Comment le secteur géothermique prend son envol aux Pays-Bas

Un article détaillé d'EnergiePodium.nl explique en détail comment le secteur de l'énergie géothermique aux Pays-Bas prend son envol... sur un bon départ.

Une initiative de la société de négoce de gaz GasTerra aux Pays-Bas, energiepodium.nl a publié un article plutôt intéressant sur l'énergie géothermique aux Pays-Bas.

L'article décrit comment, il existe aujourd'hui une vingtaine d'installations géothermiques en activité aux Pays-Bas, presque toutes en horticulture sous serre. Mais avec l'ambition du gouvernement de construire des réseaux de chaleur pour chauffer les habitations grâce à la géothermie, des centaines de ces puits devront être ajoutés dans les décennies à venir.

L'article fournit des détails sur l'approche du démarrage du secteur dans le pays.

Parallèlement au Congrès européen de l'énergie géothermique qui s'est tenu à La Haye en juin 2019, une visite de terrain a conduit à une plate-forme de forage sur un site de projet du nouveau centre d'innovation TNO pour le secteur géothermique. "Avec cette installation de recherche à grande échelle, vous pouvez tester directement le fonctionnement de nouvelles choses sur le terrain et économiser beaucoup de temps et d'argent", explique le chef de projet Gert-Jan Heerens au groupe de spécialistes de la chaleur géothermique qui visitent le Well Innovation and Heat Open Innovation Center dans le cadre de cette visite sur le terrain.

Le centre d'essais, donc Heerens, comprend des installations permettant de réaliser toutes sortes d'essais mécaniques et hydrauliques sous haute pression et température. « Ici, tout est question de dimensionnement », assure-t-il à ses visiteurs internationaux. Surtout pour les petites entreprises qui souhaitent tester une nouvelle invention sur un véritable plancher de forage ou dans le sous-sol, le nouveau centre de recherche est une solution, explique-t-il. "Cela comble une lacune pour ces entrepreneurs. Normalement, ils n'ont pas accès à une véritable plate-forme de forage pour effectuer de tels tests, car les propriétaires craignent que cela n'entrave leur propre fonctionnement. "

Heerens compare l'énergie géothermique aux Pays-Bas à l'énergie éolienne offshore lorsque ce secteur en était à ses balbutiements il y a une dizaine d'années : ses coûts doivent être réduits de trente ou quarante pour cent si l'énergie géothermique dans l'environnement bâti doit devenir une alternative commerciale à la chaleur fossile. De nouveaux matériaux et des concepts de forage adaptés et des structures de puits doivent également rendre l'extraction de la chaleur géothermique plus adaptée à une utilisation dans les zones résidentielles. "Il doit être plus compact, efficace et moins nuisible pour l'environnement, mais sûr." Comme exemples d'innovations sur lesquelles le secteur travaille, il mentionne des tiges de forage en plastique au lieu d'acier, des foreuses plus petites et des capteurs qui rendent le processus de forage plus prévisible et réduisent le risque de fuites souterraines.

Frank Schoof, président de la plateforme géothermique, qui rassemble toutes les parties impliquées dans l'énergie géothermique, reconnaît l'importance de l'innovation : "Beaucoup a déjà été réalisé par les entreprises d'énergie géothermique, mais il y a encore beaucoup de place pour l'amélioration de l'énergie géothermique aux Pays-Bas et moins chère. Donc ce centre de recherche est certainement un atout." Mais la politique doit aussi soutenir la chaleur géothermique, souligne-t-il. Financièrement, ce soutien est désormais là, note-t-il, se référant également à la lettre géothermique que le ministre Wiebes a envoyée à la Chambre des représentants en mars. "Mais les politiques doivent encore créer plus de soutien localement et convaincre les habitants que par rapport aux alternatives, les risques de la chaleur géothermique sont acceptables. Et surtout : que les réseaux de chauffage dans certains quartiers sont moins chers que les solutions individuelles."

En 2050, environ la moitié des foyers du pays seront connectés au chauffage urbain et peut-être que la moitié de la chaleur viendra dans ces réseaux géothermiques, note Schoof, en partie sur la base de l'accord sur le climat conclu fin juin. Pour réaliser cette transition, toutes les municipalités doivent avoir élaboré un plan de chauffage par quartier en 2021. Energie Beheer Nederland (EBN), qui reçoit une mission légale au nom de l'État avec la lettre de Wiebes à la Chambre des représentants pour le développement de la chaleur géothermique, mènera des recherches sismiques pour une grande partie du pays avec TNO. Sous le nom de SCAN (Campagne sismique pour l'énergie géothermique aux Pays-Bas), il est déterminé où le sous-sol néerlandais peut se prêter au développement de la chaleur géothermique. Parce que dans les zones où le pétrole et le gaz n'ont jamais été forés, la carte de notre pays montre encore beaucoup de points blancs. "Quatre-vingt pour cent de la demande de chaleur aux Pays-Bas se situe dans des zones où la connaissance du sous-sol est faible ou nulle", a déclaré le plan directeur de l'énergie géothermique que Platform Geothermal Energy a publié l'année dernière avec EBN, Stichting Warmtenetwerk et DAGO, l'organisation sectorielle des opérateurs géothermiques aux Pays-Bas (voir la carte, partagée ci-dessus).

Schoof explique qu'en raison du grand nombre de clients requis, les réseaux de chaleur ne sont une option que pour les zones densément bâties. Peut-être à l'exception des centres-villes historiques, car la construction de caloducs épais y nécessite de nombreux travaux de démolition et d'excavation. Selon lui, donc, les maisons des années 1920-30 dans les quartiers plus récents sont particulièrement adaptées aux zones urbaines. Même pour certaines maisons neuves de zéro mètre, le chauffage urbain peut être une option : "En plus de la chaleur qu'elles génèrent elles-mêmes, ces maisons ont certainement aussi besoin de molécules supplémentaires en hiver rigoureux, par exemple d'un réseau de chaleur avec la chaleur géothermique comme charge de base".

Leyweg Geothermal Energy (HAL) à La Haye est un projet géothermique tel que l'approvisionnement en chaleur de base dans un réseau de chaleur existant. Le projet de La Haye Sud-Ouest, qui est une relance d'un doublet géothermique (un puits de production et un puits d'injection) foré en 2010, est indiqué par Schoof, qui devrait « s'emballer » en début d'année prochaine. Pour la réalisation de cette première centrale géothermique de centre-ville à La Haye et aux Pays-Bas, HAL travaille en étroite collaboration avec la municipalité, Eneco et Uniper (anciennement E.ON). Avec le potentiel élevé de l'énergie géothermique en Hollande méridionale, l'intention est que le Hofstad ait au moins dix autres centrales géothermiques dans les années à venir.

D'autres projets de chaleur géothermique dans les zones urbaines qui sont dans les starting-blocks sont le projet de recherche Lean (Low cost Exploration And deriskiNg ou jeux géothermiques) de Warmtebron Utrecht et le Delft Geothermal Project (DAP, une initiative de TU Delft). Mais d'autres villes du pays élaborent également des projets de chauffage urbain alimenté par la chaleur géothermique, comme Amsterdam, Rotterdam et Nimègue. Pour le projet de recherche Lean, un forage d'essai dans la zone entre Utrecht-Zuid et Nieuwegein est prévu pour le second semestre 2020. La longue phase de pré-forage concerne, entre autres, le sous-sol géologique du Domstad. Et Lean anticipe l'investigation sismique d'EBN/TNO. Les initiateurs doivent donc d'abord procéder eux-mêmes à une analyse des rares données existantes de ce sous-sol.

"Ce n'est qu'après le forage d'essai que nous savons vraiment s'il existe un potentiel de chaleur géothermique pour le réseau de chaleur d'Utrecht", ajoute Jan Brandts, responsable de la géothermie chez Engie aux Pays-Bas. L'entreprise d'énergie et de technologie est l'un des partenaires de Lean, avec TNO, Eneco (client de la chaleur), l'Université d'Utrecht et Huisman Geo, entre autres, qui réaliseront également le forage. Selon la taille du réservoir d'eau chaude qui devrait se trouver à trois kilomètres de profondeur, il y aura au maximum six doubles dans la zone (voir encadré). En plus de Lean, Warmtebron Utrecht a également un projet de recherche : Gold, qui étudie la possibilité d'une chaleur géothermique ultra-profonde pour la zone du parc scientifique d'Utrecht et le parc de bureaux Rijnsweerd.

EBN est également partenaire de Lean et de DAP sur une base volontaire, avec une participation financière de quarante pour cent dans les deux consortiums. En autorisant l'entreprise publique à participer aux projets de chaleur géothermique en prenant des risques, Wiebes souhaite rendre le financement de ces projets attrayant pour les banques et les investisseurs institutionnels. Le ministre a réservé cinquante millions d'euros à la participation aux projets de l'entreprise publique pour une durée de cinq ans. La modification de la loi sur les mines nécessaire pour réglementer le rôle de l'énergie géothermique d'EBN est prévue pour le milieu de l'année prochaine, s'attend à Eveline Rosendaal, responsable du programme géothermique d'EBN.

Les Pays-Bas comptent aujourd'hui une vingtaine de doubles géothermiques, presque tous en horticulture sous serre. Schoof de la Plateforme Géothermie indique que pour réaliser l'ambition du cabinet, il faut vite devenir plus, 175 en 2030 et plusieurs centaines en 2050. Si le SCAN a mieux cartographié le sous-sol du pays, plus vite les bons choix sont faits. Dans ce contexte également, TNO a réalisé une étude internationale pour EBN sur la relation entre les projets de chaleur géothermique et la sismicité. Cette étude montre que la structure du sous-sol néerlandais est particulièrement adaptée à l'extraction de la chaleur géothermique, souligne Rosendaal. "L'extraction sûre et responsable de la chaleur géothermique est possible dans de nombreux endroits aux Pays-Bas. Naturellement, nous effectuons des recherches supplémentaires sur les risques potentiels pour chaque projet. La sécurité est une priorité ici. "L'étude est maintenant au ministère des Affaires économiques, où elle sera prise en compte dans les futurs choix politiques. Rosendaal souligne que la décision de forer ou non n'appartient pas à EBN mais au ministère. « EBN s'engage à bien expliquer avec le secteur ce qu'implique exactement l'extraction de chaleur géothermique. Parce que l'inconnu rend le mal-aimé. »

"L'extraction de chaleur géothermique est une exploitation minière et cela est intrinsèquement incertain. Mais vous ne devriez pas exagérer cette incertitude ", convient Schoof. Selon lui, ce serait bien s'il y avait un fonds de dommages, pour surmonter la résistance des propriétaires à la chaleur géothermique. "Le risque que la géothermie cause des dommages aux habitations est extrêmement faible. Mais supposons que cela se produise une fois, il est bon que les propriétaires sachent qu'ils peuvent se tourner vers un tel fonds d'indemnisation. Un tel régime est actuellement à l'étude dans le secteur."

Schoof s'attend également à ce que SCAN s'étende aux zones où les sociétés d'extraction d'eau ne souhaitent pas forer pour l'énergie géothermique en raison du risque de pollution des eaux souterraines. "Bien sûr, le forage n'est pas autorisé dans les zones de captage d'eau. C'est et reste le cas. Le fait que le forage n'est pas non plus autorisé dans les zones de protection autour de ces zones reste le même. Mais il y a des zones encore plus vastes où l'eau peut être extraite à l'avenir. Des consultations ont actuellement lieu dans différentes provinces sur ces zones sur la façon dont vous pouvez les désigner afin que l'extraction future de l'eau puisse fusionner de manière bonne et sûre avec les emplacements géothermiques. ainsi que la conception, la réduction des risques de fuite et l'amélioration de la surveillance.

Avec l'attention croissante portée à l'énergie géothermique, de nouveaux matériaux et techniques sont à l'honneur. Un exemple de ceci est bien casing, casing dans le jargon professionnel. Ce n'est pas en acier comme d'habitude, mais en matériau composite. Sur le stand Huisman Geo au Congrès européen de la géothermie à La Haye, un tel manchon de tuyau en plastique a attiré beaucoup d'attention. Les attentes concernant l'utilisation d'un tubage en plastique lors du forage d'eau chaude (salée) dans le sous-sol profond sont donc élevées. Sans corrosion, moins entartrants (précipitations minérales) et plus légers que l'acier - ce qui permet de travailler avec des robinets plus petits et des appareils de forage plus compacts - ils permettent de réaliser des économies substantielles sur les coûts d'exploitation et d'investissement. "Une technologie très intéressante pour le secteur", conclut Jan Brandts van Engie. Néanmoins, il ne s'attend pas à ce qu'il soit déjà utilisé lors des forages d'essai du projet de recherche Lean, dont Huisman et Engie sont partenaires. Parce que les boîtiers en plastique doivent encore faire leurs preuves dans l'énergie géothermique néerlandaise. « Il y a déjà suffisamment de risques associés à un tel premier forage, quels que soient les défis technologiques. Mais il se pourrait bien que nous les utilisions plus tard dans le projet.

Brandts énumère les trois innovations qui sont utilisées dans le forage d'essai Lean :

Chez Huisman Geo, Remco van Ee, responsable du développement commercial et technologique, explique plus en détail le forage d'essai Lean comme un processus de forage contrôlé (Rotary Steerable System - RSS) en combinaison avec le « forage de tubage » (la tige de forage est également un coffrage de puits) et le forage à pression contrôlée (forage sous pression géré - MPD). "Toutes sont des techniques éprouvées du secteur pétrolier et gazier que nous avons adaptées et abordables en matière d'énergie géothermique."

Le forage de tubage pourra également être effectué à l'avenir avec des tubes de tubage en plastique, prédit Van Ee. Il mentionne une construction de puits à parois multiples avec un coffrage en acier conventionnel et un tuyau intérieur composite comme première application d'un tubage de puits en plastique. "En plus des avantages de l'absence de corrosion et de la réduction de l'entartrage, un tel tube dans un tube offre une protection à double paroi, ce qui est certainement un avantage supplémentaire dans les zones d'eau potable." L'objectif de Huisman Geo est d'utiliser toutes ces différentes techniques – forage de casing, RSS , MPD et casing composite – pour les réunir sur une plate-forme de forage dédiée à la chaleur géothermique. Van Ee s'attend à ce que cette plate-forme géothermique dédiée hautement automatisée ("moins d'hommes sur le sol de forage") et facile à déplacer soit opérationnelle dans environ trois ans.

En plus de Lean, Warmtebron enquête sur Utrecht avec diverses parties, telles que l'Université d'Utrecht et l'UMC Utrecht captant la chaleur à une profondeur de quatre à dix kilomètres. Brandts van Engie, qui fait également partie de ce projet de recherche Gold, s'attend à ce que celui-ci ne soit pas achevé avant 2022-23 au plus tôt. "Pour l'énergie géothermique ultra profonde (UDG), il faut trouver beaucoup plus, pas seulement sur la situation sismique. Exploiter de telles profondeurs nécessite également une conception de forage complètement différente. Parce que vous devrez faire face à d'autres roches que celles auxquelles nous sommes habitués avec l'énergie géothermique aux Pays-Bas. "L'étude sismique pour ce projet utilise SCAN d'EBN. Car avec ce programme, les possibilités d'UDG sont également cartographiées pour l'ensemble des Pays-Bas, dans le cadre du Green Deal Ultra Deep Geothermal Energy.

Source : Podium Énergie