concluante : Soultz-sous-Forêt, de 1987 à aujourd'hui.
En parallèle des expériences continues des années 80 et 90 en Angleterre (Cornouailles, qui ont permis d'acquérir plus de connaissances sur le concept de base, sur la composition du socle granitique, la présence naturelle d'eau, et sur l'amélioration de l'instrumentation), un projet européen voyait le jour en Alsace, avec une coopération principalement Franco-Allemande.
L'Alsace n'a pas été choisie au hasard, elle est géologiquement connue depuis longtemps pour avoir des anomalies thermiques dans son sous-sol (découverte avec l'exploration pétrolière). Il s'agit d'un rift passif et d'un grand fossé d’effondrement (graben Rhénan). L'objectif final de cette expérience était la production d’électricité.

Les conclusions de cette expérience ont été :
    - que le socle était naturellement fracturé dans cette zone
    - que les fractures contenaient naturellement de l'eau, très saline, plus salée que l'eau de mer (donc impropre à la consommation)
    - que l'origine des anomalies thermiques était liée à cette présence d'eau et à sa convection naturelle entre différents étages du sous-sol
    - que la fracturation hydraulique n'était pas nécessaire pour augmenter le volume du réservoir
    - qu'une pression relativement faible était suffisante pour maintenir les fractures ouvertes et non colmatées (30 bars, et encore moins aujourd'hui)
    - que deux puits d'injection permettaient de diminuer la pression globale d'injection et les événements microsismiques.

L'ensemble de cette expérience a permis des avancées majeures dans la compréhension et la mise en oeuvre de centrales EGS, et ouvre désormais la voie à de nouveaux développements dans d'autres régions de France et du monde. Aujourd'hui, on compte environ une vingtaine de projets EGS dans le monde et trois centrales électriques en fonctionnement.