Wir haben uns damit drei zentrale wissenschaftliche Ziele für die Zukunft gesetzt, die unsere interne Effizienz steigern und es uns ermöglichen, auf eine sich verändernde Landschaft zur Unterstützung der Energiewende zu reagieren.

Entwicklung von Verfahren zur Gewinnung thermischer Energie aus geothermischen Ressourcen, um kohlenstofffreie Wärme/Kälte zu erzeugen und Wärme/Kälte im Untergrund zu speichern

Dieses Ziel setzt die in den letzten 15 Jahren durchgeführten Arbeiten fort, die vor allem darauf abzielen, das Wissen zu erweitern und Methoden und Verfahren zur Unterstützung des Wärmeerzeugungssektors und der Kraft-Wärme-Kopplungsindustrie zu entwickeln. Wir werden unsere wissenschaftliche Arbeit zu geothermischen Energie- und Wärmespeichersystemen fortsetzen und Brücken zwischen den Fachgebieten schlagen, um echtes gemeinsames Fachwissen in verschiedenen Temperaturbereichen zu schaffen, von sehr niedrigen und niedrigen Temperaturen (z. B. Fernwärmesysteme) bis hin zur Wärmeerzeugung bei hohen Temperaturen (z. B. „industrielle“ Wärme und Kraft-Wärme-Kopplung). Die Erzeugung von Strom aus Erdwärme ist in Frankreich nach wie vor eine Nischentätigkeit, die nur in den französischen Überseegebieten durchgeführt wird. Sie kann jedoch von den Forschungsarbeiten im Bereich der Tiefengeothermie auf dem französischen Festland profitieren.

Die unterirdische Speicherung von Wärme/Kälte in Gesteinen oder Grundwasserleitern ist beispielsweise ein Bereich, den das BRGM in den letzten Jahren in niedrigen Temperaturbereichen untersucht hat. Dieser Forschungsschwerpunkt muss in Zukunft erweitert werden, um die saisonale Wärmespeicherung in Gesteinsmassen, die Erforschung hoher Temperaturbereiche und die Restwärmerückgewinnung abzudecken.

Mittel- bis langfristig müssen schließlich Wärmeerzeugungs- und -speicherungstechnologien in Energiesysteme auf verschiedenen Ebenen (z. B. Gebäude, Gemeinden und Fernwärmenetze) integriert werden, um sie effizienter zu machen.

Forschungsschwerpunkte

• Identifizierung und Verständnis der wichtigsten physikalischen und chemischen Mechanismen.
• Modellierung gekoppelter Phänomene.
• Labor- und Plattformtests.
• Methoden für die Entwicklung, Überwachung und Optimierung der Nutzung im Zusammenhang mit Lagerstätten, Brunnen und Wärmeproduktionsstätten.
• Methoden für die Entwicklung, Überwachung und Optimierung der Nutzung im Zusammenhang mit der unterirdischen thermischen Energiespeicherung in Gesteinsmassen und Aquiferen.
• Integrierte Lösungen von der Charakterisierung der unterirdischen Formation/des Standorts bis zur Bewertung des Energiepotenzials, der Optimierung des Energiesystems und der Abschätzung von Kosten und Nutzen.

Abschätzung und Nutzung des Potenzials des Untergrunds auf regionaler und lokaler Ebene, um Energiesysteme aus technischer, ökologischer und wirtschaftlicher Sicht effizienter zu gestalten

Dieses zweite Ziel betrifft Gemeinden (z. B. Stadtteile, ganze Städte oder Regionen) und konzentriert sich auf die Erweiterung des Wissens und die Entwicklung von Methoden und Verfahren zur Bewertung des Potenzials von Gemeinden auf dem französischen Festland für die Umsetzung von dezentralen Energiesystemen. Unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeit reicht vom Verständnis und der Qualifizierung geothermischer Ressourcen und verschiedener unterirdischer Speichersysteme bis hin zur Entwicklung von Methoden zur Bewertung des unterirdischen Potenzials. Durch die Entwicklung von Methoden zur Erkundung und Charakterisierung des Untergrunds, die in verschiedenen Maßstäben und in unterschiedlichen Kontexten in ganz Frankreich eingesetzt werden können, können wir sicherstellen, dass dieses Potenzial effizient genutzt wird. Besonderes Augenmerk wird auf die vulkanischen Gebiete in den Überseegebieten gelegt, die ein Potenzial für die geothermische Stromerzeugung aufweisen, und zwar im Einklang mit der besonderen Behandlung der nicht an das Netz angeschlossenen Gebiete (die französischen Überseeinseln, die nicht an das Festland angeschlossen sind).

Die effiziente und verantwortungsvolle Nutzung des unterirdischen Potenzials erfordert einen systemischen Ansatz, der auch die Oberfläche einbezieht. Wir werden uns auf die Effizienz der vorgeschlagenen Systeme konzentrieren und darauf, wie diese verbessert werden kann, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass die unterirdischen Energiesysteme wirtschaftlich tragfähig und ökologisch nachhaltig sind. Dazu gehört die Ermittlung und Bewertung von Risiken und potenziellen Umweltauswirkungen, einschließlich technischer, sozialer und wirtschaftlicher Faktoren. Wir werden die kostengünstigsten Lösungen ermitteln und die Kosten berechnen, die in einem idealen Szenario erzielt werden könnten.

Diese Forschungsarbeiten sollen die öffentliche Politik unterstützen. Ein Teil der Arbeit knüpft an frühere Forschungsarbeiten an, muss aber weiterentwickelt werden, um systemische Ansätze und die Zusammenarbeit mit geeigneten Partnern einzubeziehen. Mittelfristig zielt unsere Arbeit darauf ab, lokale und regionale Gemeinschaften sowie künftige Akteure der Energiewende auf verschiedenen Ebenen zu unterstützen, und wird mit Unterstützung unseres regionalen Netzwerks durchgeführt.

Forschungsschwerpunkte

• Strategien zur Erkundung und Charakterisierung von Wärmeerzeugungs- und -speicherstandorten.
• Methoden zur Abschätzung von Ressourcen und Potenzialen auf lokaler und regionaler Ebene.
• Verbesserung/Optimierung der Effizienz von Energiesystemen durch Einbeziehung unterirdischer Ressourcen (z.B. komplexer Systemansatz).
• Bewertung der Rolle des Untergrunds neben anderen Energiespeichersystemen, einschließlich der Zwischenspeicherung in Gesteinsmassen und der Vorteile unterirdischer Speicher für das Stromnetz.
• Vorhersageansätze für das Verhalten des Untergrunds, um Einblicke in die Auswirkungen der Nutzung geothermischer Energie auf die Umwelt und den Menschen in verschiedenen normalen und problematischen Veränderungsszenarien zu gewinnen.
• Bewertung der ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Nachhaltigkeit von Energiespeicher- und -erzeugungssystemen, die den Untergrund einbeziehen (Anwendung eines komplexen dynamischen Systemansatzes auf ein eingeschränktes System).

Entwicklung unterirdischer Speicher, um den Übergang zu nachhaltigeren Energiesystemen zu unterstützen

Das dritte Ziel zielt darauf ab, das Wissen zu erweitern und Methoden, Verfahren und Technologieoptionen für unterirdische Speicher zu entwickeln, die zum Übergang zu nachhaltigeren Energiesystemen beitragen könnten.

Energiesysteme werden sich dahingehend entwickeln, dass sie ein breiteres Spektrum von Energievektoren (z. B. Wärme, nicht konventionelles Gas, H2, O2 usw.) umfassen und mehr Verbindungen zwischen Energienetzen aufweisen. Wir müssen in der Lage sein, das technologische Know-how und die Bausteine zu entwickeln, um die physikalischen und chemischen Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Vektoren und dem Untergrund sowie das Verhalten der natürlichen Umgebung unter den Bedingungen der Speicherung (z. B. H2 und Druckluft) zu berücksichtigen. In Zukunft müssen Methoden für die Integration verschiedener Speichersysteme entwickelt werden, um Systeme mit mehreren Vektoren (z. B. gekoppelte Strom-/Wärme-/Gasnetze) zu optimieren.

Kohlenstoffneutralität erfordert die Erzeugung „negativer Emissionen“ zum Ausgleich der Restemissionen gemäß der nationalen Strategie für geringen Kohlenstoffausstoß. Negative Emissionen werden durch Senken erzeugt, die Kohlenstoffemissionen abfangen und speichern (CCS). Besonderes Augenmerk werden wir auf die Entwicklung des Wissens und der technologischen Bausteine legen, die für die unterirdische Speicherung in tiefen salinen Aquiferen erforderlich sind. Wir werden Verfahren zur Kohlenstoffabscheidung und/oder -nutzung (z. B. feste Kohlenstoffspeicherung) erforschen, bei denen Kohlendioxid in Produkten mit langer Lebensdauer gespeichert wird, ein Verfahren, das als mineralische Sequestrierung bekannt ist. Wir werden versuchen, Synergien mit erneuerbaren Energien und insbesondere mit der Geothermie zu schaffen.

Schließlich beabsichtigen wir, das Wissen zu erweitern und Methoden und technologische Bausteine zu entwickeln, um die potenzielle Umstellung industrieller Kohlenwasserstoff-Förderanlagen (z. B. bestehende Bohrungen) zu unterstützen.

Unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeit zur Erreichung dieses Ziels ist Teil einer Strategie zur Unterstützung externer Betreiber. Zum Teil handelt es sich um eine Fortsetzung der in den letzten Jahren im Rahmen von ANDRA-Vereinbarungen durchgeführten Arbeiten oder um die Umsetzung von technologischen Bausteinen für die Entwicklung industrieller Demonstrationsanlagen oder Pilotprojekte. Wir werden staatliche Stellen (z. B. im Bereich der Lagerung radioaktiver Abfälle) unterstützen, indem wir Kenntnisse über den reaktiven Transport und Methoden zur Überwindung physikalischer und menschlicher Hindernisse für den unterirdischen Einschluss erarbeiten.

Forschungsschwerpunkte

• Prozessmodellierung und Bewertung physikalischer Hindernisse für die unterirdische Lagerung (z. B. reaktiver Transport, chemische Reaktivität und Verhalten geologischer Formationen).
• Labortests.
• Entwicklung von Methoden zur Bewertung der Effizienz von unterirdischen Speicherstätten.
• Methoden zur Vermessung und Überwachung unterirdischer Anlagen.