GEOPUMP
Programme : Aide aux projets de recherche, développement ou innovation
Mots-clés : Energie
Contexte : Plusieurs opérateurs français (ES, Lithium de France, Georhin, ...) ambitionnent de développer des projets de géothermie profonde (2-5 km) dans le Fossé Rhénan pour la production de chaleur et/ou d'électricité, et de lithium. Le bénéfice environnemental de tels projets est évident. Ils permettront de réduire l'usage des énergies fossiles et donc les émissions de gaz CO2 dans l'atmosphère La rentabilité de ces projets dépend en partie de la fiabilité des pompes de production à exploiter des fluides à haute température (jusqu'à 215°C) et hyper-salés (salinité totale : 100g/l). En Bavière, de nombreux projets géothermiques similaires sont mis à l’épreuve faute d’équipements de pompage fiables au-delà de 180°C. Il y a donc un réel besoin de nouveaux matériels en Europe de l’Ouest où près d’une centaine de puits sont équipés de pompes de production (Allemagne, Pays-Bas, Danemark, Italie, Islande). Il en est de même en Turquie où le développement rapide de la géothermie se heurte à la présence de fluides riches en gaz, impliquant aux nouveaux projets de s’orienter vers des boucles géothermales pressurisées nécessitant des pompes de production pour éviter le dégazage et le rejet à l’atmosphère de quantité importante de gaz CO2. Actuellement, la technologie de pompage qui est privilégiée pour équiper les puits géothermiques de production exploitant des fluides à température supérieure à 150°C est celle des pompes à arbre long ou LSP. Toutefois, de par ses coûts d’investissement, d’installation et de maintenance, cet équipement impacte fortement la rentabilité des exploitations de géothermie profonde. De plus, il s’agit de matériels étrangers. La finalité industrielle du projet GEOPUMP est de concevoir un groupe électropompe submersible (ESP) qui sera commercialisé comme produit adapté à la géothermie profonde haute température. Ce produit devra offrir la même fiabilité que les pompes à arbre long mais être de mise en œuvre plus simple et avoir un coût moindre. Ce groupe électropompe submersible haute température est développé sur la base d’une technologie française existante de pompe à moteur « à rotor noyé », apportée par le partenaire Optimex.
Description : Un groupement pluridisciplinaire associant un fabricant de pompe (Optimex), des opérateurs géothermiques (Electricité de Strasbourg Géothermie, Georhin (ex Fonroche Géothermie), un bureau d’études en géothermie (CFG) et un organisme scientifique UPPA (Université de Pau et des Pays de l’Adour) s’était constitué en 2018 dans le but de développer un prototype de groupe électropompe submersible capable d’exploiter des fluides géothermaux hyper-salés et ayant des températures jusqu’à 215°C, avec un débit de l’ordre de 300-350 m3/h, une HMT de 500 m et une installation dans les puits entre 500 et 600 m de profondeur. Ce groupe électropompe submersible haute température a été développé sur la base d’une technologie française existante de pompe à moteur « à rotor noyé », apportée par le partenaire Optimex. Dans une phase précédente du projet GEOPUMP soutenu par le GIS Géodénergies et bénéficiant d'un financement de l'ANR, un prototype à l’échelle 1/4 a été conçu et fabriqué, ainsi qu'un banc d'essai. Il reste maintenant à tester ce prototype sur le banc d'essai ; étape finale qui est considérée comme nécessaire pour démontrerla faisabilité technique du projet, avant d’envisager ultérieurement la fabrication d’un groupe électropompe de série et le test en conditions réelles dans un puits géothermique haute température.
Objectifs et résultats attendus : L' objectif scientifique et technique de cette étape finale du projet GEOPUMP (appelée GEOPUMP-Ademe) est de tester le prototype d'électropompe submersible sur un banc d'essai. Les verrous au développement d’un tel prototype d’électropompe étaient nombreux. L’utilisation de groupes de pompage submersibles en géothermie haute température (plus de 150°C) doit faire face à un certain nombre de contraintes. Ils doivent notamment être adaptés : · à des conditions d’exploitation sévères en termes de température, pression et agressivité des fluides géothermaux pompés ; · aux contraintes de la mise en œuvre dans l’environnement des puits géothermiques nécessitant une fiabilité éprouvée et une maintenance minimale. Les principaux défis technologiques devant être relevés peuvent être résumés ainsi : · Le design d’une pompe et d’un moteur de capacité importante (100 L/s) apte à fonctionner avec des fluides jusqu’à 215°C, seuil de température retenu car il recouvre la majorité des besoins identifiés ; · La conception d’un moteur capable de supporter un échauffement important (jusqu’à 290°C) ; · La conception d’une pompe résistante à la corrosion, à l’abrasion et à l’érosion ; · La réduction de la fréquence et du coût des opérations de maintenance. A l'issue du test du prototype sur banc d'essai, une analyse des résultats et une expertise des différents composants du prototype seront réalisées. Le résultats attendu est la validation de la faisabilité technique et économique du projet, avant d’envisager ultérieurement la fabrication d’un groupe électropompe de série et le test en conditions réelles dans un puits géothermique haute température.
Bénéficiaire : OPTIMEX
Localisation : Fleurieux-sur-l'Arbresle, Auvergne-Rhône-Alpes, FRANCE
Début : 01/09/2023 — Durée : 12 mois
Budget total : 105774.6 € — Aide ADEME : 47598.57 €
Statut : Suivi du projet