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Dossier de presse

Géothermie : 1er foragesub-horizontal au monde

Cachan28 février 2018

Depuis plusieurs années déjà, la Ville de Cachan intègre l’énergie et la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre dans sa stratégie territoriale. Au début des années 1980, alors que les prix du pétrole s’envolent suite au second choc pétrolier, elle crée une installation de géothermie pour alimenter son réseau de chaleur urbain.

Aujourd’hui, alors que les équipements, arrivés en fin de vie, doivent être modernisés, la commune confirme son engagement dans la Transition Énergétique avec le forage de deux nouveaux puits de géothermie en remplacement des anciens vieillissants.

UN CHOIX AU CŒUR DE LA TRANSITION ÉNERGÉTIQUE

Les réseaux de chaleur et de froid urbains, largement consacrés par la loi relative à la Transition Énergétique pour la croissance verte, sont des moyens utiles et pertinents pour réduire significativement les gaz à effet de serre et lutter efficacement contre le dérèglement climatique. Ils constituent de véritables outils d’aménagement du territoire et des leviers essentiels de la Transition Énergétique pour un aménagement durable de l’agglomération.

En créant une installation de géothermie en 1984, Cachan devient l’une des premières villes à utiliser cette énergie renouvelable pour alimenter un réseau de chauffage urbain. Elle s’engage ainsi dans une logique d’économie circulaire en utilisant la chaleur disponible dans les sous-sols pour chauffer ses habitants.

La commune, à l’initiative de la création du réseau de chaleur géothermique, confie alors au groupement SOCACHAL (Société Cachanaise de Chaleur) et Dalkia, la gestion et l’exploitation du réseau. La SOCACHAL assure la relation avec les abonnés, quand Dalkia se charge de l’optimisation des performances techniques, économiques et environnementales des installations.

Alors que les installations vieillissent, Cachan réaffirme son engagement en forant deux nouveaux puits de géothermie. La Ville s’inscrit ainsi pleinement dans les actions de développement durable poussées par l’Accord de Paris et par le Schéma Régional du Climat, de l’Air et de l’Énergie (SRCAE) d’Île-de-France.

La nouvelle géothermie sera mise en service en octobre 2018 après un an de travaux et couvrira les besoins en chauffage et eau chaude sanitaire de plus de 7 000 équivalents logements (équipements publics, immeubles collectifs d’habitation et entreprises). Dalkia réalise et finance le forage de la nouvelle géothermie ainsi que les travaux de développement du réseau de chaleur.

CACHAN & LA GÉOTHERMIE• 66 % d’énergie renouvelable dans le mix énergétique du réseau de chaleur grâce à la géothermie• 12 000 tonnes de CO2 évitées chaque année, comme si on retirait 3 600 voitures de la circulation • 7 000 équivalents logements chauffés

SOMMAIRE

Une nouvelle géothermie pour CachanLe 1er forage sub-horizontal au monde

Les étapes du chantier

La géothermie, une solution vertueuseLa géothermie : comment ça fonctionne ?

Une énergie pour produire de la chaleur renouvelable

Une réponse aux défis de la Transition Énergétique

Une gestion durable de la ressource

Les acteurs de la nouvelle géothermie

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LE FORAGE SUB-HORIZONTAL :UNE PREMIÈRE EN GÉOTHERMIE

UNE NOUVELLE GÉOTHERMIE POUR CACHAN

Le forage géothermique de Cachan actuellement en cours de réalisation est une innovation mondiale. Il s’agit d’un forage sub-horizontal, une ingénierie généralement utilisée lors de forages pétroliers, mais inédite en géothermie.

Le débit sera doublé et la production de chaleur augmentée.

L’originalité réside dans l’architecture des puits et dans leur déviation avec un angle de presque 90°, au lieu de 40° lors de forages traditionnels. L’intérêt de cette solution est de capter les différentes couches productrices du Dogger (époque du Jurassique Moyen) en forant une grande longueur dans cette nappe phréatique avec un drain horizontal de 1 000 mètres pour chaque puits.

Grâce à ces techniques, le débit sera doublé et la production de chaleur augmentée. Un seul doublet (2 puits) remplacera les deux doublets existants (4 puits).

Au minimum, 400 m3/h d’eau chaude sont attendus avec les deux nouveaux puits forés à 1600 mètres de profondeur, contre 300 m3/h avec les quatre anciens puits. La puissance totale de la nouvelle géothermie atteindra ainsi 13,5 MW. Le forage sub-horizontal, dont l’investissement total s’élève à 19 millions d’euros, permet de réduire la durée des travaux de forage : 4 mois contre 8 mois pour forer deux doublets.

LE FORAGE SUB-HORIZONTAL À CACHAN

• 2 puits• 1 600 m de profondeur• 87° et 1 000 m de drain horizontal/puits • 400 m3/h d’eau chaude attendus/puits• 19 M € d’investissement• 13,5 MW de puissance pour la nouvelle géothermie• 4 mois de travaux 7j/7, 24h/24

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LA GÉOTHERMIE, UNE SOLUTION VERTUEUSE

LES ACTEURS DE LA NOUVELLE GÉOTHERMIE

LES ÉTAPES DU CHANTIER

Les travaux de préparation de la plateforme de forage ont débuté en juillet 2017. La machine de forage et ses équipements associés sont arrivés sur le site à partir du 12 septembre 2017 par convois exceptionnels (plus de 40 convois exceptionnels uniquement pour la machine de forage). Il a fallu une dizaine de jours pour l’installer et la monter.

Le forage du premier puits a commencé fin septembre 2017. Après une phase d’essais, le forage du second puits a commencé en janvier 2018.

Les phases de forage sont réalisées 24h/24, 7j/7 afin de limiter les risques géologiques et pour éviter d’endommager la réalisation de l’ouvrage.

La centrale de géothermie sera ensuite rénovée et la boucle géothermale créée entre juin 2018 et la fin de l’année 2018.

Les quatre anciens puits seront abandonnés après la fin des travaux.

JUILLET 2017

Début des travaux

SEPTEMBRE 2017

Forage du premier puits

JANVIER 2018

Forage du second puits

JUIN 2018

Création de la boucle géothermale

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DÉCEMBRE 2018

Travaux de surface dans la centrale

La géothermie consiste à exploiter la chaleur naturellement contenue dans le sous-sol pour produire de la chaleur ou de l’électricité.

Grâce à des échangeurs de chaleur, l’eau puisée réchauffe l’eau distribuée par le réseau de chauffage urbain (eau chaude sanitaire, chauffage). La ressource naturelle est ensuite restituée à la nappe phréatique d’origine grâce à un puits de réinjection.

La géothermie fait donc partie des énergies renouvelables disponibles pour remplacer les énergies fossiles et verdir le mix énergétique des collectivités.

LA GÉOTHERMIE : COMMENT ÇA FONCTIONNE ?

Le principe technique des installations de géothermie dépend de la température des aquifères exploités, qui augmente en fonction de la profondeur.

• A moins de 100 mètres, la température du sol et des aquifères se situe généralement autour de 20°C. Ce type de géothermie, appelée « très basse énergie », nécessite la mise en place de pompes à chaleur pour atteindre une température suffisante pour le chauffage d’habitations ou de bâtiments du secteur tertiaire, par exemple.

• Entre 600 mètres et 2 500 mètres de profondeur, on trouve de l’eau entre 30°C et 150°C. On parle alors de géothermie « basse énergie », parfaitement adaptée aux besoins d’un réseau de chaleur.

• Au-delà de 2 500 mètres, des températures situées entre 180°C et allant jusqu’à 305°C permettent la production d’électricité. Néanmoins, des nappes disposant d’un tel pouvoir calorifique sont rares à des profondeurs exploitables en France comme en Europe.

Un réseau de chaleur désigne des canalisations permettant de fournir le chauffage collectif et l’eau chaude sanitaire à

l’ensemble d’un quartier, d’une ville ou d’une agglomération, à partir d’une ou plusieurs source(s) de production centralisée(s).

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Un aquifère est une couche de roche perméable et poreuse accueillant une nappe phréatique.

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Un ou plusieurs puits, dits de production, permettent d’extraire l’eau chaude du sol par une pompe immergée. 1

Grâce à un échangeur de chaleur , l’eau chaude du sol réchauffe l’eau distribuée par un autre réseau : le réseau de chauffage urbain, qui alimente en chauffage et en eau chaude les logements et bâtiments raccordés.

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L’eau prélevée du sol est ensuite directement restituée à la nappe d’origine par un ou plusieurs puits de réinjection situés à distance du puits de production. L’eau réinjectée n’a donc pas d’effet sur la température de l’eau pompée.

Une chaufferie d’appoint renforce la capacité de production de l’installation si besoin.

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Illustration KHUAN + KTRON

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UNE ÉNERGIE POUR PRODUIRE DE LA CHALEUR RENOUVELABLE

Selon l’Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie (ADEME), l’énergie géothermale est exploitée dans quelques 70 pays dans le monde, pour une puissance totale de plus de 27 GW, hors pompes à chaleur.

Il s’agit d’une des principales énergies renouvelables utilisées en France, après la biomasse, pour produire de la chaleur. La France compte ainsi 71 installations géothermiques, dont 48 réseaux de chaleur géothermiques en Île de France.

La région Île de France bénéficie, en effet, d’un fort potentiel en géothermie. Cette ressource se positionne ainsi comme l’une des principales énergies renouvelables utilisées dans la région.

Il ne s’agit pourtant pas du seul territoire français propice à l’utilisation de cette ressource, les régions d’Alsace, d’Aquitaine et des Hauts-de-France présentant également une géologie particulièrement favorable à la géothermie.

LA FRANCE & LA GÉOTHERMIE

• 2ème énergie renouvelable la plus utilisée pour produire de la chaleur après la biomasse (source : SER)

• 71 installations géothermiques en France (source : SER)

• 48 réseaux de chaleur géothermiques en Île de France (source : SER)

Exploiter la chaleur contenue dans le sol pour satisfaire les besoins en chauffage d’une population est une idée qui ne date pas d’hier.

Les premières traces d’utilisation de la géothermie par l’homme remontent, en effet, à près de 20 000 ans. Dans l’Antiquité, les grecs, puis les romains utilisaient les bains publics (thermes) comme lieu de rencontre, d’échanges d’idées et d’hygiène.

À partir du XIXe siècle, les progrès techniques permettent de chercher la chaleur de plus en plus profondément, et de l’exploiter de mieux en mieux. C’est ainsi que le premier forage en France est réalisé entre 1833 et 1841, dans le quartier de Grenelle à Paris, pour capter, à 548 mètres de profondeur, une eau à 30°C.

La géothermie connaît ensuite un grand succès entre 1978 et 1986, après les premiers chocs pétroliers, cette ressource permettant d’échapper à la volatilité des prix.

Elle prend un nouvel essor depuis 2010 grâce à ses vertus écologiques et aux progrès techniques dont elle bénéficie.

Un peu d’histoire...

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UNE RÉPONSE AUX DÉFIS DE LA TRANSITION ÉNERGÉTIQUE

La géothermie est considérée comme une « énergie exemplaire » par l’ADEME et le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM). Et pour cause, elle ne présente quasiment que des avantages, devenant un outil clé de la Transition Énergétique.

• Écologique : la géothermie émet très peu de CO2 dans l’atmosphère, dix fois moins qu’une installation au gaz. Elle contribue ainsi aux objectifs de décarbonation de la loi de Transition Énergétique.

• Sûre : elle n’est pas dangereuse et n’est pas tributaire des aléas climatiques, comme le sont le solaire ou l’éolien. L’énergie géothermale est disponible en permanence sous nos pieds.

• Locale : c’est une énergie que l’on trouve dans nos territoires. Elle ne suppose aucun transport et ne suscite aucune perte d’énergie, l’eau puisée dans la nappe souterraine y retournant, préservant ainsi la capacité de cette dernière et son renouvellement énergétique.

• Bon marché : l’essentiel du coût de la chaleur est lié à l’investissement de départ et non à l’achat de combustible. Le prix de la chaleur produite par la géothermie est donc stable dans le temps, la durée de vie d’un puits de géothermie pouvant aller jusqu’à 30 ans. Les réseaux de chaleur géothermiques contribuent ainsi à lutter contre la précarité énergétique.

• Inépuisable : contrairement aux énergies fossiles, le réservoir de la géothermie ne se vide pas au fur et à mesure que l’on s’en sert. L’eau se renouvelle naturellement par le ruissellement des eaux de surface et par la réinjection des eaux prélevées dans la nappe phréatique d’origine. Il s’agit donc d’une énergie renouvelable 100 % propre.

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Les avantages de la géothermie

UNE TVA PRÉFÉRENTIELLE

Depuis 2006, une incitation fiscale importante a fait passer le taux de TVA à 5,5% pour les clients des réseaux de chaleur utilisant une énergie issue à plus de 50% de ressources renouvelables. Un taux préférentiel dont bénéficient les usagers de la commune de Cachan.




UNE GESTION DURABLE DE LA RESSOURCE

Pérennité de la nappe

La réinjection totale de l’eau prélevée par l’installation géothermique garantit l’exploitation durable de la ressource. L’eau est, en effet, réinjectée dans des proportions équivalentes à la quantité prélevée, et à des températures similaires, afin de préserver la nappe souterraine. La distance établie entre les points de prélèvement et de réinjection est suffisamment importante pour maintenir la température ainsi que la pression de la nappe, et donc le débit du puits.

La distance entre les points de prélèvement et de réinjection est de 2 000 mètres environ.

L’eau des aquifères est généralement chargée en composés minéraux, ce qui la rend impropre aux usages domestiques. À Cachan, l’eau extraite du Dogger dans le sous-sol est chargée en sulfures. Elle n’est donc pas utilisable pour les besoins urbains d’eau potable mais uniquement pour récupérer sa chaleur. Sur les rares nappes dont l’eau est potable, les procédés déployés pour la valorisation énergétique ne modifient pas la qualité de l’eau.

Préservation de la qualité de l’eau

L’éventuel risque de pollution des nappes phréatiques est surtout présent lors des opérations de forage. Pour atteindre l’aquifère à valoriser, il est parfois nécessaire de traverser une autre nappe. Afin d’éviter de polluer un éventuel aquifère d’eau potable en le mettant en communication directe avec un aquifère non potable, des procédés techniques ont été développés à base d’injection de ciments spéciaux.

Sur les installations, il est fréquent de recourir à un double, voire un triple tubage, afin de se prémunir contre les risques de fuite sur les canalisations. Enfin la diffusion de ciments spéciaux autour des canalisations permet d’assurer définitivement leur capacité de résistance au risque de corrosion.

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La géothermie est une solution hautement technique qui ne peut être réalisée que par des experts professionnels reconnus, et ce sur toute la chaîne du projet. L’eau utilisée pour les réseaux de chaleur, chargée de sels minéraux et de gaz dissous, est impropre à la consommation. Pour se prémunir de tout risque, les foreurs ont développé des techniques très efficaces et reconnues.

UNE TECHNIQUE CONTRÔLÉE

L’exploitation d’une installation de géothermie fait l’objet d’un suivi de la part des autorités publiques. Ces contrôles portent notamment sur l’analyse de l’eau exploitée ou les volumes prélevés et réinjectés.




Mon prédécesseur, le sénateur maire Jacques Carat avait perçu l’intérêt en 1983 d’entendre les propositions des bureaux d’études qui lui exposaient l’intérêt de la ressource géothermale, présente dans le sous-sol de Cachan, comme dans celui des communes voisines.

La géothermie présentait des avantages à l’époque où les prix du pétrole s’envolaient et où le cours du dollar était bas.

C’est donc avec enthousiasme, qu’avec le soutien entier du Conseil municipal, la Municipalité décida alors d’engager la construction du réseau de géothermie et de la centrale, sur un terrain mis à disposition par l’ENS Cachan.

Pour assurer la gestion du réseau et des sous-stations, une société d’économie mixte fut créée, la SOCACHAL, la Ville en étant l’actionnaire majoritaire.

De nombreux bâtiments communaux furent raccordés et l’attractivité du tarif permis de

convaincre les bailleurs, des copropriétaires etpropriétaires ou gestionnaires d’équipements implantés sur le territoire, de souscrire des abonnements pour la fourniture de chauffage et parfois d’eau chaude sanitaire.

Dans mes responsabilités de maire, en succédant à Jacques Carat en 1998, je me suis inscrit dans cette dynamique de développement durable. Le réseau s’est développé, avec le soutien de la Ville, comme dans la ZAC Desmoulins, ou dans le secteur ouest de la commune.

Des investissements ont dû être réalisés au fil des ans, pour maintenir la qualité de la prestation aux abonnés, avec l’expertise de l’exploitant, Dalkia.

Aujourd’hui, nous passons à une nouvelle phase d’usage de cette énergie propre et je me félicite que Cachan réaffirme ainsi son positionnement dans le développement durable.»

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Jean-Yves Le Bouillonnec,Maire de la Ville de Cachan.

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La SOCACHAL a été créée par la volonté municipale d’assurer la gestion de la ressource géothermale par une société d’économie mixte locale.

Si la Ville est l’actionnaire majoritaire de la société, les autres actionnaires ont toujours été solidaires des actions entreprises : VALOPHIS, Cachan Habitat-OPH, I3F...

Dalkia assure avec son professionnalisme l’exploitation du réseau et, aujourd’hui, porte l’investissement du nouveau forage, avec des subventions de la Région Île-de-France et de l’ADEME.»

SOCACHAL a toujours assuré ses missions, confiées par la Ville, de permettre la distribution du chauffage et de l’eau chaude sanitaire à un coût satisfaisant et de prendre en charge le développement du réseau.

Demain, avec le nouveau puits, le groupement SOCACHAL Dalkia permettra le raccordement des nouveaux aménagements urbains, notamment dans le futur quartier de la gare à Arcueil-Cachan, et sur le site de l’actuelle ENS Cachan.»

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Hélène de Comarmond, Présidente directrice générale de la SOCACHAL

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Dalkia est une filiale du Groupe EDF spécialisée dans les services énergétiques. Nous proposons à nos clients des solutions sur-mesure à l’échelle de chaque bâtiment, chaque site industriel et de chaque ville pour les aider à réduire leurs consommations d’énergies et à développer les énergies renouvelables.

Dans le cas de la Ville de Cachan, c’est le choix de la géothermie qui a été fait pour chauffer les habitants et verdir le mix énergétique du territoire. Dalkia dispose d’une expérience de plus de 40 ans dans ce domaine et exploite à ce jour 27 installations géothermiques en France. Cela en fait le premier acteur de la géothermie en France.

Fort de notre savoir-faire historique, nous garantissons notamment :

• La conception et la construction des centrales de production,• La sécurisation de l’approvisionnement en eau géothermale,• La fourniture d’énergie verte à un prix compétitif et stable dans la durée.

Nous sommes ravis de faire partie du groupement SOCACHAL Dalkia pour permettre à la ville de Cachan de se chauffer grâce à une énergie 100 % renouvelable et 100 % locale.»

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Sylvie Jéhanno,Présidente-Directrice Générale du groupe Dalkia

DALKIA : N°1 DE LA GÉOTHERMIE

• + 40 ans d’expérience

• 27 réseaux géothermiques exploités en France

• 24 réseaux géothermiques exploités en Île de France (sur 48)

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Contacts presseDalkia Île de France - Odile Nicaise

01 71 09 77 53 - [email protected]

Dalkia Groupe - Tiphaine Croville01 71 00 78 28 - [email protected]

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