Géothermie profonde (EGS) : comment fonctionne la géothermie améliorée ?
La transition énergétique mondiale repose sur un défi central : produire une électricité propre, disponible en continu et déployable à grande échelle. Parmi les solutions émergentes, la géothermie profonde améliorée (EGS) attire une attention croissante. Selon une analyse du Center on Global Energy Policy de Columbia University, son potentiel technique pourrait représenter 60 fois la capacité électrique mondiale actuellement installée [6]. Un chiffre qui contraste fortement avec la diffusion encore modeste de la géothermie classique, longtemps cantonnée à des zones géographiques très précises.
Contrairement à la géothermie conventionnelle, historiquement limitée aux régions volcaniques ou hydrothermales, l’EGS vise à exploiter la chaleur du sous-sol dans des roches chaudes mais peu perméables. En modifiant les caractéristiques du réservoir géologique, cette technologie élargit considérablement la carte mondiale des ressources exploitables [3].
Développée depuis les années 1970, aujourd’hui testée à plus grande échelle aux États-Unis et en Europe, cette technologie se positionne comme une candidate crédible pour fournir une énergie ferme, complémentaire aux renouvelables intermittents.
La géothermie conventionnelle : principes et limites
Ce qu'est la géothermie
La géothermie consiste à exploiter la chaleur naturellement présente dans la croûte terrestre, soit pour produire de l'électricité, soit pour fournir de la chaleur directement à des bâtiments ou des procédés industriels. Elle est reconnue comme une source d'énergie propre, renouvelable et stable.
Un aspect particulièrement précieux de la géothermie est qu'elle constitue une énergie ferme — c'est-à-dire une énergie produite de façon constante et prévisible, indépendamment des conditions météorologiques. Contrairement au solaire ou à l'éolien, dont la production fluctue selon l'ensoleillement ou le vent, une centrale géothermique a le potentiel de fonctionner 24 heures sur 24.
Dans sa forme conventionnelle, cependant, la géothermie ne fonctionne que lorsque trois conditions sont réunies naturellement dans le sous-sol : de la chaleur, de l'eau (le fluide géothermal) et une roche suffisamment perméable pour que ce fluide puisse circuler. Comme le précise le U.S. Department of Energy, les ressources géothermiques conventionnelles exigent que « la chaleur naturelle, l'eau et la perméabilité de la roche soient suffisantes pour permettre l'extraction d'énergie » [2]. L'installation The Geysers, en Californie, est un exemple bien connu répondant à ces trois critères : elle constitue l'une des plus grandes centrales géothermiques conventionnelles au monde [7].
Les limites géographiques de la géothermie classique
La contrainte principale de la géothermie conventionnelle tient à la rareté des contextes géologiques réunissant simultanément chaleur élevée, présence d’un fluide et perméabilité suffisante. Ainsi, elle est « limitée aux régions dotées de réservoirs surchauffés naturels » [7].
Ce que cela signifie concrètement, c'est que la majorité de la ressource géothermique accessible se trouve dans des roches sèches et imperméables, ce qui la rend inexploitable avec les techniques conventionnelles [2].
C'est précisément pour répondre à cette limite que la géothermie améliorée a été mise au point.
La géothermie profonde améliorée (EGS) : définition
La géothermie améliorée a précisément été conçue pour s'affranchir des contraintes géologiques qui limitent la géothermie classique. En intervenant sur les propriétés du sous-sol plutôt qu’en dépendant uniquement de conditions naturelles favorables, elle élargit considérablement les zones exploitables.
Définition de l’EGS
L’EGS (Enhanced Geothermal System, ou Système Géothermique Amélioré en français) désigne une technologie visant à exploiter la chaleur du sous-sol dans des formations rocheuses chaudes mais naturellement sèches ou faiblement perméables, là où la géothermie conventionnelle ne peut être utilisée.
On distingue généralement deux grandes catégories de systèmes géothermiques : les systèmes conventionnels (hydrothermaux) et les systèmes améliorés (EGS), anciennement appelés Hot Dry Rock (HDR) [4]. Contrairement aux systèmes hydrothermaux, qui reposent sur la présence naturelle d’un réservoir chaud et perméable saturé en fluide, l’EGS consiste à stimuler le sous-sol afin d’en accroître la perméabilité et permettre la circulation d’un fluide capable d’absorber la chaleur puis de la ramener en surface pour produire de l’électricité ou de la chaleur.
La majorité des centrales géothermiques récentes — hydrothermales comme EGS — utilisent aujourd’hui des systèmes à cycle binaire, adaptés aux ressources à température plus modérée, tandis que les technologies à vapeur sèche ou à vapeur flash demeurent associées aux ressources à plus haute température [4].
Pour aller plus loin : "Quelles sont les 5 sources d'énergie géothermique ?"
Comment ça fonctionne ?
Le fonctionnement d'un système EGS repose sur trois grandes étapes qui transforment de la chaleur enfouie dans le sol en électricité utilisable.
Forage profond : Des puits sont forés à grande profondeur, à travers des roches dures, chaudes et imperméables, pour constituer un réservoir souterrain artificiel [7].
Stimulation hydraulique et création de fractures : Du fluide est injecté sous pression dans ces roches, dans des conditions soigneusement contrôlées, afin de créer de nouvelles fractures ou de rouvrir des fractures naturelles existantes. Il convient ici de préciser ce que l'on entend par perméabilité : il s'agit de la propriété d'une roche à laisser circuler un fluide à travers ses pores ou fractures. En augmentant cette perméabilité, le fluide peut désormais circuler librement dans la roche chaude, se réchauffer au contact de celle-ci, puis être récupéré [1].
Extraction et production d'électricité : Le fluide chaud, qui a absorbé la chaleur de la roche en profondeur, est remonté en surface par un second puits. Cette chaleur est alors utilisée pour actionner une turbine et produire de l'électricité [7].
Tout comme la géothermie conventionnelle, les centrales EGS sont des ressources dites baseload : elles produisent de l'électricité à un taux constant, sans interruption liée aux conditions météorologiques ou à l'heure du jour [2].
Avantages, potentiel mondial et évolution des coûts
Au-delà de son fonctionnement technique, l'EGS se distingue par un potentiel énergétique mondial considérable et par une trajectoire de coûts en amélioration rapide. Ces deux dimensions en font l'une des technologies géothermiques les plus suivies dans les discussions sur la transition énergétique.
Les avantages distincts de l'EGS
Plusieurs caractéristiques distinguent l'EGS des autres sources d'électricité renouvelable :
Énergie propre et ferme : L'EGS présente « le potentiel de fournir une énergie propre et ferme sous forme d'électricité et/ou de chaleur directe » [3]. Sa production est constante, indépendante des saisons et des conditions climatiques, ce qui en fait un complément naturel aux énergies intermittentes.
Flexibilité géographique inédite : Comparativement à la géothermie conventionnelle, l'EGS peut « être déployée partout où il existe des roches chaudes suffisamment proches de la surface terrestre » [7]. Cette caractéristique représente un changement fondamental par rapport à la dépendance aux zones volcaniques ou hydrothermales.
Ressource à large base énergétique : La chaleur interne de la Terre est continuellement produite par des processus géophysiques naturels, ce qui permet d’envisager son exploitation comme durable à l’échelle humaine.
Faible empreinte au sol : Les installations EGS requièrent une surface physique nettement plus limitée qu'un parc solaire ou éolien, un avantage non négligeable dans des contextes où l'espace est contraint.
Projets concrets
La géothermie améliorée n'est pas qu'un concept théorique. Plusieurs projets ont déjà démontré sa faisabilité technique à des stades de maturité très différents, allant de la démonstration à l'amorce de commercialisation.
Soultz-sous-Forêts, France
Le site alsacien de Soultz-sous-Forêts est l'un des projets EGS les plus emblématiques d'Europe. Il a démontré qu'un système basé sur trois puits forés à 5 000 mètres de profondeur, combinant des méthodes améliorées de forage, de stimulation hydraulique et de diagnostic souterrain, peut accéder avec succès à l'énergie géothermique en profondeur [8]. Sa gouvernance par un consortium industriel — plutôt que par des laboratoires académiques seuls — illustre la transition vers des modèles économiques reproductibles et potentiellement investissables.
L'étude issue de ce projet conclut également que cette technologie « peut être appliquée dans de larges zones d'Europe, sous lesquelles il existe des massifs de roche chaude naturellement fracturée » [8]. Cela confirme que la réplicabilité géographique de ce système dépasse largement les seules zones à haute activité volcanique.
Utah FORGE, États-Unis
De l'autre côté de l'Atlantique, Utah FORGE (Frontier Observatory for Research in Geothermal Energy) est le site de démonstration phare du programme géothermique du U.S. Department of Energy, opéré par l'Université de l'Utah. Son « objectif ultime est de démontrer la viabilité du développement EGS » dans un environnement contrôlé permettant de développer, tester et optimiser des technologies [9]. En 2023, le portefeuille de R&D d'Utah FORGE comprenait 17 projets couvrant cinq domaines thématiques, pour une valeur totale de 53,03 millions de dollars [9].
C'est sur ce site que les réductions de coût les plus spectaculaires ont été enregistrées : les vitesses de forage y ont progressé de plus de 500 % et les coûts par puits ont chuté de 13 à 5 millions de dollars [5]. Dans une perspective de commercialisation d'ici 2030, un déploiement EGS à l'échelle nationale aux États-Unis nécessiterait une présence dans 4 à 6 États pour valider la technologie dans différentes conditions géologiques, avec une production cible de 2 à 5 GW et un investissement estimé à 20–25 milliards de dollars [6].
Aussi lire : "Applications concrètes de l'énergie géothermique"
EGS et secteur minier : des compétences qui se rejoignent
L'EGS présente un avantage souvent méconnu : son développement s'appuie en grande partie sur des savoir-faire déjà présents dans les secteurs du forage et de l'exploration souterraine. Selon l'analyse de la Columbia University, « la plupart des compétences et expertises nécessaires pour développer la capacité géothermique sont déjà disponibles dans l'industrie pétrolière et gazière » [6]. Pour chaque dollar investi dans la géothermie, entre 65 et 80 % représentent un recoupement direct avec les compétences de cette industrie [6].
Concrètement, cela signifie que les techniques de forage directionnel profond, de gestion des puits, de caractérisation de réservoirs et de gestion des fluides souterrains — bien connues dans les secteurs miniers et pétroliers — sont directement transférables au développement EGS. Par ailleurs, au Canada, Ressources naturelles Canada confirme que le potentiel géothermique est présent à l'échelle nationale, mais que « davantage de données sont nécessaires pour une grande partie du territoire canadien » [10]. Ce constat pointe vers l'importance de l'exploration et de la caractérisation géologique dans l'essor futur de la technologie.
Conclusion
L'EGS est passée, en quelques années seulement, du stade de la recherche fondamentale à celui d'une technologie à l'aube de sa commercialisation. Dans un contexte où la transition énergétique mondiale exige des sources d'électricité capables de compléter les énergies intermittentes, la géothermie profonde représente une option de plus en plus sérieuse. Sa capacité à produire de l'énergie ferme, partout où le sous-sol est suffisamment chaud, en fait un outil potentiellement précieux pour la stabilité des réseaux électriques de demain.
Le sous-sol terrestre recèle des ressources encore largement sous-explorées. L'énergie géothermique profonde illustre comment l'exploration et les technologies de forage avancées peuvent contribuer à construire des systèmes énergétiques plus résilients et décarbonés. C'est un domaine que Squatex suit avec intérêt, dans la continuité de son engagement envers les ressources souterraines et les énergies de demain.
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Références
[1] U.S. Department of Energy. "Enhanced Geothermal Systems (EGS)." Office of Energy Efficiency & Renewable Energy, U.S. DOE, https://www.energy.gov/hgeo/geothermal/enhanced-geothermal-systems.
[2] "Enhanced Geothermal System." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Enhanced_geothermal_system.
[3] "Enhanced Geothermal Systems for Clean Firm Energy Generation." Nature Reviews Earth & Environment, 2025. Springer Nature, https://www.nature.com/articles/s44359-024-00019-9.
[4] S. et al. "From Hot Rock to Useful Energy: A Global Estimate of Enhanced Geothermal Systems Potential." Applied Energy, vol. 261, 2020. Elsevier, https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261920312551.
[5] ThinkGeoEnergy. "US DOE Publishes Report on Commercial Liftoff of Next-Generation Geothermal." ThinkGeoEnergy, 2023–2024. https://www.thinkgeoenergy.com/us-doe-publishes-report-on-commercial-liftoff-of-next-generation-geothermal/.
[6] Columbia University, Center on Global Energy Policy. "The Potential Contribution of Enhanced Geothermal Systems to Future Power Supply: Roundtable Summary." Columbia SIPA, 2025. https://www.energypolicy.columbia.edu/publications/the-potential-contribution-of-enhanced-geothermal-systems-to-future-power-supply-roundtable-summary/.
[7] Princeton University School of Engineering. "Enhanced Geothermal Systems: An Underground Tech Surfaces as a Serious Clean Energy Contender." Princeton Engineering News, 7 juillet 2025. https://engineering.princeton.edu/news/2025/07/07/enhanced-geothermal-systems-underground-tech-surfaces-serious-clean-energy-contender.
[8] Commission européenne. "European Geothermal Project for the Construction of a Scientific Pilot Plant Based on an Enhanced Geothermal System (EGS PILOT PLANT)." CORDIS, projet n° 502706. https://cordis.europa.eu/project/id/502706/fr.
[9] University of Utah. "Utah FORGE — 2023 Annual Report Phase 3B." Geothermal Data Repository, projet DE-EE0007080, 2023. U.S. DOE, https://gdr.openei.org/files/1523/2023%20Annual%20Report%20Phase%203B%20and%20Appendices%20for%20GDR.pdf.
[10] Ressources naturelles Canada. "Geothermal Energy." Gouvernement du Canada, https://natural-resources.canada.ca/energy-sources/renewable-energy/geothermal-energy.
