Potenziale del sottosuolo per la transizione energetica

Abbiamo così fissato tre obiettivi scientifici chiave per il futuro, che aumentano la nostra efficienza interna e ci permettono di rispondere a un paesaggio in evoluzione a sostegno della transizione energetica.

Sviluppare i mezzi per estrarre l’energia termica dalle risorse geotermiche per generare calore/freddo senza carbonio e immagazzinare il calore/freddo nel sottosuolo

Questo obiettivo continua il lavoro svolto negli ultimi 15 anni principalmente per far avanzare le conoscenze e sviluppare metodi e processi a sostegno del settore della generazione di calore e dell’industria della cogenerazione. Continueremo il nostro lavoro scientifico sull’energia geotermica e sui sistemi di stoccaggio del calore, costruendo ponti tra gli specialismi per creare una vera e propria competenza condivisa in diversi intervalli di temperatura, da quella molto bassa e a bassa temperatura (ad esempio, sistemi di teleriscaldamento) alla generazione di calore ad alta temperatura (ad esempio, calore “industriale” e calore ed energia combinati). La produzione di elettricità geotermica rimane in Francia un’attività di nicchia, realizzata solo nei territori francesi d’oltremare. Può beneficiare, tuttavia, delle ricerche condotte nella geotermia profonda nella Francia continentale.

L’immagazzinamento sotterraneo di calore/freddo nella roccia o negli acquiferi, per esempio, è un settore che il BRGM ha studiato negli ultimi anni nelle basse temperature. Questa priorità di ricerca dovrà evolvere in futuro per coprire l’immagazzinamento stagionale dell’energia termica nella massa rocciosa, esplorando gli intervalli di alta temperatura e il recupero del calore residuo.

Infine, nel medio e lungo termine, le tecnologie di generazione e immagazzinamento del calore dovranno essere incorporate nei sistemi energetici a diverse scale (per esempio edifici, comunità e reti di teleriscaldamento), per renderli più efficienti.

Priorità di ricerca

Identificare e comprendere i principali meccanismi fisici e chimici.
Modellare i fenomeni accoppiati.
Sperimentazione in laboratorio e su piattaforma.
Metodi per lo sviluppo, il monitoraggio e l’ottimizzazione dello sfruttamento nel contesto di serbatoi, pozzi e siti di produzione di calore.
Metodi per lo sviluppo, il monitoraggio e l’ottimizzazione dello sfruttamento nel contesto dello stoccaggio sotterraneo di energia termica in masse rocciose e acquiferi.
Soluzioni integrate dalla caratterizzazione della formazione/sito sotterraneo alla valutazione del suo potenziale energetico, all’ottimizzazione del sistema energetico e alla stima dei costi e benefici.

Stimare e sfruttare il potenziale del sottosuolo a livello regionale e locale per rendere i sistemi energetici più efficienti da un punto di vista tecnico, ambientale ed economico

Questo secondo obiettivo riguarda le comunità (ad esempio i distretti urbani, intere città o regioni) e si concentra sull’avanzamento delle conoscenze e sullo sviluppo di metodi e processi per valutare il potenziale delle comunità della Francia continentale per implementare schemi di energia distribuita. Il nostro lavoro di ricerca e sviluppo va dalla comprensione e qualificazione delle risorse geotermiche e dei diversi sistemi di stoccaggio sotterraneo allo sviluppo di metodi per valutare il potenziale del sottosuolo. Sviluppando metodi per l’esplorazione e la caratterizzazione del sottosuolo che possono essere implementati a diverse scale e in diversi contesti in tutta la Francia, possiamo assicurarci che questo potenziale sia sfruttato in modo efficiente. Un’attenzione particolare sarà data alle aree vulcaniche nei territori d’oltremare, che hanno un potenziale per la generazione di energia geotermica, in linea con il trattamento speciale delle zone non interconnesse (le isole francesi d’oltremare non collegate alla rete continentale).

Sfruttare il potenziale del sottosuolo in modo efficiente e responsabile richiede un approccio sistemico che includa la superficie. Ci concentreremo sull’efficienza dei sistemi proposti e su come può essere migliorata, assicurando allo stesso tempo che i sistemi energetici del sottosuolo siano economicamente validi e sostenibili dal punto di vista ambientale. Questo comporta l’identificazione e la valutazione dei rischi e dei potenziali impatti ambientali, compresi i determinanti tecnici, sociali ed economici. Identificheremo le soluzioni meno costose e calcoleremo i costi che potrebbero essere raggiunti in uno scenario ideale.

Questa ricerca è destinata a sostenere la politica pubblica. Mentre parte del lavoro segue la ricerca precedente, dovrà evolvere per includere approcci sistemici e la cooperazione con partner adeguati. Nel medio termine, il nostro lavoro mira a sostenere le comunità locali e regionali, e i futuri attori nella transizione dei sistemi energetici a diverse scale, e sarà svolto con il supporto della nostra rete regionale.

Priorità di ricerca

Strategie per esplorare e caratterizzare i siti di generazione e stoccaggio del calore.
Metodi per stimare le risorse e il potenziale su scala locale e regionale.
Migliorare/ottimizzare l’efficienza dei sistemi energetici includendo le risorse del sottosuolo (es. approccio di sistemi complessi).
Valutare il ruolo del sottosuolo insieme ad altri sistemi di stoccaggio dell’energia, incluso lo stoccaggio interstagionale nella massa di roccia e i benefici dello stoccaggio sotterraneo per la rete elettrica.
Approcci predittivi al comportamento del sottosuolo per comprendere l’impatto ambientale e umano dell’uso dell’energia geotermica in diversi scenari normali e problematici di cambiamento.
Valutare la sostenibilità ambientale, economica e sociale dei sistemi di stoccaggio e generazione di energia che coinvolgono il sottosuolo (applicando un approccio di sistemi dinamici complessi a un sistema vincolato).

Sviluppare lo stoccaggio sotterraneo per supportare la transizione verso sistemi energetici più sostenibili

Il terzo obiettivo mira a far progredire la conoscenza e a sviluppare metodi, processi e opzioni tecnologiche per lo stoccaggio sotterraneo, che potrebbero contribuire alla transizione verso sistemi energetici più sostenibili.

I sistemi energetici si evolveranno per includere una gamma più ampia di vettori energetici (ad esempio calore, gas non convenzionali, H2, O2, ecc. Dobbiamo essere in grado di sviluppare il know-how tecnologico e gli elementi costitutivi per affrontare le interazioni fisiche e chimiche tra i diversi vettori e il sottosuolo, e il comportamento dell’ambiente naturale nelle condizioni di stoccaggio (ad esempio H2 e aria compressa). Le metodologie per l’integrazione di diversi sistemi di stoccaggio dovranno essere sviluppate in futuro con l’obiettivo di ottimizzare i sistemi a vettori multipli (per esempio reti accoppiate di energia elettrica/calore/gas).

La neutralità del carbonio richiede la produzione di “emissioni negative” per compensare le emissioni residue, secondo la strategia nazionale di basse emissioni di carbonio. Le emissioni negative sono generate da pozzi che catturano e immagazzinano le emissioni di carbonio (CCS). Presteremo particolare attenzione allo sviluppo delle conoscenze e degli elementi tecnologici necessari per lo stoccaggio sotterraneo in acquiferi salini profondi. Esploreremo i processi di cattura e/o uso del carbonio (per esempio lo stoccaggio del carbonio solido) in cui l’anidride carbonica è immagazzinata in prodotti con una lunga vita, un processo noto come sequestro minerale. Cercheremo di creare sinergie con le energie rinnovabili, e in particolare con l’energia geotermica.

Infine, intendiamo far progredire le conoscenze e sviluppare metodologie e blocchi tecnologici per sostenere la potenziale conversione degli impianti di produzione di idrocarburi industriali (ad esempio i pozzi esistenti).

Il nostro lavoro di ricerca e sviluppo per raggiungere questo obiettivo fa parte di una strategia di supporto agli operatori esterni. È in parte una continuazione del lavoro intrapreso negli ultimi anni nell’ambito degli accordi ANDRA o la realizzazione di blocchi tecnologici per lo sviluppo di dimostratori industriali o piloti. Supporteremo gli enti governativi (ad esempio nel campo dello stoccaggio dei rifiuti radioattivi) producendo conoscenze sul trasporto reattivo e sulle metodologie per superare le barriere fisiche e umane al contenimento sotterraneo.

Priorità di ricerca

Modellazione dei processi e valutazione delle barriere fisiche allo stoccaggio sotterraneo (ad esempio trasporto reattivo, reattività chimica e comportamento delle formazioni geologiche).
Prove di laboratorio.
Sviluppare metodi per valutare l’efficienza dei siti di stoccaggio sotterraneo.
Metodi per il rilevamento e il monitoraggio delle strutture sotterranee.