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Afin de pouvoir utiliser la chaleur inépuisable des roches pour le chauffage et la production d'électricité, l'eau doit pouvoir circuler dans la roche comme au travers d’un grand chauffe-eau naturel (échangeur de chaleur). En général, l’eau naturellement présente à la profondeur requise ne suffit pas pour exploiter une centrale de manière rentable. Pour résoudre ce problème, on commence par réaliser un forage profond dans lequel de l’eau est injectée. L’injection a pour effet d’agrandir les fissures déjà présentes. En profondeur, un grand échangeur de chaleur est ainsi créé. La profondeur visée varie généralement entre 3000 et 5000 m. Un deuxième forage permet enfin de compléter le système. Lors du fonctionnement de la centrale, de l'eau froide pénètre dans le sous-sol par le premier forage, circule à travers les fissures, se réchauffe et remonte à la surface par le deuxième forage. Là, l'eau chaude peut être utilisée directement pour la production d'électricité et/ou le chauffage.
Depuis quelques décennies, des travaux de développement sur les systèmes de géothermie profonde améliorés (dits EGS pour «enhanced geothermal systems») ont été réalisés dans le monde entier. Plusieurs installations pilotes dans différentes régions du monde ont ainsi vu le jour.
Avec le projet «Deep Heat Mining» à Bâle, des forages ont pour la première fois été réalisés en Suisse pour une installation pilote. Les travaux réalisés ont fourni de précieuses informations pour la compréhension et la conception de tels projets de géothermie en Suisse. L'analyse exhaustive des données recueillies a mis en évidence différents facteurs qui ont grandement influencé le développement de la sismicité induite observée, qui a finalement conduit à l’abandon du projet. Au final, les évaluations montrent toutefois également que l'on a bien réussi à Bâle à créer un grand échangeur de chaleur en profondeur et que sa création s’est accompagnée milliers de micro-secousses induites.
Les projets précédents ont montré que l’intensité de la sismicité induite dépend de la taille de la surface stimulée (surface des fissures constituant le réservoir géothermique) (source du graphique à droite dans l'image: Serianex, 2009).
Les résultats ont également montré que dans les conditions de contraintes en présence, le réservoir tend à se développer verticalement dans le sous-sol. Pour pouvoir forer idéalement dans ces surfaces stimulées et pouvoir les utiliser en tant qu’échangeur de chaleur dans la phase d’exploitation, les forages doivent être non plus verticaux, mais horizontaux.
Les forages verticaux sont moins appropriés, car les fissures stimulées s’étendent quasiment à la verticale.
Des forages horizontaux permettent donc de connecter correctement ces fissures verticales.
En se basant sur les résultats complets de différents projets pilotes, Geo-Energie Suisse AG a développé le nouveau et innovant système de stimulation multi-étapes. Le système de stimulation multi-étapes doit d’une part optimiser l’efficience du réservoir et la rentabilité de la centrale et d’autre part minimiser le risque posé par la sismicité induite. Par ce biais, le niveau de température à la profondeur-cible est pleinement exploité et la réalisation du réservoir de même que la circulation au travers de celui-ci (échangeur de chaleur) peuvent être mieux contrôlées.
Le système de stimulation multi-étapes de Geo-Energie Suisse AG vise l'optimisation de l'efficience du réservoir, de la rentabilité du projet et la minimisation du risque sismique (Q = quantité de chaleur).
Les équipements du puits de forage visant à augmenter la perméabilité au moyen du système de stimulation multi-étapes sont basés sur la grande expérience et la courbe d'apprentissage impressionnante de l'industrie du gaz naturel et de pétrole. Et ce, principalement dans le domaine du développement de gisements non conventionnels pour les hydrocarbures fossiles. Plusieurs fournisseurs possibles de tels équipements ont déjà été évalués par des spécialistes internes de Geo-Energie Suisse AG.
Le projet de forage élaboré par Geo-Energie Suisse AG, avec ses spécifications techniques pour l’installation de forage, repose sur le concept du système de stimulation multi-étapes. Pour amener ce projet à maturité, Geo-Energie Suisse AG a collaboré avec la Rohöl-Aufsuchungs-Aktiengesellschaft (RAG Energy Drilling). Il s’agit de la plus ancienne entreprise existante dans le domaine de la prospection pétrolière et gazière en Autriche.
Le principe de base du nouveau système repose sur la combinaison d'une réalisation par étapes avec la surveillance en temps réel et la réévaluation continue du projet au fil de sa réalisation. Les travaux du projet peuvent ainsi être adaptés à tout moment à de nouvelles données, voire arrêtés si nécessaire.