• Objectifs
Le projet, porté par la Métropole Nice Cote d’Azur (NCA), a pour objet l’aménagement d’un réseau de chaleur-froid urbain à mix énergétique, combinant géothermie sur nappe superficielle et pompes à chaleur (PAC) et solaire thermique photovoltaïque.
Le projet vise, à l’échéance des années 1930, une couverture à 82% de la demande énergétique thermoélectrique d’un bâti immobilier de 500 000 m².
Le projet a fait l’objet d’un appel d’offres pour une délégation de service public (DSP) de durée 25 ans attribuée à IDEX.
• Contexte
Le schéma minier adopté pour l’exploitation géothermale de la nappe cible des alluvions du Var, riveraine du quartier Méridia consiste en un réseau de douze (12) puits à quatre (4) producteurs et huit (8) injecteurs (Figure 2), ces derniers placés en aval hydraulique des producteurs pour se prémunir contre tout risque indu de percée thermique et de refroidissement prématuré des ouvrages producteurs.
Le niveau de production, arrêté à un débit cumulé nominal de 600 m3/h explique pro parte l’éloignement des ouvrages du Var, les rives duquel hébergent un nombre élevé de puits d’alimentation en eau potable (AEP) et industrielle (AEI), problématique sensible dont les simulations ultérieures évalueront les interactions.
Le projet est situé :
- En basse Vallée du Var, c’est à dire la partie aval du fleuve comprise entre sa confluence avec l’Estéron (affluent de Rive droite) et son embouchure à la mer.
- Sur la rive gauche du fleuve, où s’étend largement la plaine alluviale.
La Basse Vallée du Var s’étire sur 25 km entre Plan du Var et l’embouchure du fleuve sur une largeur moyenne de 1,2 km. L’ensemble de cette vallée a été comblé par des alluvions anciennes, déposées par le fleuve.
La vallée du Var est encaissée entre les Arcs subalpins de Castellane et de Nice, zones structurales extrêmement plissées dont elle constitue la frontière.
Cette structure résulte de l’évolution morpho-structurale et tectono-sédimentaire d’un graben, initiée vraisemblablement au cours de l’Oligocène, et poursuivie au cours du Miocène et du Pliocène.
Sur l’extrémité aval de la basse vallée du Var, où se situe le projet, les dépôts caractéristiques du delta du Var sont peu connus. Ils sont constitués par une alternance de sables grossiers, de graviers et de dépôts vaseux ou argileux.
La coupe géologique de la Figure 3, réalisée sur la base d’interprétation de coupes d’ouvrage disponibles sur le secteur aval présente une schématisation géologique du delta holocène du Var, sur laquelle a été reportée la projection du site d’étude.
Modélisation
Elle avait pour but de quantifier, dans l’emprise du domaine simulé représenté en Figure 4, les interférences hydrothermiques entre les puits projetés, exploités selon le cycle saisonnier décrit en Figure 5, et les puits AEP et AEI existants.
La Figure 6, établie pour un état piézométrique moyen correspondant au 25ème cycle annuel d’exploitation au débit de production maximum été (juillet), traduit un impact minime du réseau de puits géothermiques sur le régime d’écoulement naturel de la nappe au vu du faible infléchissement des courbes isopièzes imagé en Figure 6.
Les figures 7 et 8 traduisent les impacts thermiques (par rapport à la température moyenne de 15°C) induits par l’exploitation en régime hivernal (pic de février) et estival (pic de juillet) calculés pour le 25ème cycle.
La Figure 7 indique clairement l’impact (saisonnier) du régime hivernal illustré par les panaches froids localisés au voisinage des puits injecteurs. On notera également la rémanence, au SW, d’une bulle chaude vestige du cycle chaud antérieur. De façon symétrique la Figure 8 confirme l’impact du cycle estival chaud (au sens climatique ainsi que des rejets), matérialisé par la présence de panaches chauds, accompagnés d’une bulle froide, rémanence du cycle hivernal froid antérieur.
Au plan des interférences hydraudynamiques les impacts sur la piézomètrie des puits AEP et AEI restent circonscrits à quelques centimètres.
On peut ainsi conclure à la compatibilité de la production/injection géothermale avec (i) la préservation du régime naturel de la nappe alluviale, et (ii) l’exploitation des puits AEP et AEI riverains.
La Basse Vallée du Var s’étire sur 25 km entre Plan du Var et l’embouchure du fleuve sur une largeur moyenne de 1,2 km. L’ensemble de cette vallée a été comblé par des alluvions anciennes, déposées par le fleuve.
Simulations des impacts thermiques, hydrauliques et de la pérennité de l’exploitation envisagée
Dans le cadre d’une exploitation géothermique sur nappe par forages, des interférences thermiques et hydrauliques sont susceptibles de se produire au sein des forages projetés et/ou avec les forages existants exploitant la même ressource aquifère. Ces interférences peuvent parfois conduire à une incompatibilité d’usage ou à une baisse de performance de l’installation.
Plusieurs paramètres conditionnent ces interférences entre forages, ils concernent :
En sous-sol :
-
- La lithologie des terrains et leurs paramètres pétro-physiques,
- Les caractéristiques hydrodynamiques de l’aquifère exploité.
- En surface :
-
- Le nombre de forages, l’écartement maximal entre forages, et l’éloignement aux forages environnants, contraints pas le foncier du projet,
- Le mode d’exploitation des forages :
- Le débit moyen,
- L’écart de température exploité,
- Les temps respectifs de marche et arrêt de l’installation.
La Basse Vallée du Var s’étire sur 25 km entre Plan du Var et l’embouchure du fleuve sur une largeur moyenne de 1,2 km. L’ensemble de cette vallée a été comblé par des alluvions anciennes, déposées par le fleuve.
Aménagement et validation du schéma minier
Les douze puits ont été forés, suite aux simulations probatoires aux emplacements projetés (Figure 2), conformément au programme de forage/complétion représenté en Figure 9, arrêté à la profondeur de 50 m (fraction supérieure reconnue des alluvions aquifères).
L’aménagement des infrastructures minières (puits et conduites), implantées au cœur d’une zone résidentielle (écodistrict) de centre-ville, a fait l’objet d’un soin particulier guidé par le respect des critères d’esthétique paysagère, de sécurité et d’environnement urbains.
Ainsi, les têtes de puits ont été enterrées, selon les modalités de terrassement et de consolidation illustrées en Figure 10, suivant les plans d’aménagement des caves décrits dans la Figure 11. Les conduites de liaison à la centrale et de cette dernière vers les centres de consommation sont également terrassées en souterrain.
Les essais de production, opérés à des débits maxima proches voire supérieurs à 200 m3/h, conduisent aux courbes caractéristiques rabattements vs débits réunies dans la Figure 12, qui démontrent d’excellentes performances des ouvrages, confortées par des débits spécifiques compris entre 115 et 430 m3/h/m au débit cible de 150 m3/h.
Les essais d’injection ont confirmé également les performances enregistrées lors des tests de production, qui se manifestent par des élévations de niveaux dynamiques inférieures au mètre et des injectivités moyennes de 300 m3/h/m au débit objectif de 150 m3/h.
Conclusion
Le soin apporté par la communauté urbaine NCA initiateurs/promoteurs, les concepteurs et réalisateurs/délégataires du projet de smart grid de Nice Méridia s’est concrétisé par le succès de la première phase d’approvisionnement géothermique du réseau intelligent.
Figure 11 : Cave de tête de puits
