Géothermie profonde

Explorer, évaluer et exploiter durablement les ressources géothermiques profondes.

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Géothermie profonde
Vision de la transition

Déployer la géothermie pour décarboner la chaleur et l’électricité

La géothermie profonde exploite la chaleur du sous-sol à plus de 1 000 mètres pour produire de la chaleur et, dans certains contextes, de l’électricité. Cette énergie renouvelable pilotable et disponible en continu constitue un levier de décarbonation des réseaux de chaleur et de certains usages industriels. 

En quelques chiffres :

  • 2 TWh de chaleur géothermique profonde en France en 2017, 5 à 7 TWh visés en 2028 (PPE)
  • 16 MW de capacité électrique installée en France en 2016, 24 MW visés en 2023 
  • Les forages représentent jusqu’à 50 % du coût total d’un projet de géothermie profonde 

Réduire les coûts et les risques pour accélérer le déploiement

Le développement de la géothermie profonde repose sur :

  • une meilleure connaissance des ressources du sous-sol,
  • la maîtrise des coûts de forage et d’exploitation,
  • la durabilité des installations dans le temps.
     

IFPEN développe des solutions pour évaluer les ressources géothermales et les incertitudes associées, optimiser la conception des boucles géothermales profondes et sécuriser l’exploitation et la performance à long terme des installations.

 

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Solutions & innovations

Explorer et exploiter la géothermie profonde

IFPEN développe des solutions pour l'exploration, la modélisation et la conception des projets de géothermie profonde.
Commercialisées par Beicip-Franlab, elles s'inscrivent dans une offre de groupe complétée par l'expertise de CFG Géothermal dans le développement et l'exploitation des installations géothermiques.

Identifier et évaluer les ressources géothermales

Objectif : mieux caractériser les ressources du sous-sol et réduire les risques d’exploration.

Solutions développées

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Offre conjointe d’études avec Beicip-Franlab :


  • évaluation des ressources géothermiques dans les bassins sédimentaires et les zones magmatiques
  • études sur les réservoirs, la fracturation naturelle et les interactions eau–roche

Outils de modélisation

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→ TemisFlow™



Évaluation du potentiel géothermique, gestion des risques liés à la chimie des fluides et anticipation des contraintes de réinjection

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→ CooresFlow™

Modélisation des dynamiques des réservoirs souterrains adaptée aux besoins des opérateurs géothermiques

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→ PumaFlow™

Prévision de l’évolution des fluides pour optimiser la gestion et l’exploitation des ressources géothermiques

Applications

  • évaluation des potentiels thermiques
  • identification des risques géochimiques
  • aide à la décision pour les projets d’exploration et de développement

En savoir plus sur la Modélisation des ressources du sous-sol

Concevoir et optimiser les systèmes géothermaux

Objectif : améliorer les performances et la durabilité des installations géothermiques profondes.

Solutions développées

  • offre conjointe d’études de production avec Beicip-Franlab
  • développement du modèle de puits GWellFM pour simuler les écoulements et optimiser les opérations de production et de réinjection
  • conception et optimisation des installations de surface pour la production de chaleur et d’électricité
  • études technico-économiques pour évaluer les conditions de viabilité des projets
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Applications

  • optimisation du dimensionnement des puits et des installations
  • gestion des phénomènes de dépôts et de corrosion
  • amélioration de la stabilité et de la productivité des systèmes géothermaux 

Développer des outils numériques pour piloter les installations

Objectif : améliorer le suivi et l’exploitation des systèmes géothermaux dans le temps.

Solutions développées

  • développement d’un jumeau numérique de doublet géothermique
  • combinaison de modélisation et de suivi en temps réel des installations

Applications

  • optimisation de l’exploitation des ressources géothermiques
  • suivi des performances des installations
  • aide à la gestion et à la maintenance des systèmes géothermaux
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Co-produire chaleur renouvelable et lithium

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Certaines ressources géothermales profondes contiennent du lithium dissous dans les saumures.  
IFPEN étudie les conditions permettant de valoriser simultanément la chaleur géothermique et ce matériau stratégique pour les batteries.

Objectif : contribuer à la sécurisation des approvisionnements en matériaux critiques tout en développant les énergies renouvelables.

Applications

  • approvisionnement en lithium pour les batteries
  • amélioration de la rentabilité des projets géothermiques
Impacts

Des impacts concrets pour la décarbonation de la chaleur et des systèmes énergétiques

Climat — décarboner la chaleur de manière continue

  • production de chaleur renouvelable indépendante des conditions climatiques
  • contribution à l'objectif de la PPE visant 5 à 7 TWh/an de chaleur géothermique profonde en 2028
  • réduction des émissions liées au chauffage urbain et à certains usages industriels

Industrie — sécuriser les systèmes géothermaux

  • amélioration de la conception des puits et des installations
  • meilleure maîtrise des phénomènes d’injectivité, de corrosion et de dépôts
  • sécurisation des performances dans des contextes géologiques variés

Économie — rendre les projets géothermiques viables

  • réduction du risque exploratoire et des incertitudes 
  • objectif de division par deux des coûts de forage (qui représentent jusqu’à 50 % des investissements)
  • amélioration de la rentabilité via l’optimisation et la co-production (lithium géothermal) 

Filière — structurer une chaîne de valeur géothermique

  • développement d’outils et d’offres d’ingénierie pour les acteurs du secteur
  • mobilisation d’un écosystème d’industriels, de PME et de partenaires académiques
  • contribution à l’émergence d’une filière française et européenne de la géothermie profonde
Recherche & expertise

Une expertise scientifique pour comprendre et maîtriser les systèmes géothermaux

IFPEN développe des approches de modélisation, de simulation et d’expérimentation pour mieux comprendre le fonctionnement des systèmes géothermaux et sécuriser leur exploitation.

Structurer la recherche sur la géothermie profonde

Les travaux s’inscrivent dans des programmes nationaux et européens visant à mieux comprendre le fonctionnement des systèmes géothermaux et à sécuriser leur exploitation.


  • projets européens
    → étude des systèmes géothermaux profonds et de la réinjection de gaz
    → exploration de schémas d’exploitation à faibles émissions

  • travaux de modélisation à l’échelle bassin et réservoir
    → compréhension des ressources géothermales et des conditions de production


> A voir : de l'exploration à la modélisation de l'hydrogène naturel et du lithium géothermal

Compétences scientifiques mobilisées

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Géologie Physique du transfert et du transport Modélisation et simulation des systèmes Génie chimique et génie des procédés Science des surfaces, des interfaces et des matériaux Microbiologie Méthodes numériques et optimisation  Évaluation des impacts environnementaux & ACV

Accéder à toutes les compétences

> Comprendre la formation des dépôts minéraux dans les échangeurs thermiques pour limiter les risques de corrosion

> VS3 - La Microfluidique au service d’une injectivité préservée

Infrastructures et plateformes

  • plateformes expérimentales de laboratoire pour la corrosion, les dépôts minéraux et la microbiologie
  • logiciels de simulation du sous-sol TemisFlow™, CooresFlow™, PumaFlow™ pour l’évaluation des ressources géothermiques, le comportement des fluides et l’évolution des propriétés du réservoir lors de la production de chaleurs
  • logiciel de simulation de puit GWellFm pour évaluer le risque de dépôt et de corrosion dans les puits
  • outils d’analyse d’eau en ligne pour la surveillance des fluides géothermaux en circulation 

Accéder aux infrastructures

Formation

Former les compétences de la géothermie profonde

Formation académique

IFP school

Programme IFP School
 
→ Geosciences for the energy system transition

Formation par la recherche

Thèses

Encadrement de x travaux de thèse sur les enjeux scientifiques de la géothermie profonde 
→ Accéder au site des thèses

Formation professionnelle

IFP Training

Montée en compétences des professionnels sur les outils, méthodes et conditions de déploiement de la géothermie profonde

→ Formation IFP Training : Géothermie

Contribution à la filière

• diffusion des compétences en modélisation, simulation et exploitation géothermale
• accompagnement de la montée en compétences des industriels et opérateurs
• structuration des savoir-faire nécessaires au déploiement de la filière

Utilité publique

Agir comme tiers de confiance pour la filière géothermique

Contribuer à la structuration des politiques énergétiques

Les travaux d’IFPEN alimentent les réflexions nationales et européennes sur la chaleur renouvelable.

  • appui à la mise en œuvre de la Programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE)
  • contribution aux échanges avec la DGEC
  • participation aux travaux de filière (AFPG, EERA JP Geothermal)

Objectifs :

  • éclairer les trajectoires de décarbonation
  • partager des cadres d’analyse robustes
  • accompagner la montée en maturité de la filière 

Produire une expertise indépendante au service de l’intérêt général

En tant qu’organisme public de recherche, IFPEN intervient en complémentarité des acteurs de référence du sous-sol, notamment le BRGM, et en lien avec les industriels.

  • production de connaissances scientifiques accessibles
  • mise en comparaison des options technologiques
  • diffusion des retours d’expérience

Résultat :  

  • une lecture objective des enjeux techniques, économiques et environnementaux
  • un rôle d’intermédiation entre recherche, industrie et pouvoirs publics
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Collaborer

Collaborer pour explorer et déployer la géothermie profonde

IFPEN mobilise partenaires industriels, académiques et institutionnels pour couvrir l’ensemble du cycle d’innovation, de l’exploration du sous-sol au déploiement des projets.

Connaissances & Outils

Des outils pour concevoir et exploiter les systèmes géothermaux

IFPEN met à disposition des outils et des connaissances pour évaluer les ressources, concevoir les systèmes et sécuriser leur exploitation.

  • Outils de modélisation du sous-sol et des réservoirs

    → TemisFlow™, CooresFlow™, PumaFlow™
  • Modèles de puits et de systèmes
géothermaux

    → GWellFm pour la simulation des boucles
géothermales
  • Méthodologies de derisking
géologique

    → évaluation intégrée ressource – réservoir –
puits – surface
FAQ

Foire aux questions

Vous trouverez ici les réponses aux questions les plus fréquentes.
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Yannick Peysson

Yannick Peysson

Program Manager: "Energy Storage and Management" and "Sustainable Uses of the Subsurface for the Energy Transition"