La géothermie, une source d'énergie propre et renouvelable, suscite un intérêt croissant dans le cadre de la transition énergétique mondiale. Des initiatives étudiantes audacieuses aux avancées technologiques et aux projets régionaux, le domaine de la géothermie démontre un potentiel considérable pour décarboner nos sociétés. Cet article explore les différentes facettes de la géothermie, en mettant en lumière les expériences formatrices des étudiants, les défis techniques et scientifiques, ainsi que les développements concrets observés en France et en Belgique.
L'histoire commence à Rotterdam, aux Pays-Bas, lors de la conférence Global Energy Transition de l'EAGE (European Association of Geoscientists and Engineers). Cinq étudiants en géologie de UniLaSalle - Émeline Di Pasquale, Maitena Daguerre, Thibault Drulhe, Lubin Daumard et Quentin Garcin - ont eu l'opportunité de participer à cet événement majeur grâce à leur victoire lors du CO2 Minus Challenge. Ce concours international, axé sur le développement de stratégies de réduction des émissions de CO2, a mis en évidence l'application des compétences en géosciences et en ingénierie dans la transition énergétique.
La participation à cette conférence a été une expérience "inoubliable" et une "belle opportunité" pour ces élèves-ingénieurs en 5e année en Géosciences et Environnement par apprentissage. Ils ont pu assister à des conférences enrichissantes et échanger avec des professionnels de divers secteurs, tels que la géothermie, le CCUS (Carbon Capture Utilization and Storage) et l'hydrogène. Malgré une certaine appréhension initiale due à leur statut d'étudiants parmi des professionnels aguerris, ils ont trouvé les interlocuteurs "globalement ouverts à la discussion et heureux de partager leur savoir".
UniLaSalle encourage activement ses étudiants à participer à diverses compétitions, offrant ainsi des expériences formatrices précieuses. Des événements comme la Coupe de France de robotique, Make IT Agri, Women’s Energy in Transition, Écotrophélia, et l'Imperial Barrel Award, permettent aux étudiants de se mesurer à leurs pairs d'autres établissements, y compris à l'international. Ces défis leur permettent d'acquérir des compétences transversales, ou "soft skills", essentielles pour leur future carrière professionnelle.
Dans le cadre du CO2 Minus Challenge, les cinq étudiants ont particulièrement développé leurs compétences en travail d'équipe, en gestion du temps et des priorités. Ils ont qualifié cette expérience de "très intense" sur trois mois, avec un apprentissage significatif sur la géothermie profonde. Le fait de n'avoir qu'une heure de tutorat par semaine les a "sortis de leur zone de confort", renforçant leur autonomie et leur capacité à résoudre des problèmes complexes. La fierté de leur victoire, qui a couronné "toutes ces heures de travail", a marqué une première participation réussie pour UniLaSalle.
L'équipe "Geosquad", composée des cinq étudiants mentionnés, a remporté la finale du Minus CO2 Challenge, organisée par l'EAGE. Ce concours, centré sur la réduction des émissions de dioxyde de carbone, représente un défi technique et scientifique majeur. Les équipes sont amenées à travailler sur des ensembles de données complexes pour proposer des solutions concrètes. La stratégie innovante développée par les étudiants de UniLaSalle, basée sur un dataset des Pays-Bas et axée sur la géothermie profonde, leur a permis de se démarquer parmi 25 équipes internationales. Leur succès témoigne de l'"excellence de la formation en Géologie dispensée à UniLaSalle Beauvais".
Cette victoire leur a ouvert les portes du EAGE Global Energy Transition (GET) à Rotterdam, où ils ont eu l'opportunité de présenter leur travail devant plus de 1 500 professionnels. Cette exposition internationale constitue une occasion unique de valoriser leur savoir-faire. Le succès de l'équipe Geosquad est également attribué à un "accompagnement pédagogique de qualité", notamment grâce au soutien de Laurent Fontanelli, enseignant-chercheur à UniLaSalle Beauvais, qui les a guidés pendant trois mois.
Au-delà des compétitions étudiantes, le domaine de la géothermie profonde fait l'objet d'une attention particulière, comme en témoignent les "Journées de sensibilisation régionale à la géothermie profonde en Hauts-de-France", organisées par l'Association Française des Professionnels de la Géothermie (AFPG) à l'Université de Lille les 22 et 23 février 2024. Cet événement a réuni professionnels, chercheurs et étudiants pour partager connaissances et expériences.
La journée du 22 février 2024, axée sur des présentations orales à Polytech Lille, a débuté par une introduction au "B.A.-BA de la géothermie profonde" par Armand Pomart, abordant les principes fondamentaux, le fonctionnement des installations et les applications potentielles de cette énergie. L'après-midi fut consacrée à des retours d'expériences sur les recherches actuelles, les leçons tirées des échecs passés et les projets en cours dans la région des Hauts-de-France et en Wallonie-Hainaut (Belgique).
Un projet particulièrement intéressant présenté lors de ces journées est celui de l'Université de Lille, via Polytech-Lille et la Faculté des Sciences et Technologies. L'objectif est de développer un démonstrateur de géothermies sur le campus de la Cité Scientifique à Villeneuve d'Ascq. Ce campus, qui accueille près de 23 000 étudiants et personnels, possède un parc immobilier conséquent comprenant des bâtiments de recherche, d'enseignement, des logements étudiants, des restaurants et des bibliothèques.
Dans le cadre de sa stratégie de mutation vers un mix énergétique dominé par les énergies renouvelables, l'université s'engage dans la maîtrise et la réduction de ses consommations par la rénovation énergétique et l'expérimentation d'énergies alternatives. Le développement d'un démonstrateur de géothermies s'inscrit donc comme un élément clé de cette stratégie de décarbonation, visant à opérer une transformation significative du réseau de chaleur du campus.
La journée de terrain du 23 février 2024 a offert deux options de visite : la centrale géothermique de Saint-Ghislain en Belgique et le site de Vallourec à Aulnoye-Aymeries, en France.
La visite de la centrale de Saint-Ghislain, animée par Nicolas Dupont (UMONS) et Vincent Renard (IDEA), a débuté par une présentation du sondage d'exploration foré entre 1972 et 1976 jusqu'à une profondeur de 5 403 mètres, marquant à l'époque le forage le plus profond de Belgique. Les découvertes géologiques majeures incluent la présence d'épaisses couches d'évaporites dans le Viséen et un niveau de dissolution à environ 2,5 km de profondeur. C'est de ce niveau qu'ont jailli des eaux sulfatées à 73 °C avec un débit de 150 m³/h. La centrale actuelle valorise ce sondage reconverti en puits géothermique profond depuis 1985.
Le site de Vallourec, spécialisé dans la fabrication de solutions tubulaires en acier pour le secteur de l'énergie, a présenté ses capacités en matière de géothermie. Les visites se sont concentrées sur les laboratoires de corrosion et la station d'essais, illustrant les processus de fabrication et de contrôle qualité des tubes et connexions, composants essentiels pour les puits de géothermie.
L'article de Pomart et al. offre un panorama des géothermies en France, distinguant la géothermie de surface et la géothermie profonde, et en décrivant sommairement leurs aspects techniques et réglementaires. Parallèlement, Kaufmann et al. détaillent le développement de la géothermie profonde dans le Hainaut (Belgique), en abordant le contexte géologique, la prospection, la caractérisation de la ressource, les résultats géophysiques et géologiques, ainsi que la modélisation du réservoir et les scénarios de valorisation.
Dezayes et al. mettent en lumière le potentiel géothermique des calcaires du Dinantien dans le Nord-Ouest de l'Europe (France, Belgique, Pays-Bas, Ouest de l'Allemagne). Malgré une structuration complexe et une profondeur significative induisant une hétérogénéité géologique, ce potentiel est prometteur. Les études menées dans le cadre du projet européen INTERREG NWE DGE-Rollout, incluant des analyses sismiques et la construction de modèles transfrontaliers, ont permis d'identifier deux zones particulièrement prometteuses dans les Hauts-de-France : Douai-Valenciennes et Maubeuge. Ces zones se distinguent par une convergence entre la demande énergétique et les caractéristiques favorables des réservoirs.
L'étude de cas présentée par Guéant et al. illustre parfaitement le potentiel de la géothermie profonde dans le cadre d'une stratégie de décarbonation. L'entreprise ENGIE Solutions détaille la mise en œuvre du système hydrothermal de Douai, exploitant le potentiel du Dinantien. Dans un contexte de transition énergétique, un programme ambitieux a été développé pour décarboner jusqu'à 67 % des besoins thermiques de l'usine Renault de Douai, en s'appuyant sur des approches innovantes et multidisciplinaires.
Des campagnes sismiques et magnétotelluriques ont joué un rôle crucial dans la caractérisation du réservoir géologique, révélant un système poreux et perméable rempli d'eau faiblement salée. Ce projet démontre la faisabilité technique et l'impact environnemental positif de la géothermie profonde pour des applications industrielles majeures.
L'ensemble de ces expériences, des compétitions étudiantes aux projets industriels concrets, souligne le rôle croissant de la géothermie dans la transition énergétique. L'engagement des jeunes générations, couplé aux avancées technologiques et à la collaboration entre acteurs académiques et industriels, ouvre des perspectives prometteuses pour exploiter ce réservoir d'énergie propre et durable. Les défis demeurent, notamment en termes de financement, de réglementation et de perception du public, mais le potentiel est indéniable pour façonner un avenir énergétique plus respectueux de l'environnement. La géothermie, qu'elle soit profonde ou de surface, représente une pièce maîtresse dans l'édifice d'un monde décarboné.
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