Wyznaczyliśmy zatem trzy kluczowe cele naukowe na przyszłość, które zwiększają naszą wewnętrzną wydajność i pozwalają nam reagować na zmieniający się krajobraz, wspierając transformację energetyczną.

Rozwój sposobów pozyskiwania energii cieplnej z zasobów geotermalnych w celu wytworzenia bezemisyjnego ciepła/zimna i magazynowania ciepła/zimna w podpowierzchni

Cel ten stanowi kontynuację prac prowadzonych w ciągu ostatnich 15 lat głównie w celu poszerzenia wiedzy oraz opracowania metod i procesów wspierających sektor wytwarzania ciepła oraz przemysł skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej. Będziemy kontynuować nasze prace naukowe w zakresie energii geotermalnej i systemów magazynowania ciepła, budując mosty między specjalizacjami w celu stworzenia prawdziwej wspólnej wiedzy specjalistycznej w różnych zakresach temperatur, od bardzo niskich i niskotemperaturowych (np. systemy ciepłownicze) do wysokotemperaturowego wytwarzania ciepła (np. ciepło „przemysłowe” i skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej). Produkcja energii elektrycznej z energii geotermalnej pozostaje we Francji działalnością niszową, prowadzoną jedynie na terytoriach zamorskich Francji. Może ona jednak skorzystać z badań prowadzonych w zakresie głębokiej geotermii we Francji kontynentalnej.

Podziemne magazynowanie ciepła/zimna np. w skałach lub warstwach wodonośnych to obszar, który BRGM bada w ostatnich latach w zakresie niskich temperatur. W przyszłości ten priorytet badawczy będzie musiał ewoluować, aby objąć sezonowe magazynowanie energii cieplnej w górotworze, badanie wysokich zakresów temperatur i odzyskiwanie ciepła resztkowego.

Wreszcie, w perspektywie średnio- i długoterminowej, technologie wytwarzania i magazynowania ciepła będą musiały zostać włączone do systemów energetycznych w różnych skalach (np. budynki, społeczności i sieci ciepłownicze), aby uczynić je bardziej wydajnymi.

Priorytety badawcze

• Identyfikacja i zrozumienie głównych mechanizmów fizycznych i chemicznych.
• Modelowanie zjawisk sprzężonych.
• Testy laboratoryjne i platformowe.
• Metody opracowywania, monitorowania i optymalizacji eksploatacji w kontekście zbiorników, odwiertów i miejsc produkcji ciepła.
• Metody opracowywania, monitorowania i optymalizacji eksploatacji w kontekście podziemnego magazynowania energii cieplnej w górotworze i warstwach wodonośnych.
• Zintegrowane rozwiązania od scharakteryzowania podziemnej formacji/miejsca do oceny jej potencjału energetycznego, optymalizacji systemu energetycznego oraz szacowania kosztów i korzyści.

Oszacowanie i wykorzystanie potencjału podpowierzchniowego na poziomie regionalnym i lokalnym w celu zwiększenia efektywności systemów energetycznych z perspektywy technicznej, środowiskowej i ekonomicznej

Ten drugi cel dotyczy społeczności (np. dzielnic miejskich, całych miast lub regionów) i koncentruje się na poszerzaniu wiedzy oraz opracowywaniu metod i procesów oceny potencjału społeczności we Francji kontynentalnej w zakresie wdrażania systemów energii rozproszonej. Nasze prace badawczo-rozwojowe obejmują zrozumienie i kwalifikację zasobów geotermalnych oraz różnych systemów podziemnego składowania, a także opracowanie metod oceny potencjału podpowierzchniowego. Poprzez opracowanie metod badania i charakterystyki podpowierzchniowej, które mogą być wdrożone na różną skalę i w różnych kontekstach w całej Francji, możemy zapewnić, że potencjał ten jest efektywnie wykorzystywany. Szczególna uwaga zostanie poświęcona obszarom wulkanicznym na terytoriach zamorskich, które mają potencjał w zakresie wytwarzania energii geotermalnej, zgodnie ze specjalnym traktowaniem stref niepodłączonych (wysp zamorskich Francji niepodłączonych do sieci kontynentalnej).

Skorzystanie z potencjału podpowierzchniowego w sposób skuteczny i odpowiedzialny wymaga podejścia systemowego, obejmującego powierzchnię. Skoncentrujemy się na wydajności proponowanych systemów i sposobach jej poprawy przy jednoczesnym zapewnieniu, że systemy energii podpowierzchniowej są ekonomicznie opłacalne i zrównoważone środowiskowo. Obejmuje to identyfikację i ocenę ryzyka oraz potencjalnego wpływu na środowisko, w tym uwarunkowań technicznych, społecznych i ekonomicznych. Zidentyfikujemy najmniej kosztowne rozwiązania i obliczymy koszty, które prawdopodobnie zostaną osiągnięte w idealnym scenariuszu.

Badania te mają na celu wsparcie polityki publicznej. Podczas gdy część pracy jest kontynuacją poprzednich badań, będzie ona musiała ewoluować, aby uwzględnić podejścia systemowe i współpracę z odpowiednimi partnerami. W perspektywie średnioterminowej nasza praca ma na celu wspieranie społeczności lokalnych i regionalnych oraz przyszłych uczestników transformacji systemów energetycznych w różnych skalach i będzie realizowana przy wsparciu naszej sieci regionalnej.

Priorytety badawcze

• Strategie badania i charakterystyki miejsc wytwarzania i magazynowania ciepła.
• Metody szacowania zasobów i potencjału w skali lokalnej i regionalnej.
• Poprawa/optymalizacja efektywności systemów energetycznych poprzez uwzględnienie zasobów podziemnych (np. kompleksowe podejście systemowe).
• Ocena roli podpowierzchni obok innych systemów magazynowania energii, w tym magazynowania międzysezonowego w górotworze oraz korzyści z magazynowania podziemnego dla sieci energetycznej.
• Podejścia predykcyjne do zachowania się podpowierzchni w celu uzyskania wglądu w środowiskowe i ludzkie skutki wykorzystania energii geotermalnej w różnych normalnych i problematycznych scenariuszach zmian.
• Ocena środowiskowej, ekonomicznej i społecznej trwałości systemów magazynowania i wytwarzania energii z udziałem podpowierzchni (zastosowanie podejścia złożonych systemów dynamicznych do systemu o ograniczonych możliwościach).

Rozwój podziemnego magazynowania w celu wsparcia przejścia do bardziej zrównoważonych systemów energetycznych

Trzeci cel ma na celu postęp wiedzy i rozwój metod, procesów i opcji technologicznych dla podziemnego magazynowania, które mogłyby przyczynić się do przejścia do bardziej zrównoważonych systemów energetycznych.

Systemy energetyczne będą ewoluować, aby objąć szerszy zakres wektorów energii (np. ciepło, gaz niekonwencjonalny, H2, O2, itp.), z większą liczbą połączeń między sieciami energetycznymi. Musimy być w stanie opracować technologiczne know-how i elementy składowe, aby zająć się fizycznymi i chemicznymi interakcjami między różnymi wektorami a powierzchnią ziemi oraz zachowaniem środowiska naturalnego w warunkach składowania (np. H2 i sprężone powietrze). W przyszłości konieczne będzie opracowanie metodologii integracji różnych systemów magazynowania w celu optymalizacji systemów wielowektorowych (np. sprzężonych sieci energetycznych/cieplnych/gazowych).

Neutralność węglowa wymaga produkcji „emisji ujemnych” w celu zrównoważenia emisji resztkowych, zgodnie z krajową strategią niskoemisyjną. Ujemne emisje są generowane przez pochłaniacze, które wychwytują i magazynują emisje dwutlenku węgla (CCS). Szczególną uwagę zwrócimy na rozwój wiedzy i technologicznych elementów składowych wymaganych do podziemnego składowania w głębokich solankowych warstwach wodonośnych. Będziemy badać procesy wychwytywania i/lub wykorzystywania węgla (np. składowanie węgla w postaci stałej), w których dwutlenek węgla jest składowany w produktach o długim okresie użytkowania, proces znany jako sekwestracja mineralna. Będziemy dążyć do stworzenia synergii z energią odnawialną, a w szczególności z energią geotermalną.

Na koniec, zamierzamy poszerzyć wiedzę i opracować metodologie oraz technologiczne elementy konstrukcyjne w celu wsparcia potencjalnej konwersji przemysłowych zakładów produkcji węglowodorów (np. istniejących odwiertów).

Nasze prace badawczo-rozwojowe zmierzające do osiągnięcia tego celu są częścią strategii wspierania operatorów zewnętrznych. Jest to częściowo kontynuacja prac podjętych w ostatnich latach w ramach umów ANDRA lub wdrożenie technologicznych elementów konstrukcyjnych w celu opracowania demonstratorów przemysłowych lub pilotów. Będziemy wspierać organy rządowe (np. w dziedzinie składowania odpadów radioaktywnych) poprzez tworzenie wiedzy na temat transportu reaktywnego i metodologii pokonywania fizycznych i ludzkich barier w podziemnym składowaniu.

Priorytety badawcze

• Modelowanie procesów i ocena fizycznych barier w podziemnym składowaniu (np. transport reaktywny, reaktywność chemiczna i zachowanie formacji geologicznych).
• Badania laboratoryjne.
• Opracowanie metod oceny efektywności składowisk podziemnych.
• Metody badań i monitoringu obiektów podziemnych.

.