« UPscaling and heat simulations for improving the efficiency of deep GEOthermal energy – UPGEO » (ANR-19-CE05-0032-01)

En France, les réseaux de chaleurs sont en grande partie dépendants des combustibles fossiles (42%), et la part de la géothermie profonde représente moins de 5%. Son déploiement dans les métropoles est limité par un risque géologique difficilement prédictible. UPGEO travaillera à mettre au point un outil numérique prédictif permettant d’effectuer des simulations thermo-hydro-mécaniques et d’évaluer la performance d’un lieu donné en Ile-de-France sur son potentiel géothermique.

Enjeux et objectifs
La géothermie, c’est-à-dire la mobilisation de la chaleur contenue dans le sous-sol à très basse, basse ou haute température, est l’une des méthodes pour réaliser la transition énergétique. La nouvelle programmation pluriannuelle de l’énergie renouvelable vient de revoir à la baisse les objectifs en terme de déploiement de la géothermie profonde en France, notamment en raison des risques géologiques élevés qu’une opération nouvelle n’obtienne pas une ressource géothermique présentant des caractéristiques de débit et de température suffisantes pour assurer la rentabilité du projet pendant sa durée de vie. Ce risque géologique constitue un obstacle au développement futur de la géothermie en France et en Ile-de-France. Ce projet consistera à travailler sur des méthodes innovantes de modélisation en proposant des solutions qui optimisent et explorent le développement de nouvelles zones en domaine sédimentaire. Cette optimisation nécessite (1) une connaissance précise de l’hétérogénéité du réservoir en termes de géométries sédimentaires, porosité/perméabilité, connectivité du réservoir et (2) des simulations numériques fiables des écoulements et flux de chaleur à +30 ans, voire +100 ans après le début de la production.

Le principal objectif du projet est de réussir le changement d’échelle entre la perméabilité mesurée en laboratoire et la connectivité sédimentaire des corps réservoirs à l’échelle kilométrique. La façon d’homogénéiser les coefficients efficaces comme la porosité, la perméabilité, la déformation mécanique (tenseur de Gassman et coefficient de Biot) ou la dispersion thermique effective par des équations valables en tout point pour les constituants fluides et solides constituera le défi majeur de ce projet qui nécessitera de coupler des données et concepts géologiques et mathématiques. Un des challenges sera d’associer deux communautés scientifiques travaillant rarement ensemble en France : géologues et mathématiciens.

Numéro du programme ANR et Lien permanent : ANR-19-CE05-0032-01