Analyse du cycle de vie des systèmes géothermiques stimulés : de l’étude de cas à la caractérisation de la filière

Life cycle assessment of enhanced geothermal systems : from specific case studies to generic parameterized models

• Auteur / Autrice : Martino Lacirignola
• Direction : Georges Descombes, Isabelle Blanc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique, génie des procédés. Energétique
• Date : Soutenance le 26/04/2017
• Etablissement(s) : Paris, CNAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie moléculaire, génie des procédés chimiques et énergétiques (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (France)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Faucheux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Albert Genter, Virginie Carducci
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Yannou, Cécile Bulle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes géothermiques stimulés

Gaz à effet de serre

Énergie géothermique

Analyse du cycle de vie

Mots clés libres

Systèmes géothermiques stimulés

Analyse du cycle de vie

Impacts environnementaux

Analyse de sensibilité globale

Life cycle assessment

Enhanced geothermal system

Global sensitivity analysis

Environmental impacts

Résumé

Cette recherche vise à étudier les impacts environnementaux d'une technologie émergente de production d’électricité basée sur une source renouvelable, les systèmes géothermiques stimulés (EGS), par l’analyse de leur cycle de vie (ACV).Après avoir analysé plusieurs études de cas, nous avons développé un modèle ACV paramétré capable de caractériser les performances environnementales de la filière EGS. Nos résultats montrent que les émissions de gaz à effet de serre des EGS sur leur cycle de vie sont bien inférieures à celles des centrales utilisant des combustibles fossiles.Dans un deuxième temps, nous avons mis au point un cadre méthodologique pour appliquer l'analyse de sensibilité globale (GSA) à l’ACV des technologies émergentes comme les EGS, prenant en compte les incertitudes élevées liées à leur caractère innovant. Nous avons appliqué notre nouvelle approche GSA pour développer un modèle ACV simplifié, à destination des décideurs, permettant une estimation rapide des impacts des EGS à partir de seulement cinq paramètres clefs: capacité installée, profondeur de forage, nombre de puits, débit géothermal et durée de vie.L'approche méthodologique développée dans cette thèse est applicable à d'autres technologies et ouvre de larges perspectives de recherche dans le domaine de l'évaluation environnementale.

This thesis investigates the environmental impacts of an emerging renewable energy technology, the enhanced geothermal systems (EGS), using a life cycle assessment (LCA) approach.Following the analysis of several EGS case studies, we developed a parameterized LCA model able to provide a global overview of the life cycle impacts of the EGS technology. The greenhouse gas emissions of EGS are found comparable with other renewable energy systems and far better than those of power plants based on fossil fuels.In a second stage, we developed a methodological framework for the application of global sensitivity analysis (GSA) to the LCA of emerging technologies like the EGS, taking into account the high uncertainties related to their description. We applied our new GSA approach to generate a simplified LCA model, aimed at decision makers, allowing a rapid estimation of the life cycle impacts of EGS from only five key parameters: installed capacity, drilling depth, number of wells, flow rate and lifetime.The methodological approach developed in this thesis is applicable to other technologies and opens large research perspectives in the field of environmental assessment.