Faciliter l’intégration de la géothermie dans le mix énergétique

Pourquoi un programme de retour et partage d’expérience

La géothermie est une source d’énergie qui a un grand potentiel d’exploitation en Suisse. Les besoins de retour et partage d’expérience diffèrent selon les segments.

• La géothermie de faible profondeur s’est imposée sur le marché au cours des 30 dernières années avec les sondes géothermiques. Il existe un potentiel de développement dans les zones d’agglomération avec des champs de sondes. Le passage de la sonde individuelle aux champs de sondes nécessite des dimensionnements différents pour assurer la pérennité des températures du sous-sol ainsi que des régulations intelligentes des systèmes énergétiques pour les quartiers. En outre, les champs de sondes et les nappes de faible profondeur offrent un important potentiel de stockage thermique. L’utilisation accrue du sous-sol comme réservoir d’énergie entre les saisons permet une plus grande efficacité énergétique et la diminution des besoins électriques en hiver. Les retours d’expérience des projets réalisés et le partage des connaissances récoltées contribuent à un déploiement plus large de ces technologies éprouvés.
• La géothermie de moyenne et grande profondeur, avec des systèmes hydrothermaux ou pétrothermaux, offre un potentiel théorique énorme pour l’alimentation en chaleur et en électricité en Suisse. Ces technologies sont éprouvées et largement utilisées dans des pays voisins. Peu de projets ont été réalisés en Suisse. Avec le manque d’expérience qui en découle, ces potentiels théoriques font face à des limitations liées au manque de connaissances du sous-sol, à l’expérience limitée d’entreprises nationales dans le domaine du forage profond et à un manque de projets de référence pour la construction et l’exploitation de tels systèmes. De plus, les incertitudes concernant le lancement et la gestion de projets géothermiques de la part des promoteurs de projets potentiels ainsi que le manque d’expérience en matière de procédures d’autorisation au sein des autorités complexifie la tâche. Les retours d’expérience des projets réalisés et en cours, ainsi que le partage de connaissances entre les différents acteurs impliqués permet l’accélération de la mise en valeur réelle de ce potentiel théorique.

Mise en réseau interdisciplinaire, l’échange en tant que moteur

• Les acteurs interdisciplinaires qui sont impliqués dans la mise en valeur de l’énergie géothermique comprennent les municipalités, les cantons, la Confédération, les hautes écoles et le secteur privé : géologues, spécialistes de l’énergie, experts environnementaux, entreprises de forage et de construction souterraines, ingénieurs et planificateurs, exploitants de réseaux de distribution d’énergie, entreprises industrielles ayant d’importants besoins de chaleur, propriétaires et investisseurs. En favorisant les échanges aux interfaces, cette filière deviendra plus efficace et généra davantage de valeur ajoutée au niveau régional.
• Éliminer les facteurs bloquants pour poursuivre le développement de l’énergie géothermique à faible profondeur ainsi qu’accélérer la mise en place de l’énergie géothermique à moyenne et grande profondeur est la vocation du programme Transfer. À cette fin, des projets et des ateliers sont initiés et coordonnés pour l’échange et la diffusion de connaissances, d’expériences et de technologies entre les différents acteurs. Cela permettra d’accroître la base de connaissances commune.

Le projet européen GEORISK, qui ne fait pas partie du programme Transfer mais auquel Géothermie-Suisse a participé, avait pour objectif de développer des projets géothermiques profonds en atténuant les risques à l’aide d’instruments financiers. Ce projet visait à mettre en place une assurance contre les risques dans toute l’Europe et dans certains pays tiers cibles clés afin de couvrir les risques associés au développement et à l’exploitation d’une centrale géothermique profonde.

En effet, le développement d’un projet géothermique comporte plusieurs risques, le plus important étant celui lié à la ressource. Tant que l’exploration géologique n’a pas confirmé la ressource, la viabilité financière d’un projet géothermique est menacée.

La démarche a consisté à :

– réaliser une étude bibliographique
– analyser les programmes passés et actuels de réduction des risques pour la géothermie dans le monde;
– organiser des ateliers nationaux dans tous les pays partenaires avec les porteurs de projet, les analystes de risques, les assureurs, les autorités, etc.
– consulter les d’entreprises internationales actives dans la géothermie;
– réaliser un outil d’évaluation des risques de projets de géothermie

Le projet GEOBEST 2020+ est un mandat du Service Sismologique Suisse (SED) financé par le programme SuisseEnergie de la Confédération. Il ne fait pas partie du programme Transfer mais a été présenté aux Cantons dans le cadre de la communauté de pratique du 11 mai 2022.

Ce projet permet d’avoir une assistance sismologique pour les autorités cantonales. Le SED aide à la définition d’éventuelles évaluations de l’aléa et du risque sismiques, fournit des informations sur la sismicité naturelle, conseils sur la surveillance sismique et évalue les rapports d’experts.

Le SED peut aider les cantons à élaborer les spécifications générales qui tiennent compte de la sismicité induite. Il est recommandé de suivre le guide des bonnes pratiques élaboré par le SED. Vous pouvez contacter directement le SED via leur email.

Raison d’être de la communauté de pratique géothermie pour les cantons

Les cantons ont un rôle clé pour l’implémentation de la stratégie énergétique de la Suisse, donc pour l’intégration de la géothermie dans le mix énergétique. La communauté de pratique permet des échanges d’expériences et facilite la coordination de procédures entre les cantons.

Les différentes formes de géothermie peuvent apporter une contribution importante à la décarbonisation des sources d’énergie et à l’indépendance énergétique. Dans le contexte actuel de réchauffement climatique et de crise énergétique géopolitique, il convient d’accélérer l’exploitation du potentiel de la géothermie.

En ce sens, le développement d’une géothermie qui soit techniquement et économiquement efficiente tout en assurant la sécurité et le respect de l’environnement constitue une priorité pour Géothermie-Suisse et les cantons.

Afin de faciliter l’échange d’expérience et le savoir-faire acquis par les cantons au fur et à mesure des projets planifiés et réalisés, d’identifier les bonnes pratiques et les défis communs, Géothermie-Suisse a mis en place une Communauté de pratique géothermie pour les Cantons. 

Géothermie-Suisse organise et anime ces communautés de pratique qui ont lieu une à deux fois par année :
– Mercredi 11 mai 2022, avec la participation des Cantons de AG, BE, BL, BS, FR, GE, GR, JU, LU, NI, OW, SH, SZ, VD, VS, ZH
– Mercredi 5 avril 2023, avec la participation des Cantons de AG, BL, BS, FR, GE, JU, LU, NI, SG, SO, SZ, TG, TI, UR, VD, ZH
– Mercredi 4 octobre 2023, avec la participation des Cantons de AG, BS, GE, FR, JU, LU, SO, TG, VD, ZH

Raison d’être de la communauté de pratique géothermie pour les entreprises d’approvisionnement en énergie

Les entreprises d’approvisionnement en énergie ont un rôle clé pour la distribution d’énergie en Suisse. Elles font face à des défis pour décarboner et augmenter l’indépendance du système énergétique de la Suisse. La géothermie fait partie des solutions. Son utilisation à plus large échelle passe par les entreprises d’approvisionnement. La communauté de pratique des entreprises d’approvisionnement en énergie permet des échanges d’expériences pour accélérer son intégration.

Cinq services industriels et entreprises d’approvisionnement en énergie (EAE) pionniers de la géothermie en Suisse ont réuni leurs forces pour accélérer l’utilisation de la chaleur de la terre à large échelle et accélérer la transition énergétique :

• Services industriels de Genève (SIG)
• Services industriels de Lausanne (SIL)
• Romande Energie
• Groupe E
• Industrielle Werke Basel (IWB)

Avec l’associations faîtière Géothermie-Suisse, ces pionniers ont fondés en 2022 une communauté de pratique géothermie des services industriels et des entreprises d’approvisionnement en énergie (EAE).

L’objectif est de réunir les forces pour résoudre ensemble des problématiques communes et générer une plus-value : faciliter, piloter et amplifier le développement de la géothermie en Suisse pour passer d’une phase de projet par projet à une industrialisation avec des économies d’échelle et une accélération des mises en œuvre, afin d’augmenter la rentabilité de la géothermie et l’intégrer pleinement au portefeuille énergétique Suisse, gagner en autonomie, contribuer à la décarbonisation et créer des places de travail et de la valeur ajoutée régionale.

Différentes thématiques communes ont été identifiées, de l’amélioration des conditions-cadres au développement de modèles d’affaires et de financement spécifiques en passant par le partage de bonnes pratiques et la mise en place de standards.

Cette communauté de pratique est composée actuellement des membres suivants :

• CKW
• Energie Wasser Bern (EWB)
• Groupe E
• Industrielle Werke Basel (IWB)
• Romande Energie
• Services industriels de Genève (SIG)
• Services industriels de Lausanne (SIL)

Description du projet

Pour l’efficacité et la pertinence du partage d’expérience et de connaissances il est nécessaire de pouvoir trouver facilement des personnes, des organisations et des documents de manière ciblée, en fonction des différents segments de la géothermie et des différentes phases de projet. Dans le cadre de ce projet, réalisé par Géothermie-Suisse, une plateforme facile d’utilisation a été mise en place, comprenant différents filtres pour structurer et rechercher des informations.

Description du projet

Il y a encore peu de projets de géothermie de moyenne et grande profondeur en Suisse. L’expérience des différentes parties prenantes est donc relativement faible. Tant les autorités nationales que cantonales, les porteurs de projets, les planificateurs que les exécutants se trouvent au début de la courbe d’apprentissage.

Dans le cadre de ce projet, exécuté par Fabienne Sierro de la Haute école spécialisée de Zurich, les volets suivants ont été réalisés :
– Identification des obstacles et des difficultés concernant les projets de géothermie de moyenne et grande profondeur, à l’aide d’un questionnaire et d’entretiens avec des représentants des différentes parties prenantes;
– Proposition de pistes pour solutionner les principaux obstacles identifiés ;
– Élaboration du contenu d’un guide pour servir d’aide pratique à celles et ceux qui envisagent de démarrer un projet de géothermie de moyenne à grande profondeur en Suisse.

Sur cette base, un guide a été conçu par Aurélie Moeri Michielin de l’agence ftc communication SA et mis en page par Jean-Marc Michaud de Newcom Partners SA.

Description du projet

Les campagnes géophysiques sont une des premières étape de l’exploration du sous-sol pour des projets de géothermie de moyenne et grande profondeur. Elles permettent d’engranger des connaissances sur le sous-sol et de le cartographier avec précision, ce qui permet l’identification des ressources du sous-sol. La planification et la réalisation de telles campagnes géophysiques est complexe et implique de nombreux services et mandataires. Elles constituent aussi une première possibilité d’interaction avec la population pour les projets de géothermie de moyenne et grande profondeur.

Ce projet a été réalisé par Latitude Durable et Geo Explorers et comportait les volets suivants:
– atelier de retour d’expérience de campagnes géophysiques réalisées avec les autorités
– atelier de retour d’expérience de campagnes géophysiques réalisées avec les porteurs de projets
– élaboration d’une grille de retour d’expérience basée sur la ligne de vie d’une campagne géophysique
– atelier de partage d’expérience conjoint avec autorités et porteurs de projet
– élaboration du guide de bonnes pratiques

Description du projet

La phase de forage offre une opportunité unique de récolter des informations sur le sous-sol. Lors de forages exploratoires, il est possible de récolter une multitude de données par diverses mesures. Certaines mesures ne peuvent que ce faire durant la phase de forage, mais elles peuvent ralentir l’avancement du forage. Il s’agit de trouver un bon équilibre entre la récolte d’informations, la limitation des coûts et la rapidité d’exécution du forage. Dans le cadre de ce projet effectué par la Geothermie Allianz Bayern, une recommandation pour les données à récolter lors de forage exploratoires a été élaborée.

Le projet comportait les volets suivants:
– Compilation des pratiques internationales en matière d’acquisition de données lors de forages
– Enquête pour identifier les besoins des différentes parties prenantes
– Ébauche de recommandation sur la base des besoins et des pratiques
– Atelier avec experts représentant les différentes parties prenantes pour corriger et compléter les recommandations
– Finalisation des recommandations

Description du projet

La géothermie peut être intéressante lors du développement de nouveaux quartiers ou lors de rénovations. Cela nécessite un concept énergétique global pour le quartier, souvent en combinaison avec d’autres sources d’énergie. Elle nécessite également une coordination stratégique et temporelle entre les plans directeurs de l’énergie, l’aménagement du territoire, les lois et réglementations relatives à la protection de l’eau et de l’environnement. Trop souvent, la méconnaissance du sous-sol ne permet pas de choisir la géothermie comme source d’énergie principale d’un quartier.

Il est donc nécessaire de prendre en compte la géothermie à un stade très précoce du développement territorial afin d’harmoniser les différentes réglementations et d’établir des stratégies régionales pour le développement de la géothermie dans les quartiers. L’objectif de ce projet est d’identifier les facteurs qui freinent le développement de la géothermie sur le territoire et de proposer des solutions pratiques. Un guide destiné aux autorités et aux planificateurs sera réalisé à cet effet.

Ce projet a été réalisé par CSD et Géothermie-Suisse et comporte les volets suivants:
– Analyse de la situation de base et des facteurs bloquants
– Interviews de différents spécialistes et parties prenantes, synthèse et recommandations
– Création d’un guide pour favoriser le développement de la géothermie dans les quartiers

Description du projet

La communauté de pratiques des Cantons a fait le constat de l’absence d’expérience dans les administrations pour la régulation des forages de moyenne et grande profondeur. Il existe cependant un guide de bonnes pratiques de régulation des projet de géothermie profonde qui a été publié par l’OFEN. Celui-ci contient une quinzaine de document avec les différentes étapes de régulation d’un forage (organisation générale, forage exploratoire, forage d’exploitation, abandon).

Ce guide a été jugé très complet mais parfois trop complexe pour être directement utilisable par les autorités de régulation. C’est pourquoi il a été décidé de réaliser des fiches de synthèse concernant les différentes étapes en faisant ressortir les éléments clés nécessaires aux autorités pour la régulation des forages géothermiques de moyenne et grande profondeur.

De plus, une analyse des modèles de régulation des forages géothermiques profonds dans les pays voisins sera réalisée, en regardant également les besoins en terme de compétences techniques pour autoriser, mettre en œuvre et surveiller les forages.

Ce projet sera réalisé par Vincent Geyl de Quartic Advisory et comportera les deux volets suivants:
– rédaction de fiches de synthèse à l’attention des cantons pour la régulation standard des forages
– rapport sur l’analyse des modèles de régulation des forages géothermiques profonds dans les pays européens

Description du projet

Lors de la foration d’un puits, l’utilisation d’un fluide ou boues de forages permet de nettoyer, refroidir et lubrifier l’outil de forage, de sécuriser le puits ainsi que de remonter les déblais. En surface, un système de traitement et de recyclage de ces boues est mis en place afin de réduire les volumes à traiter et limiter les rejets finaux en station d’épuration (STEP – partie liquide) ou en décharge (partie solide).

Différents paramètres vont déterminer le dimensionnement des installations de traitement des boues et des eaux. Il est possible de mettre en œuvre divers traitements mécaniques en fonction des besoins (tamisage, dessablage, dessiltage, centrifugation) permettant d’éliminer les solides entraînés par la boue. Le coût du traitement et de l’élimination des effluents et des boues résiduelles peut être un poste important de la plateforme de forage.

Suites aux récents forages de géothermie hydrothermale de moyenne profondeur réalisés dans le Canton de Vaud (AGEPP, EnergeÔ, MalmEnergies), le programme Transfer souhaite faire un premier retour d’expérience suisse sur les enjeux, les volumes et les coûts de la gestion des boues et des eaux de forages. Cela permettra aux porteurs de projets et autorités n’ayant pas encore d’expérience de forages géothermiques profonds d’avoir une première idée de ces différents enjeux.

Le projet se basera sur les expérience récentes en suisse ainsi que sur l’interview d’experts des bassins munichois et parisiens.

Ce projet sera réalisé par les bureaux Ecoscan et Hydro-Géo Environnement et comportera les trois volets suivants :

1. Identification et synthèse des problèmes et aléas rencontrés à l’égard de cette thématique « boues et eaux de forages » via l’analyse de projets récents en Suisse;
2. Investigations sur les projets européens et interview d’opérateurs/sociétés de service en charge de la conduite des travaux afin de préciser les moyens de gestion des boues et eaux de forages sur des projets similaires en France et en Allemagne principalement;
3. Analyse, synthèse et recommandations pour les futurs projets;

Description du projet

Suites aux récents forages de géothermie hydrothermale de moyenne profondeur réalisés dans le Canton de Vaud (AGEPP, EnergeÔ, MalmEnergies), Géothermie-Suisse, le Canton de Vaud et la Confédération souhaitent faire un retour d’expérience sur les différentes enjeux techniques, économiques, institutionnels et de communication concernant ces trois projets.
Le projet se base sur les interviews des porteurs de projets et de certains de leurs mandataires, du Canton de Vaud et de la Confédération. Ces interviews seront synthétisés par thématique en préservant la confidentialité des projets spécifiques et des données.
Ce projet permettra d’objectiver les problématiques rencontrées lors des recherches pour les projets de géothermie (prospection en surface et en sous-sol, forages) et tous les travaux y relatifs, du point de vue des porteurs de projet et du point de vue des autorités.
Sur la base des interviews et du workshop, des recommandations d’amélioration des processus pourront être faites. De plus, cette synthèse permettra de lister les éléments-clés à prendre en compte pour d’autres projets dans d’autres cantons.
La synthèse préservera la confidentialité des données des projets spécifiques et pourra ainsi être diffusée via la plateforme Transfer et les différents canaux de distribution de Géothermie-Suisse.

Ce projet sera réalisé par Géothermie-Suisse avec l’aide de Ruralis et comportera les trois volets suivants :

1. Elaboration d’une liste de questions et interviews des différents experts des projets ;
2. Synthèse des interviews et Workshop en commun ;
3. Analyse, synthèse et recommandations pour les futurs projets ;

Description du projet

Il existe plusieurs modèles possibles pour réaliser des appels d’offres pour des forages géothermiques de moyenne à grande profondeur : contrat avec une seule entreprise (« clé en main »), contrat avec une entreprise de forage mais avec choix des sous-traitants, contrat avec plusieurs regroupements d’entreprises, contrat spécifique avec toutes les entreprises intervenant sur le forage.

À la suite de plusieurs forages de géothermie de moyenne et grande profondeur réalisés ces dernières années, Géothermie-Suisse souhaite collecter les premières expériences afin d’expliciter les avantages et inconvénients des différents systèmes d’appel d’offres.

Cela permettra de faire des recommandations de bonnes pratiques pour les nouveaux acteurs de la géothermie.

Ce projet sera réalisé par Generteq en collaboration avec Géothermie-Suisse et comportera les volets suivants :

1. Synthèse des systèmes d’appels d’offres possibles, des modèles déjà appliqués en Suisse et de leurs avantages et inconvénients ;
2. Recommandations générales pour les acteurs suisse ;

Description de l’atelier

Géothermie-Suisse a pour objectif de développer la géothermie pour couvrir 25% de la demande de chaleur d’ici 2050. Cela implique de développer toutes les géothermies tout en garantissant la qualité des projets. Cela passe par une augmentation des compétences de tous les acteurs (géologues, énergie, planificateurs, foreurs, autorités, etc.).

Ce workshop, animé le jour précédent le Forum Connect4geothermal, a réuni différents représentants des hautes écoles, des instituts de formations, des autorités et des associations de géothermie voisines afin de traiter des quatre thématiques suivantes : éducation de base, enseignement supérieur, synergies entre pays, coordination et certification (voir la synthèse pdf ci-dessous).

Description de l’atelier

Ce workshop, animé par Fabienne Sierro et Cédric Höllmüller  le jour précédent le Forum Connect4geothermal 2022, a réuni des représentants des différentes parties prenantes pour répondre aux questions suivantes :

• Comment partager des connaissances pour déve­lopper la filière de géothermie sans prétériter la confidentialité et la saine concurrence ?
• Quelles in­formations peuvent être partagées, lesquelles sont confidentielles ?

Objectif
Cet atelier avait pour objectif de répondre à ces ques­tions et d’établir une compréhension commune aux différentes parties prenantes pour accélérer et faci­liter la réalisation de projets de géothermie de moyenne et grande profondeur.

Constat
La géothermie de moyenne et grande profondeur est en plein développement en Suisse. Différents projets sont en phase de planification et de réalisa­tion. Ce sont de nouveaux types de projets en Suisse, des projets pilotes. Toutes les parties impli­quées apprennent en faisant : autorités, planifica­teurs, porteurs de projets. Chaque acteur dans chaque projet fait ses expériences.

Communauté
Le partage de ces expériences et la mise en com­mun des connaissances acquises contribue à déve­lopper des processus, des méthodologies et un sa­voir-faire d’une communauté apprenante et à dé­velopper la filière de la géothermie. Cela va per­mettre d’accélérer la mise en œuvre des projets et d’en augmenter l’efficacité et la qualité.

Questions
Cela pose aussi des questions de confidentialité et de concurrence : Quelle données et informations peuvent-elles être partagées avec qui, lesquelles sont confidentielles, que vais-je gagner et que vais-je perdre en partageant mes connaissances, ai-je le droit de transmettre ces informations, … ?

Description de l’atelier

Plusieurs forages de géothermie hydrothermale seront réalisés ces prochaines années. En cas de succès, les porteurs de projets devront demander une concession pour l’utilisation du sous-sol. La définition des périmètres de concession dépend des nombreuses variables et du type de modèle utilisés. De plus, ces modèles pourront à terme être alimentés et améliorés grâce aux données réelles liées à l’exploitation des puits. Géothermie-Suisse a profité de la disponibilité de Mme Virginie Hamm du Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) pour organiser une matinée d’échange le vendredi 10 mars 2023.

Mme Hamm est l’une des principale personnes ayant réalisé les modélisation thermo-hydraulique des installations de géothermie du Dogger parisien (voir par exemple rapport RP-63792-FR et rapport RP-63148-FR). Ces travaux ont permis le développement de différentes bases de données sur la géothermie et notamment la base de données SYBASE, qui recense et diffuse les données techniques relatives aux opérations de géothermies profondes productrices de chaleur.

Cet atelier a été animé par Géothermie-Suisse et était divisé en deux parties distinctes :
– Partie 1 : durabilité de l’exploitation des ressources géothermales profondes (> 500m)
– Partie 2 : Gestion et partage des données de suivi d’exploitation pour la géothermie profondes

Description de l’atelier

Dès 2050, la Suisse ne devrait pas émettre plus de gaz à effet de serre dans l’atmosphère que ce qui peut être récupéré par des accumulateurs naturels ou techniques. Cet objectif « zéro net » a été décidé par le Conseil fédéral en 2019. La géothermie peut contribuer de plusieurs manières à cet objectif. Rien que dans le domaine de la chaleur – production et stockage – le potentiel économiquement exploitable de la géothermie est supérieur à 20 TWh/a.

Actuellement, nous produisons déjà 4 TWh/an de chaleur géothermique, provenant principalement de la géothermie de faible profondeur. Cette production devra être plus que doublée. A la vue de ces objectifs, l’ensemble de la branche de la géothermie est mise au défi.

L’association faîtière Géothermie-Suisse est convaincue que cet objectif peut être atteint uniquement si la qualité est maintenue sur le moyen et le long terme tout en restant compétitif au regard des autres technologies. Compte-tenu de la crise énergétique actuelle, de l’accélération du marché et de l’augmentation des enjeux liés aux changements climatiques et à la gestion des ressources, il y a nécessité de garder une réputation la plus élevée possible afin de conserver la confiance des investisseurs et des autorités de surveillance.

Avec ce Workshop, Géothermie-Suisse souhaite faire un tour d’horizon avec les différents acteurs de la géothermie de faible profondeur (sondes et nappes) pour évaluer si les instruments actuellement en place en termes d’assurance qualité sont suffisants ou s’il y aurait des besoins de développement supplémentaires, que ce soit en termes de certification, formation continue, échange d’expérience ou procédures d’autorisation.

Objectifs de l’atelier

Identification de 2 à 3 mesures à mettre en œuvre pour les trois axes clés suivants :

• Formation continue
• Assurance qualité
• Procédures pour la géothermie peu profonde (sondes géothermiques et eaux souterraines).