L’Outre-Forêt, à la source de la géothermie profonde

Soultz-sous-Forêts est le berceau de la géothermie profonde ! C’est précisément là que l’expertise européenne en géothermie profonde a été développée sur notre territoire alsacien, par les équipes de recherche et développement d’Électricité de Strasbourg. Les bonnes pratiques de forage ont été éprouvées quelques années après à Rittershoffen avec le forage approvisionnant en chaleur la bioraffinerie Roquette installée à Beinheim.

Ce n’est pas un hasard, notre sous-sol présente des atouts uniques pour exploiter la géothermie profonde.

1er atout : l’Outre-Forêt bénéficie de caractéristiques géologiques favorables, rendant possibles des forages relativement peu profonds, gage de maitrise et de sécurité. En effet, l’eau chaude est exploitable dès 2000 à 2 500 mètres de profondeur là où il est nécessaire de forer jusqu’à 5000 mètres ailleurs avec les risques induits.

2ème atout : La géothermie profonde est une énergie renouvelable dont les ressources sont abondantes dans les fossés d’effondrement comme le fossé rhénan, pour la production d’électricité et de chaleur par cogénération. Le fossé rhénan, qui caractérise la plaine d’Alsace, représente un fossé d’effondrement que l’on appelle également rift ou graben. Il s’étend sur 30 à 40 kilomètres de large et sur 300 kilomètres de long, entre Bâle et Francfort.
Le fossé rhénan est une des conséquences de la formation des Alpes. Lorsqu’elles se sont formées, les bouleversements géologiques qu’à engendré cette gigantesque collision va donner naissance à un pli de roches créant un effondrement central, le fossé rhénan, et une surélévation des épaules, à l’Est et à l’Ouest. Cet effondrement va créer des failles dans les roches comprimées, accompagnées de remontées de laves volcaniques profondes qui réchauffent les roches aquifères permettant d’obtenir de l’eau à des températures supérieures à 110 degrés.

3ème atout : Cette eau très chaude accumulée depuis des millénaires est très riche en minéraux et métaux alcalins… dont le lithium.

Carte des gradients de température dans le Bas-Rhin

L’Outre-forêt, une pratique vertueuse de captage par double forage

La France est le premier pays à avoir généralisé la technique du doublet de forages. En assurant la réinjection de l’eau géothermale, elle évite en effet tout impact sur l’environnement et garantit aussi la pérennité de la ressource. Le « doublet » (pour double forage) se compose d’un forage de production et d’un forage de réinjection.

Il est nécessaire, lors de la conception des forages, d’espacer les extrémités des forages au niveau du réservoir géothermique entre le point de prélèvement de la chaleur et le point de réinjection afin que l’eau froide réinjectée dans la formation d’origine ne vienne pas perturber le forage de production.
Cette technique permet la restitution de l’ensemble des volumes d’eau produits au réservoir d’origine et d’assurer une gestion durable de la ressource. Les débits d’exploitations peuvent être relativement important (jusqu’à 350 m3/h) pour répondre aux besoins en surface.

L’eau géothermale pouvant présenter une minéralisation importante, il est parfois nécessaire de prendre des précautions pour son transport dans le puits et jusqu’aux échangeurs (circuit primaire).

La valorisation de la chaleur du fluide géothermal s’effectue par échange thermique en surface au niveau de la centrale géothermique. L’eau chaude produite transmet, grâce à des échangeurs à plaque, des calories au circuit secondaire alimentant soit un réseau de chaleur, soit une turbine dans le cas de la production d’électricité.

La récupération du lithium contenu dans l’eau sera effectuée par un simple système de filtration de l’eau avant sa réinjection dans le sous-sol.

L’Outre-Forêt, des installations de forage qui ont déjà fait leurs preuves

Soultz-Sous-Forêts, un site de recherche scientifique, pionnier pour la géothermie profonde

C’est pour étudier le potentiel énergétique de cette ressource que le projet scientifique européen pilote a été lancé à la fin des années 1980 à Soultz-sous-Forêts. Aujourd’hui, le site dispose d’une capacité de production de 1,7 MW électrique. Il est constitué d’un puits à 3500 m et trois puits à 5 000 mètres de profondeur qui permettent d’exploiter un fluide à 200 °C et de le réinjecter dans le sous-sol.

Le programme de recherche a été mené par le Groupement Européen d’Intérêt Économique (GEIE) Exploitation minière de la chaleur qui associait cinq partenaires industriels (EDF et Électricité de Strasbourg pour la France, EnBW, Evonik et Pfalzwerke pour l’Allemagne), trois agences de financement publiques (Commission européenne, ADEME pour la France, BMU pour l’Allemagne), et huit partenaires scientifiques (dont le BRGM et le CNRS pour la France). Aujourd’hui, le GEIE Exploitation minière de la chaleur est détenu par Électricité de Strasbourg et EnBW.

Rittershoffen, une centrale géothermique qui fonctionne depuis 2016

C’est en s’appuyant sur les enseignements du site pilote de Soultz-sous-Forêts qu’Électricité de Strasbourg a développé à Rittershoffen, une centrale géothermique qui est en fonctionnement depuis 2016. Il s’agit de la première application industrielle d’exploitation de la chaleur géothermale grâce à la technologie EGS.
Un double forage a été mis en place pour permettre la récupération de chaleur géothermale à 2 500 mètres de profondeur et à des températures autour de 160°C. Des canalisations permettent de transporter la chaleur jusqu’à la bio-raffinerie de Beinheim (Roquette Frères). Ce projet est porté par Roquette Frères, le groupe ES et la Caisse des Dépôts. Il est soutenu par l’ADEME et a été mis en œuvre par ES Géothermie.

C’est dans ce cadre technique de forage et d’exploitation que s’inscrivent les projets de géothermie profonde de notre territoire.

Outre-Forêt, des forages géothermiques sources de lithium

Au-delà de la création de chaleur et d’électricité, l’exploitation de la géothermie va permettre de récupérer le lithium contenu naturellement dans les eaux du sous-sol de l’Outre-Forêt.


En effet, les acteurs scientifiques du projet de Soultz-sous-Forêts ont découvert du lithium contenu dans l’eau géothermale au cours de ses différents forages géothermiques, en quantité suffisante pour être exploité. La difficulté consiste à l’extraire et à le transformer en carbonate ou hydroxyde de lithium de grande pureté, matériaux nécessaires à la production de batteries pour la mobilité électrique.

Un procédé d’extraction sous haute température et sous pression a récemment été testé au sein de la centrale de géothermie de Rittershoffen avec succès par le groupe ERAMET (groupe minier et métallurgique français) dans le cadre d’un projet collaboratif de recherche et d’innovation EuGeLi (European GeothermalLithium Brine).ERAMET et son partenaire ES ont annoncé le succès dupremier pilote mené à la centrale de Rittershoffen. Ce qui constitue une première mondiale. Une opération par simple filtration d’eau chaude à la différence d’autres régions du globe où l’extraction du lithium est réalisée en creusant des mines à ciel ouvert