Maîtrise des risques technologiques et environnementaux

Les risques technologiques

Ils sont de différentes natures : il y a les risques générés par la conception de l’installation stricto sensu et ceux qui sont préjudiciables à l’exploitation.

Le risque ATEX

La centrale de conversion d’énergie géothermique/électrique de type ORC (Organic Rankine Cycle) installée sur le site de Soultz fonctionne avec de l’isobutane comme fluide de travail au niveau de son cycle thermodynamique. L’utilisation de ce fluide organique est soumise à la réglementation des zones ATEX (ATmosphère EXplosive). En effet, une fuite accidentelle de ce gaz inflammable dans l’atmosphère est susceptible de développer un risque de type explosif. Tous ces éléments ont bien évidemment été pris en considération lors de la conception de la centrale ORC, notamment dans l’étude de dangers et grandement minimisés du fait du choix d’une installation "outdoor" (milieu ouvert, non confiné) et de la mise en place d’une zone ATEX autour des éléments à risque (turbine, aérocondenseur). De plus, la réglementation des équipements dans cette zone impose l'utilisation de matériels spécifiques afin d'écarter tout risque d’étincelle et nécessite un balisage spécifique au sol.

La zone ATEX délimitée au sol par une bande jaune

Le tank enterré d'isobutane

L’endommagement des outils de pompage

Il existe également des risques technologiques qui peuvent dégrader les conditions d’exploitation de la centrale. En effet, le principe de la géothermie profonde EGS nécessite l’utilisation d’une pompe de production pour remonter à la surface des débits de fluides géothermaux significatifs. Les conditions de fonctionnement de la pompe avec un fluide salé, corrosif, riche en particules et chaud auxquels s’ajoutent les phénomènes de dilation thermique liés aux conditions de température, sont autant d’éléments qui risquent d’endommager la pompe et donc l’exploitation. Lors des premiers mois de fonctionnement de la circulation inter-puits en 2008, la pompe à arbre long a été soumise à des conditions d’exploitation qui ont occasionné une rupture de l’arbre de la pompe. En effet, ce type de pompe mécanique est lubrifié avec de l’eau. Comme l’eau géothermale est trop salée, on n’a utilisé de l’eau douce déminéralisée pour la lubrification. Cependant, l’eau douce est, par nature, chargée en minéraux qui ont tendance à précipiter lorsque celle-ci se réchauffe. Malgré la mise en place d’un système de déminéralisation, de la calcite blanche s’est déposée autour de l’arbre de la pompe provoquant une absence de lubrification et donc son échauffement puis sa rupture. Le dispositif de déminéralisation a depuis été revu et amélioré. Son fonctionnement est aujourd’hui satisfaisant.

L’arbre de la pompe de production est endommagée par des dépôts de calcite

La corrosion

D’autres risques technologiques sont susceptibles de perturber l’exploitation. Il y a par exemple, tous les risques liés à la corrosion des équipements (échangeurs de chaleur, filtres, pompes, tubages, tuyaux). La forte salinité du fluide géothermal (100g/L), les conditions d’exploitation (température, pression), et la vitesse de circulation des fluides dans l’installation sont les trois facteurs principaux qui déterminent la corrosivité. Une corrosion accrue peut endommager l’intégrité physique des matériaux constitutifs des équipements. On peut observer des fuites voire des ruptures qui génèrent de sérieux problèmes pour l’exploitation. Sur la centrale de Soultz, la corrosion est étudiée via des essais sur des coupons métalliques placés dans des chambres où percole le fluide géothermal dans les conditions de la réinjection c’est-à-dire environ 70°C.

 

La forte salinité du fluide géothermal, les température et pression d’exploitation, et la vitesse de circulation des fluides déterminent la corrosivité.

Le scaling ou dépôt par précipitation

En parallèle aux processus de corrosion qui conduisent à une dégradation des équipements, on observe également des dépôts minéraux qui peuvent obstruer partiellement voire totalement les éléments de production (échangeur, filtres, pompe, puits). Ces dépôts dérivent de la précipitation de minéraux dissous dans l’eau géothermale. Sa forte minéralisation peut conduire à précipiter des minéraux notamment dans les zones où les conditions thermodynamiques changent (refroidissement, chute de pression). En géothermie, on qualifie les dépôts de scaling. Lorsqu’ils sont trop importants, cela peut conduire à un colmatage total des tuyaux et donc à un arrêt de l’exploitation.

Un tuyau bouché par des précipitations, musée de Larderello

La température et la pression

La production d’eau géothermale puisée à 200°C à 5 km de profondeur amène une température de l’ordre de 170°C dans la tuyauterie de surface. Pour faire face à ce risque, la majeure partie des installations à risque ont été calorifugées. De plus, pour maîtriser ce risque vis-à-vis des conditions de travail, le personnel a été formé à l’appréhension de ce risque et des procédures opératoires ont été écrites.
Pour empêcher le fluide géothermal de précipiter en surface, une pression constante de près de 20 bars est maintenue en surface. En cas de rupture d’un équipement, des jets brulant de vapeur peuvent occasionner des dégâts sur le personnel ou sur les équipements. Pour faire face à ce risque, plusieurs actions ont été menées : la formation du personnel, l’écriture de procédures opératoires et la mise en place de séparateurs eau-vapeur. Ces derniers équipements permettent lors d’un incident de dégager à l’atmosphère le fluide géothermal en surpression.
A noter que l’ensemble des installations de surface répond à la règlementation des équipements sous pression et qu’un organisme certificateur a procédé au contrôle de mise en route.

Le séparateur eau-vapeur contribue à la réduction des risques © Weiss Ademe

Le risque électrique

L’ensemble des installations électriques a été contrôlé par un organisme certificateur et sera suivi par un contrôle périodique.

 

Les principaux risques environnementaux

Le fonctionnement d’une centrale géothermique dans l’environnement géologique de type Soultz génère un certain nombre de nuisances environnementales qui font l’objet d’études sur site. En effet, dans le cadre de l’acceptation par les populations environnantes et par les autorités administratives d’installations de type EGS comme celles développées à Soultz, il faut être en mesure de proposer des solutions techniques afin de garantir un impact minimal sur les populations locales et les meilleures conditions de travail sur le site d’une telle exploitation.

La micro-sismicité induite

Les événements micro-sismiques susceptibles d’être associés à l’exploitation géothermique profonde peuvent survenir pendant toute la durée de l’exploitation surtout lorsqu’on réinjecte avec des pressions significatives. Le risque associé à des événements micro-sismiques survenant au cours de l’exploitation doit absolument être évalué de manière à pouvoir promouvoir sereinement la technologie de la géothermie profonde au titre d’une énergie verte et sans impacts négatifs sur les populations locales. Le réseau sismique installé à Soultz en surface et en profondeur a clairement montré son intérêt et son efficacité dans la gestion des phases de stimulation et circulation déjà réalisées. Les évènements micro-sismiques sont analysés en temps réel en fonction des conditions d’exploitation de la centrale géothermique. Ces conditions d’exploitation sont éventuellement adaptées pour réduire au maximum le risque sismique. En 2010, le fluide était pompé à partir d’un seul puits de production mais était réinjecté dans deux puits différents pour minimiser l’impact hydro-thermo-mécanique. Aucun n’événement sismique n’a été ressenti localement depuis plusieurs années.

Consulter à ce sujet "La question sismique"

 

Le bruit et l’impact visuel

Le niveau de bruit et l’impact visuel sont une composante essentielle de l’acceptation des installations industrielles par les populations environnantes. La technique des puits déviés permettant de limiter au maximum l’emprise au sol de la centrale géothermique, le risque « encombrement et impact visuel » est très limité dans le cadre du pilote de Soultz. En revanche, le bruit généré par les installations de surface situées en plein air (principalement ventilateurs des aérothermes et turbo-générateur) est mesuré, contrôlé et éventuellement réduit s’il s’avère trop élevé.

La radioactivité naturelle

Le granite profond de Soultz est une roche cristalline naturellement radioactive. La saumure qui circule dans les fractures du granite est pompée pendant l’exploitation géothermique. Elle est donc à même de ramener vers la surface des particules rocheuses granitiques radioactives en suspension qui peuvent se piéger dans les filtres en surface. Ceux-ci, qui peuvent éventuellement concentrer ces particules, font l’objet une attention particulière. De plus, le fluide géothermal riche en éléments minéraux en remontant en surface peut également faire l’objet de dépôts minéraux qui piègent les radioéléments. Des campagnes de mesures des installations géothermiques sont régulièrement conduites pour évaluer les risques radiologiques encourus. Ce travail est réalisé en collaboration étroite avec les organismes spécialisés dans le traitement de ce type de déchets sous le contrôle de l’ASN (Autorité de Sureté Nucléaire) en vue de garantir la sécurité des intervenants sur le site.