Daarmee hebben we drie belangrijke wetenschappelijke doelstellingen voor de toekomst vastgesteld, die onze interne efficiëntie verhogen en ons in staat stellen in te spelen op een veranderend landschap ter ondersteuning van de energietransitie.

De middelen ontwikkelen om thermische energie te winnen uit geothermische bronnen om koolstofvrije warmte/koude op te wekken en warmte/koude in de ondergrond op te slaan

Deze doelstelling is een voortzetting van het werk dat de afgelopen 15 jaar is verricht, voornamelijk om de kennis te vergroten en methoden en processen te ontwikkelen ter ondersteuning van de sector warmteopwekking en de warmtekrachtkoppelingsindustrie. Wij zullen onze wetenschappelijke werkzaamheden op het gebied van geothermische energie en warmteopslagsystemen voortzetten en daarbij bruggen slaan tussen specialismen om te komen tot een echte gezamenlijke expertise in verschillende temperatuurbereiken, van zeer lage en lage temperatuur (b.v. stadsverwarmingssystemen) tot warmteopwekking bij hoge temperatuur (b.v. “industriële” warmte en warmtekrachtkoppeling). De productie van geothermische elektriciteit blijft in Frankrijk een niche-activiteit, die alleen in de overzeese gebiedsdelen van Frankrijk wordt uitgevoerd. Zij kan echter profiteren van het onderzoek dat op het Franse vasteland wordt verricht op het gebied van diepe geothermie.

De ondergrondse opslag van warmte/koude in rotsen of aquifers bijvoorbeeld is een gebied dat het BRGM de afgelopen jaren heeft onderzocht in lage temperatuurgebieden. Deze onderzoeksprioriteit zal in de toekomst moeten worden uitgebreid tot seizoensgebonden opslag van thermische energie in rotsmassa’s, onderzoek naar hoge temperatuurbereiken en restwarmteterugwinning.

Ten slotte zullen op middellange tot lange termijn technologieën voor warmteopwekking en -opslag moeten worden geïntegreerd in energiesystemen op verschillende schalen (b.v. gebouwen, gemeenschappen en stadsverwarmingsnetten), om ze efficiënter te maken.

Onderzoeksprioriteiten

• Identificatie en begrip van de belangrijkste fysische en chemische mechanismen.
• Gekoppelde verschijnselen modelleren.
• Laboratorium- en platformtests.
• Methoden voor de ontwikkeling, monitoring en optimalisering van de exploitatie in de context van reservoirs, putten en warmteproductielocaties.
• Methoden voor de ontwikkeling, monitoring en optimalisering van de exploitatie in de context van ondergrondse thermische energieopslag in rotsmassa’s en waterhoudende grondlagen.
• Geïntegreerde oplossingen van de karakterisering van de ondergrondse formatie/locatie tot de beoordeling van het energiepotentieel ervan, de optimalisering van het energiesysteem en de raming van de kosten en baten.

Bepaling en benutting van het potentieel van de ondergrond op regionaal en lokaal niveau om energiesystemen efficiënter te maken vanuit technisch, ecologisch en economisch oogpunt

Deze tweede doelstelling heeft betrekking op gemeenschappen (bijv. stadswijken, hele steden of regio’s) en is gericht op de bevordering van kennis en de ontwikkeling van methoden en processen voor de evaluatie van het potentieel van gemeenschappen op het Franse vasteland voor de uitvoering van verspreide energiesystemen. Onze onderzoeks- en ontwikkelingswerkzaamheden variëren van inzicht in en kwalificatie van geothermische bronnen en verschillende ondergrondse opslagsystemen tot de ontwikkeling van methoden voor de evaluatie van het potentieel van de ondergrond. Door methoden te ontwikkelen voor de exploratie en karakterisering van de ondergrond die op verschillende schaalniveaus en in verschillende contexten in heel Frankrijk kunnen worden toegepast, kunnen wij ervoor zorgen dat dit potentieel efficiënt wordt benut. Speciale aandacht zal worden besteed aan vulkanische gebieden in overzeese gebiedsdelen, die potentieel hebben voor de opwekking van geothermische energie, in overeenstemming met de speciale behandeling van niet-aangesloten zones (de overzeese eilanden van Frankrijk die niet op het elektriciteitsnet van het vasteland zijn aangesloten).

Een efficiënte en verantwoorde exploitatie van het potentieel van de ondergrond vereist een systemische aanpak die ook de oppervlakte omvat. Wij zullen ons concentreren op de efficiëntie van de voorgestelde systemen en hoe deze kan worden verbeterd, terwijl wij er tegelijkertijd voor zorgen dat de energiesystemen in de ondergrond economisch levensvatbaar en vanuit milieuoogpunt duurzaam zijn. Dit omvat de identificatie en beoordeling van risico’s en potentiële milieueffecten, met inbegrip van technische, sociale en economische determinanten. Wij zullen oplossingen met de laagste kosten vaststellen en de kosten berekenen die in een ideaal scenario waarschijnlijk zullen worden bereikt.

Dit onderzoek is bedoeld ter ondersteuning van het overheidsbeleid. Hoewel een deel van het werk aansluit bij eerder onderzoek, zal het moeten evolueren om systemische benaderingen en samenwerking met geschikte partners te omvatten. Op middellange termijn is ons werk gericht op de ondersteuning van lokale en regionale gemeenschappen en toekomstige actoren bij de transitie van energiesystemen op verschillende schalen.

Onderzoeksprioriteiten

• Strategieën voor de verkenning en karakterisering van locaties voor warmteopwekking en -opslag.
• Methoden voor het ramen van hulpbronnen en potentieel op lokale en regionale schaal.
• Verbetering/optimalisering van de efficiëntie van energiesystemen door ondergrondse hulpbronnen daarin op te nemen (b.v. complexe systeembenadering).
• Evaluatie van de rol van de ondergrond naast andere energie-opslagsystemen, met inbegrip van opslag tussen seizoenen in rotsmassa’s en de voordelen van ondergrondse opslag voor het elektriciteitsnet.
• Voorspellende benaderingen van het gedrag van de ondergrond om inzicht te krijgen in de milieu- en menselijke effecten van het gebruik van geothermische energie in verschillende normale en problematische scenario’s van verandering.
• Beoordeling van de ecologische, economische en sociale duurzaamheid van systemen voor energieopslag en -opwekking waarbij gebruik wordt gemaakt van de ondergrond (toepassing van een complexe dynamische systeembenadering op een systeem met beperkingen).

Ontwikkeling van ondergrondse opslag ter ondersteuning van de overgang naar duurzamere energiesystemen

De derde doelstelling beoogt de kennis te vergroten en methoden, processen en technologische opties te ontwikkelen voor ondergrondse opslag, die kunnen bijdragen tot de overgang naar duurzamere energiesystemen.

Energiesystemen zullen evolueren om een breder scala van energievectoren te omvatten (bv. warmte, niet-conventioneel gas, H2, O2, enz.), met meer verbindingen tussen energienetwerken. Wij moeten in staat zijn de technologische know-how en bouwstenen te ontwikkelen om de fysische en chemische interacties tussen verschillende vectoren en de ondergrond, en het gedrag van de natuurlijke omgeving onder de omstandigheden van opslag (b.v. H2, en perslucht) aan te pakken. In de toekomst zullen methodologieën voor de integratie van verschillende opslagsystemen moeten worden ontwikkeld met het oog op de optimalisering van meervoudige vectorsystemen (bv. gekoppelde elektriciteits-/warmte-/gasnetwerken).

Carbonneutraliteit vereist de productie van “negatieve emissies” ter compensatie van de resterende emissies, overeenkomstig de nationale koolstofarme strategie. Negatieve emissies worden gegenereerd door putten die koolstofemissies opvangen en opslaan (CCS). Wij zullen bijzondere aandacht besteden aan de ontwikkeling van de kennis en de technologische bouwstenen die nodig zijn voor ondergrondse opslag in diepe zoute watervoerende lagen. Wij zullen ons buigen over processen voor het afvangen en/of gebruiken van koolstof (bijvoorbeeld de opslag van vaste koolstof) waarbij koolstofdioxide wordt opgeslagen in producten met een lange levensduur, een proces dat bekend staat als minerale sekwestratie. Wij zullen streven naar synergie met hernieuwbare energiebronnen, met name geothermische energie.

Ten slotte willen wij de kennis uitbreiden en methodologieën en technologische bouwstenen ontwikkelen ter ondersteuning van de potentiële omschakeling van industriële productiefaciliteiten voor koolwaterstoffen (bijvoorbeeld bestaande putten).

Onze onderzoeks- en ontwikkelingswerkzaamheden om deze doelstelling te bereiken, maken deel uit van een strategie ter ondersteuning van externe exploitanten. Het is gedeeltelijk een voortzetting van de werkzaamheden die de afgelopen jaren zijn ondernomen in het kader van ANDRA-overeenkomsten of de uitvoering van technologische bouwstenen voor de ontwikkeling van industriële demonstratiemodellen of proefprojecten. Wij zullen overheidsinstanties ondersteunen (b.v. op het gebied van de opslag van radioactief afval) door kennis te produceren over reactief transport en methodologieën voor het overwinnen van fysieke en menselijke barrières voor ondergrondse insluiting.

Onderzoeksprioriteiten

• Procesmodellering en evaluatie van fysieke barrières voor ondergrondse opslag (b.v. reactief transport, chemische reactiviteit en gedrag van geologische formaties).
• Laboratoriumproeven.
• Ontwikkeling van methoden voor de evaluatie van de doeltreffendheid van ondergrondse opslaglocaties.
• Methoden voor het in kaart brengen en controleren van ondergrondse faciliteiten.