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MalmEnergie Journée Romande de la Géothermie (EPFL, SwissTech Convention Center, 29.1.2019) Naturelle SA

Projet MalmEnergie Naturelle Approvisionnement énergétique pour le chauffage de serres à Montagny- près-Yverdon (VD) Géothermie de moyenne profondeur dans l'aquifère calcaire du Malm

L'agriculture durable, une opportunité pour l'exploitation de l'énergie géothermique ?

Serre Stoll à Montagny-près-Yverdon

Julien Stoll Gabriele Bianchetti Resp. technique Stoll Production SA Directeur ALPGEO Sàrl Yverdon-les-Bains Sierre

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MalmEnergie LE PROJET MALMENERGIE NATURELLE EN DEUX MOTS Naturelle SA

Ø Le projet MalmEnergie Naturelle à Montagny-près-Yverdon vise à explorer et exploiter l'aquifère calcaire du Malm au pied du Jura dans une zone caractérisée par une forte densité de fractures. Pour le moment, en raison d'une moindre productivité attendue, l'aquifère du Dogger n'a pas été pris en considération.

Ø Ce projet de géothermie de moyenne profondeur vise à alimenter en chaleur des serres pour une valorisation directe de l'énergie thermique en remplacement d'énergies fossiles (gaz).

Ø Deux puits déviés longs de 1'550 et 1'750 m sont prévus à partir d'une même plateforme pour drainer sur une longueur d'environ 500 m les eaux souterraines dans les formations fracturées et aquifère du Kimmeridgien et du Séquanien (Malm). Les profondeurs TVD atteintes seront de l'ordre de 1'100 à 1'200 m.

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MalmEnergie ORGANISATION ET EQUIPE DU PROJET Naturelle SA

MalmEnergie Naturelle SA

ALPGEO – Sierre ARConseils – Buchillon Hydrogéologie et Géothermie Géologie

BG Ingénieurs – Genève Coordination et Energie

Q-con - Bad Bergzabern (D) Mario Sartori – Ayent Risque sismique Géologie et Risque sismique

Geofluid – Paris (F) Forages et tests hydrauliques Terreplus - Bevaix ECOSCAN - Modélisation Environnement

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MalmEnergie DONNÉES GÉOLOGIQUES ET HYDROGÉOLOGIQUES DISPONIBLES Naturelle SA

De nombreuses données sont disponibles : Ø 4 lignes sismiques pétrolières des années '70 Ø 4 forages pétroliers profonds : -1 (3'221 m), Essertines-1 (2'936 m), -1 (2'228 m) et Eclépens-1 (2'150 m) Ø 5 forages pour eau thermale et minérale : Bains-F4 (599 m), Bains-F5 (1'479 m), La Grève-1 (Arkina, 666 m), Cuarny-1 et Cuarny-2 (571 m et 229 m) Ø JORDI (1995) : Feuille 1203 de l'Atlas géologique de la Suisse Ø SOMMARUGA, EICHENBERGER & MARILLIER (2012): Seismic Atlas of the Swiss Molasse Basin Ø VUATAZ et al. (1999) : Rapport du forage dévié Bains-F5 Ø MURALT (1999) : Thèse sur les circulations profondes dans les calcaires du Malm de l'arc jurassien Ø PRONK (2008) : Thèse sur l'origine et le comportement de microorganismes dans des aquifères karstiques

Evaluation du potentiel géothermique dans la région d'Yverdon-les-Bains : Ø WILHELM, BIANCHETTI & VUATAZ (2003) : PGV – Evaluation du potentiel géothermique du canton Ø Groupement GP YVERDON (2013) : Evaluation du potentiel de géothermie profonde. Mandat SEY Ø ALPGEO & ARCONSEILS (2014) : Géothermie de moyenne profondeur – Cibles Malm et Dogger. Mandat SEY

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MalmEnergie PLANNING ET PHASES DU PROJET Naturelle SA

PHASE A Concept initial, vision - Evaluation de sites Etude géothermique préliminaire, prévisions Etudes préliminaires Etude énergétique préliminaire, options 7.2015 - 4.2016

Validation de critères killer - Estimation préliminaire des coûts PHASE B Planification générale et élaboration rapports techniques et plans et faisabilitéet de Etude de faisabilité Elaboration du dossier technique de synthèse pour MEP Etudespréliminaires 5.2016 - 3.2019 MEP pour autorisations de construire et de forage PHASE C Examen du dossier par Services cantonaux, demande compléments Mise à jour dossier technique pour obtenir ASC Autorisations Elaboration du dossier pour soutien financier OFEN 4.2019 - 12.2019 Planification détaillé et appels d'offres, adjudication travaux PHASE D Mise à jour du dossier technique pour octroi AD Mise en place des puits déviés MONTAGNY-1/2 (doublet), tests Puits déviés (doublet) Essai de production et tests de circulation (6 mois) 2020-2021

PHASE E Planification détaillée des installations de surface Mise en place et mise en service Valorisation chaleur

Mise en servicedesinstallationsMiseen 2021-2022

Planification et réalisation du projet duet réalisationPlanification MEP : mise à l'enquête publique Màj : mise à jour ASC : autorisation sous conditions AD : autorisation définitive MalmEnergie Naturelle SA – Projet de géothermie de moyenne profondeur à Montagny-près-Yverdon – JRG 2019 (29.1.2019) 5

MalmEnergie CONTEXTE TECTONIQUE REGIONAL Naturelle SA

Faille régionales "PCC Fault" = système faillé Pipechat – - Chevressy A la faveur de failles régionales (traits rouges) les eaux souterraines profondes s'infiltrent sur les crêtes du Jura et cheminent en profondeur, où elles acquièrent la température au contact avec les roches.

Anomalies géothermiques A la faveur ces mêmes failles, les eaux chaudes peuvent ensuite remonter depuis plusieurs km de profondeur et engendrer des anomalies thermiques.

Projet MalmEnergie Naturelle Le projet se situe dans la région d'Yverdon-les-Bains, dans le compartiment Nord du système faillé PCC qui atteint, avec la zone de failles associées, une largeur de l'ordre de 600 m. Modifié d'après GP Yverdon 2013 et Sol-E Suisse SA

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MalmEnergie MODELE CONCEPTUEL Naturelle SA

Le système faillé PCC joue le rôle d'un drain régional à haute perméabilité qui collecte les eaux météoriques qui circulent en profondeur à travers les formations calcaires fracturées et karstifiées du Crétacé et du Malm.

MONTAGNY-1/2 A Yverdon-les-Bains, la faille PCC agit comme une barrière étanche entre le compartiment situé au Nord (système hydrogéologique Arkina, perméabilité de fractures, eaux plus chaudes) et celui au Sud (système des Bains, circulations karstiques,

Pronk 2008 eaux tempérées).

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MalmEnergie CONTEXTE TECTONIQUE LOCAL (PLAN DETAILLE') Naturelle SA

La zone faillée PCC est délimitée Modifié d'après ARConseils 2018 latéralement par les failles subverticales d'Essert 1 au NNE et du Moulinet au SSW. Le rejet vertical est de ~750 m au Mont de 300 ° Chamblon. Les formations du compartiment MONTAGNY Nord se situent ainsi à une profondeur Production - nettement plus importante et favorable 1 MONTAGNY pour l'exploitation de la géothermie. -2 Serres Stoll Réinjection 108° Le forage pétrolier TREYCOVAGNES-1, réalisé en 1978 jusqu'à 3'221 m de Zone faillé PCC profondeur, fournit de bonnes données Mont de Chamblon stratigraphiques pour les formations du compartiment au Sud de la "faille" PCC.

Les forages déviés MONTAGNY-1 (production) et MONTAGNY-2 (réinjection) sont destinés à explorer la zone de dégât dans le compartiment Nord avec des azimuts de N300° et N108°.

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MalmEnergie PREVISIONS GEOLOGIQUES ET STRATIGRAPHIQUES Naturelle SA

Sur la base de l'interprétation des profils de sismique réflexion et des données provenant de 5 forages profonds localisés dans un rayon de 6 km autour du site de Montagny-près-Yverdon, ARConseils a extrapolé le profil litho-stratigraphique pour les formations géologiques du compartiment au Nord de la "faille" PCC.

Les calcaires massifs du Malm (formations du Kimméridgien et du Séquanien) représentent la cible réservoir du projet MalmEnergie Naturelle.

Modifié d'après ARConseils 2018 MalmEnergie Naturelle SA – Projet de géothermie de moyenne profondeur à Montagny-près-Yverdon – JRG 2019 (29.1.2019) 9

MalmEnergie DESCRIPTION DES FORAGES ET DES OBJECTIFS AQUIFÈRES Naturelle SA

Les forages MONTAGNY-1 et MONTAGNY-2 vont traverser verticalement le Quaternaire (15 m) et 1 - 3'221 m depth 2 une partie de la Molasse. Il est prévu - d'atteindre les calcaires du Crétacé à une profondeur de 567 / 573 m TVD, dans la section déviée.

48°C à -890 m Le toit du réservoir géothermique du 45-50°C ? Malm sera atteint à ~860 / 933 m TVD. A la base du réservoir (mur du Séquanien) les deux forages se situeront à ~300 m de la faille subverticale d'Essert. 92°C à -2'239 m

Modifié d'après ARConseils 2018

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5 MALMENERGIE NATURELLE-Suisse Location Monta gny Slot Slot #1 Field Monta gny - Modè le De c 2 0 1 8 Well Montagny 1- Hors Réseau Faillé 31/01/2019 Installation Monta gny Wellbore Montagny 1- Hors Réseau Faillé (PWB)

Scale 1 cm = 80 m East (Metres) ->

-800 -720 -640 -560 -480 -400 -320 -240 -160 -80 0 80

560

480

400 <- North(Metres) <-

320

240 MalmEnergie STRATEGIE DE FORAGE ET PRÉVISIONS DE DÉBITS ET TEMPÉRATURES Naturelle SA 160

-80 80 Scale 1 80= cm m Forage MONTAGNY-1 (production) On envisage de traverser l'aquifère avec une faible Surf ace 21.74 N 30.24 E Slot #1 0 inclinaison par rapport0 à l'horizontal (30°), afin d'obtenir une Geissberg 80 section en trou nu-80 aussi longue que possible (~500 m).

Scale 1 cm = 80 m 1.00

160 Chattien_Sup2.00

240 DLS: 0.50 deg/30m Section 1 Les prévisions tablent sur les valeurs suivantes :

4.00 320 Ø Débits : 50 à 100 l/s (rabattements de 50 à 100 m) Chattien_Inf5.00 MALMENERGIE NATURELLE-Suisse 400 16.0in Production Casing Location Monta gny Slot Slot #1 ØFieldTempératuresMonta gny - Modè le De c 2 0 1 8 en tête Wellde puitsMontagny 1- : Hors 45 Réseau – 50Faillé°C 10.00 Installation Monta gny Wellbore Montagny 1- Hors Réseau Faillé (PWB) 480

20.00 560 Eocene Crétacé Section 2 Scale 1 cm = 80 m East (Metres) -> 30.00 640 -800 -720 -640 -560 -480 -400 -320 -240 -160 -80 0 80 40.00 560 720 50.00 Purbeckien Tithonien

<- True Vertical Depth (Metres)Vertical Depth True <- 480 800

10 3/4in Production Casing 400 880 Kimmeridgien <- North(Metres) <-

Section 3 320 960 Aquifère Sequanien 240 1040 du Malm

160 1120 7.0in Slotted Liner Created by admin

Geissberg Date plotted 15-Jan-2019

Plot reference is Montagny 1- Hors Réseau Faillé (PWB).

-80 Ref wellpath is Montagny 1- Hors Réseau Faillé (PWP#1). Scale 1 80= cm m 1200 80 Coordinates are in Metres reference Installation Centre.

True Vertical Depths are reference Rig Datum. -80 0 80 160 240 320 400 480 560 640 720 800 880 Measured Depths are reference Rig Datum. Surf ace 21.74 N 30.24 E Slot #1 0 Rig Datum: Planned Datum #1 0 Scale 1 cm = 80 m Vertical Section (Metres) -> Rig Datum to Mean Sea Level: 433.00 m. Azimuth 300.00 with reference 21.74 N, 30.24 E from Installation Centre Plot North is Geofluidaligned to GRID North. 2019 Geissberg 80 -80

Scale 1 cm = 80 m 1.00

MalmEnergie Naturelle SA – Projet de géothermie160 de moyenneChattien_Sup2.00 profondeur à Montagny-près-Yverdon – JRG 2019 (29.1.2019) 11

240 DLS: 0.50 deg/30m

4.00 320 Chattien_Inf5.00

400 16.0in Production Casing

10.00 480

20.00 560 CrétacéEocene 30.00 640 40.00

720 50.00 Purbeckien Tithonien <- True Vertical Depth (Metres)Vertical Depth True <- MalmEnergie BASES POUR LES PREVISIONS800 DE TEMPERATURE DE L'AQUIFÈRE DU MALM Naturelle SA 10 3/4in Production Casing 880 Kimmeridgien

Prévisions du 960projet MalmEnergie Naturelle : 45 à 50°C entre 900 et 1'200 m de profondeur

Sequanien 1040 C 1120 7.0in Slotted Liner Created by admin C Geissberg M Date plotted 15-Jan-2019 Plot reference is Montagny 1- Hors Réseau Faillé (PWB). 1200 Ref wellpath is Montagny 1- Hors Réseau Faillé (PWP#1). Coordinates are in Metres reference Installation Centre. 39°C True Vertical Depths are reference Rig Datum. -80 0 80 160 240 320 400 480 560 640 720 800 880 Measured Depths are reference Rig Datum. M à 340 m Rig Datum: Planned Datum #1 Scale 1 cm = 80 m Vertical Section (Metres) -> Rig Datum to Mean Sea Level: 433.00 m. Azimuth 300.00 with reference 21.74 N, 30.24 E from Installation Centre Plot North is aligned to GRID North. 48°C à 890 m

TRE

ESS

ECL

C

45°C M à 193 m !

PGV 2003 Vollmayr 1983

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MalmEnergie MODELE GEOLOGIQUE 3D ET MODELE DE RESERVOIR Naturelle SA

Les forages MONTAGNY-1 et MONTAGNY-2 sont situés dans le compartiment Nord des failles d'Essert. Le volume du réservoir du Malm (calcaires du Kimméridgien et du Séquanien) est illustré par un vide.

Modifié d'après Terre+ 2019

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MalmEnergie PRINCIPAUX RESULTATS DU MODELE DE RESERVOIR Naturelle SA

Terre+ a modélisé le potentiel hydraulique, le rabattement des niveaux d'eau et les températures de l'aquifère pour une période d'exploitation de 40 ans, avec des débits d'exploitation de 50 l/s et 150 l/s sur la base de divers scénarios.

Terre+ 2019 Montagny-1 (pumping) Examples of results:

Essert 1 fault Montagny-2 (re-injection)

Essert 2 fault

Terre+ 2019 N Terre+ 2019 Potentiels hydrauliques (m.s.m.) au niveau du réservoir durant Rabattements (gauche) et surcharge l'exploitation du doublet avec un débit de 50 l/s, en utilisant la hydraulique (droite) sur les niveaux d'eau lors valeur de conductivité hydraulique attendue de k = 2.8·10-6 m/s. de l'exploitation du doublet à 50 l/s. La Après 40 ans d'exploitation en continu du doublet, on ne constate modélisation ne montre aucun impact significatif aucun pont thermique. sur le débit des sources du Mt Chamblon.

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MalmEnergie SOURCES D'EAU POTABLE DU MONT DE CHAMBLON Naturelle SA

Le doublet sur le site de Montagny a été implanté dans le compartiment au Nord de la faille PCC

1 km

Moulinet 13 à 70 l/s 8.3 à 12.2 °C Les sources karstiques du Mt. Chamblon se situent Forage Arkina dans le compartiment Sud Cossaux Compartiment Nord 30 à 90 l/s 10.4 à 14.8 °C Forage Treycovagnes-1

Forages des Bains Compartiment Sud Les sources du Cossaux sont exploitées par la Ville d'Yverdon-les-Bains pour l'approvisionnement en eau potable. Une Toutes ces sources, ainsi que les puits des Bains et d'Arkina, feront l'objet d'un suivi hydrogéologique exploitation des sources du Moulinet est envisagée à moyen terme par un expert neutre avant, pendant et après les travaux de forage et les essais de pompage Modifié d'après ARConseils 2018 MalmEnergie Naturelle SA – Projet de géothermie de moyenne profondeur à Montagny-près-Yverdon – JRG 2019 (29.1.2019) 15

MalmEnergie RISQUES DE SISMICITE INDUITE Naturelle SA

Carte des la répartition des conséquences financières du risque sismique (source : CatFocus PartnerRE) Carte des dix séismes historiques les plus forts en Suisse ainsi que des séismes enregistrés entre 1975 et 2012 à partir d’une magnitude de 2 (source : SED ETHZ).

Une étude est en cours pour évaluer le risque sismique (Mario Sartori et Q-con). Les pressions d'injection en tête de puits seront limitées à 25 bars, aussi bien en phase de forages et de tests hydrauliques, que lors d'une éventuelle acidification et durant l'exploitation du doublet

Zonation du risque sismique en MalmEnergie Naturelle SA – Projet de géothermie de moyenne profondeur à Montagny-près-Yverdon31/01/2019 – JRG 2019 (29.1.2019)Suisse (Giardini et al., 2004)16 16

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MalmEnergie CONCLUSIONS Naturelle SA

Ø Avec des débits attendus de l'ordre de 50 à 100 l/s et des températures de l'eau proches de 50°C, le projet MalmEnergie Naturelle envisage de fournir de la chaleur aux serres Stoll dans la région d'Yverdon, qui sera valorisée sans recourir à des pompes à chaleur, en remplacement des énergies fossiles exploitées actuellement (gaz).

Ø Le projet MalmEnergie Naturelle s'intègre parfaitement dans la stratégie énergétique 2050 de la Confédération. Ces principaux atouts sont les suivants : q Sa reproductibilité en cas de succès, car il ouvrirait la voie à la réalisation d'autres doublets dans la région et à une exploitation à large échelle de la chaleur de l'aquifère du Malm dans la région d'Yverdon-les-Bains; q Une connaissance et un savoir-faire acquis dans la valorisation de la chaleur pour le chauffage de serres, avec des températures bien inférieures à celles pratiquées à ce jour.

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MalmEnergie Naturelle SA Merci de votre attention!

Macaques rouges japonais se prélassant dans une source d'eau thermale. Je suis le 2ème depuis la gauche. Pour plus d'informations : Et vous, vous reconnaissez-vous ? ALPGEO Sarl Gabriele Bianchetti [email protected]

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