EDF Pulse Ventures réalise une analyse approfondie des opportunités et des avantages de l'énergie géothermique

La géothermie consiste à exploiter la chaleur naturellement contenue dans le sol afin de créer de l’électricité ou du chauffage. La température du sol évolue en fonction de la profondeur, allant de 10-20°C au plus proche de la surface, jusqu’à atteindre 5 000°C au niveau du noyau terrestre. En France métropolitaine, la température augmente de 3°C par 100m de profondeur. 

Les applications géothermiques diffèrent en fonction de la profondeur d’extraction de la chaleur. Entre 0 et 200 mètres de profondeur, l’exploitation est principalement destinée au chauffage résidentiel, notamment grâce à l’utilisation de pompes à chaleur géothermiques. Concernant les forages plus profonds, ils permettent d’alimenter en chaleur les centrales électriques ou les sites industriels nécessitant de hautes températures dans leurs processus. Des technologies sont également en cours de développement pour exploiter des réservoirs de plus en plus profonds. 

La géothermie d’ordre électrogène constitue actuellement environ 1% de l'approvisionnement énergétique mondial¹, avec des ressources techniquement exploitables estimées à 200 GW pour la production d'électricité. En 2022, la capacité électrique d’origine géothermique installée dans le monde atteignait 16 GW².

Le développement de projets géothermiques fait face à des enjeux économiques et techniques majeurs. Les coûts d’investissements (CAPEX) liés au forage sont conséquents, d’autant plus que ces forages s’effectuent dans un contexte d’incertitude importante sur la qualité de la ressource souterraine. De plus, ce même forage peut mettre en péril des projets, notamment à cause de la sismicité induite ou la pollution de nappes, quand les choses ne se passent pas comme prévu. Cette situation génère un niveau de risque élevé pour les porteurs de projets. 

Pour améliorer la viabilité des projets géothermiques, trois leviers d’innovations sont prioritaires : 

1. Améliorer la connaissance de la ressource et de la structure des roches en sous-sol dans la phase initiale des projets.
2. Améliorer les techniques de forage pour permettre aux développeurs de projets de forer dans de nouvelles couches sédimentaires ou pour éviter l’usure des têtes de puits, risquant d’augmenter les coûts d’exploitation et le temps non-productif.
3. Développer des technologies qui vont permettre d’adresser des cas d’usage beaucoup plus variés de la géothermie, notamment à grande profondeur ou via l’utilisation de la chaleur directement dans la roche.

EDF dispose d’un réel savoir-faire sur cette ressource. Le Groupe utilise cette énergie depuis plus de 40 ans via ses filiales Dalkia et Électricité de Strasbourg. De nouvelles technologies sont actuellement en développement sur des maillons critiques de la chaîne de valeur de la géothermie. En lien avec d'autres entités du groupe EDF, EDF Pulse Ventures a identifié 3 segments prioritaires dans la chaîne de valeur de la géothermie : 

Exploration souterraine : L'intelligence artificielle (IA), couplée à des techniques de mesure de propriétés physiques du sous-sol, permet une modélisation plus précise des données souterraines. Cette avancée contribue à réduire les risques des projets de forage pouvant aujourd’hui être interrompus en raison d’une connaissance insuffisante de la ressource. 

Techniques de forage : De nouvelles technologies émergent sur la phase de forage pour réduire les coûts d’exploitation, accélérer la vitesse de forage et améliorer l’accès à des réservoirs de chaleur. C’est le cas notamment des têtes de puits à impulsions de haute tension ou arcs électriques qui permettent de forer rapidement dans des roches dures ou encore du forage directionnel ciblant précisément les ressources géothermiques ce qui diminue les coûts et accélère le forage. L’usage de capteurs et l'IA permettent d’optimiser le forage en direct réduisant les risques de défaillance. 

Exploitation de la ressource : De nouveaux acteurs développent des technologies qui explorent deux voies complémentaires. D’un côté, des systèmes innovants permettent de récupérer de la chaleur diffuse présente proche de la surface, même à basse température, élargissant ainsi les zones exploitables. De l’autre, des technologies avancées donnent accès à des sources de chaleur plus profondes, à plus haute température, sans nécessiter la présence d’aquifères naturels grâce à des systèmes en boucle fermée ou stimulés (EGS).

Dans le cadre de cette étude, EDF Pulse Ventures a identifié une cinquantaine d’acteurs innovants dans le domaine de la géothermie.

¹Étude du groupe Cleantech, 2024 

²IEA, The Future of Geothermal energy, 2024 (p;30)  

³Rapport entre l'énergie réellement produite sur une période donnée et l'énergie qui aurait été produite si l'installation avait fonctionné à sa puissance nominale pendant la même période.