Comment la géothermie nouvelle génération redéfinit la production d’électricité bas carbone de base
Les systèmes de géothermie nouvelle génération transforment l’énergie géothermique, qui était jusqu’alors une ressource liée à des zones géographiques précises, en une source d’électricité disponible en continu, faiblement émettrice de carbone et déployable à grande échelle. Cet article de fond revient sur le fonctionnement de ces systèmes et sur le rôle clé joué par Vallourec dans leur développement.
D’une énergie dépendante de zones géographiques à une énergie déployable à grande échelle
L’énergie géothermique consiste à exploiter la chaleur naturellement stockée sous la surface de la Terre. Au centre de la planète, les températures dépassent 5 000 °C, et près de 99 % du volume terrestre affiche des températures supérieures à 1 000 °C. Cette chaleur se régénère en permanence, ce qui fait de l’énergie issue de la géothermie une ressource renouvelable à l’échelle humaine.
Malgré ce potentiel considérable, la géothermie ne représente aujourd’hui qu’à peine 1 % du mix énergétique mondial. Notre capacité à accéder à cette chaleur reste en effet limitée à une infime fraction de la croûte terrestre, dont l’épaisseur est d’environ 30 kilomètres. Avec les technologies de forage actuelles, les installations géothermiques n’atteignent généralement que quelques kilomètres de profondeur.
En règle générale, la température augmente avec la profondeur au rythme moyen d’environ 3 °C tous les 100 mètres forés. Ce gradient thermique varie toutefois fortement en fonction des conditions géologiques et géographiques, et peut atteindre jusqu’à 13,5 °C tous les 100 mètres dans des régions géologiquement actives comme l’Islande. Les systèmes géothermiques conventionnels exploitent les zones où cette chaleur est naturellement accessible, grâce à des formations rocheuses perméables saturées en saumures chaudes. Dans ces systèmes hydrothermaux, un puits de production achemine le fluide chaud vers la surface afin de produire de l’électricité ou de la chaleur, tandis qu’un puits d’injection renvoie le fluide refroidi en profondeur, afin de garantir la pérennité du réservoir. Lorsque les conditions géologiques sont favorables, la géothermie conventionnelle fournit de la chaleur pour les réseaux de chauffage urbain ou délivre une énergie électrique de base disponible en continu, extrêmement stable.
Dans certains cas, elle peut également permettre la coproduction de lithium à partir des saumures géothermales.
Depuis plus de trente ans, Vallourec est un partenaire de référence de l’industrie géothermique hydrothermale. Le Groupe fournit l’ossature structurelle des puits géothermiques grâce à ses tubes de cuvelage et ses connexions premium. Fort de son expertise approfondie en métallurgie et de ses solutions tubulaires premium sans soudure, Vallourec accompagne les acteurs de la géothermie à travers le monde, avec des produits conçus pour résister à des températures élevées, à des environnements corrosifs et cela tout au long de la durée de vie des installations, qui excède souvent trente ans. Les connexions, les nuances d’acier et la conception des puits proposées par Vallourec ont été continuellement optimisées pour répondre aux défis spécifiques de la géothermie, tels que la résistance à la fatigue thermique, la résistance à l’écrasement et le besoin d’intégrité à long terme. Grâce à ces savoir-faire, le Groupe se positionne comme un fournisseur de confiance, pour les projets géothermiques conventionnels, ainsi que pour les applications les plus exigeantes.
Malgré ses performances éprouvées, la géothermie conventionnelle demeure fortement dépendante de la géologie, car elle dépend de l’existence de réservoirs naturellement perméables et d’aquifères. L’émergence des systèmes de géothermie de nouvelles générations marque un tournant décisif, car elle permet de développer la géothermie au-delà de ces limites traditionnelles.
Les moteurs derrière l’accélération de la géothermie
L’énergie, issue de la géothermie connaît actuellement un regain d’intérêt, porté à la fois par les progrès technologiques et par l’évolution rapide des besoins énergétiques. Les avancées en matière de techniques de forage, d’architecture des puits et d’ingénierie du sous-sol ont considérablement réduit les risques et les coûts associés à son développement. Selon plusieurs scénarios énergétiques internationaux, les coûts de production de la géothermie pourraient fortement diminuer au cours de la prochaine décennie1 , tandis que le potentiel géothermique mondial pourrait dépasser 800 GW à l’horizon 2050, contre environ 15 GW aujourd’hui2 .
Cette dynamique est encore renforcée par la croissance rapide de la demande en électricité des centres de données, stimulée par l’essor du cloud computing et de l’intelligence artificielle. Les data centers ont besoin d’une alimentation électrique en continu, stable et disponible localement, associée à de solides garanties en matière de décarbonation. L’énergie issue de la géothermie est particulièrement bien positionnée pour répondre à ces exigences : elle fournit une électricité disponible 24 heures sur 24, et une faible empreinte carbone. Selon une projection optimiste, jusqu’à deux tiers de la demande électrique des data centers devraient être couverts par la géothermie dès 20303.
Aux États-Unis, plusieurs entreprises technologiques ont déjà conclu des contrats d’achat d’électricité géothermique à long terme, signe d’un changement structurel dans la manière dont les infrastructures numériques seront alimentées à l’avenir. Dans ce contexte, la géothermie est en train de passer du statut de technologie renouvelable de niche à celui de composante stratégique des systèmes énergétiques de demain, avec la géothermie dite « de nouvelle génération » dans le rôle de catalyseur principal de son déploiement à grande échelle.
1. Le rapport de l’AIE « The Future of Geothermal Energy » (décembre 2024) estime que les coûts de production de la géothermie pourraient diminuer de 80 % d’ici 2035, pour atteindre environ 50 dollars par mégawattheure.
2. Projections à long terme de l’Agence internationale de l’énergie (AIE).
3. Rapport publié par le cabinet de recherche indépendant Rhodium en mars 2025, repris depuis par l’ensemble des acteurs et promoteurs de la géothermie profonde.
Au-delà de la perméabilité naturelle : comprendre la géothermie dite « de nouvelle génération »
La géothermie dite « de nouvelle génération » désigne une nouvelle famille de technologies conçues pour dépasser les limites géologiques de la géothermie conventionnelle. Au lieu de s’appuyer uniquement sur la perméabilité naturelle de la roche et sur la circulation des fluides, ces systèmes reposent sur l’ingénierie du sous-sol ou du processus d’échanges thermiques afin de maximiser l’énergie géothermique récupérée de manière prévisible et modulable. Deux approches principales sont à l’origine de cette évolution : les systèmes géothermiques stimulés (Enhanced Geothermal Systems – EGS) et les systèmes géothermiques avancés (Advanced Geothermal Systems – AGS).
Les systèmes géothermiques stimulés (EGS) expliqués
Les systèmes géothermiques stimulés (EGS) fonctionnent en créant artificiellement de la perméabilité au sein de formations rocheuses chaudes qui ne disposent pas, à l’origine, de voies de circulation naturelles suffisantes pour les fluides. Cette perméabilité est obtenue au moyen de techniques de stimulation contrôlées, qui génèrent des réseaux de fractures artificielles, afin de permettre au fluide de circuler entre les puits et de récupérer la chaleur stockée dans les formations profondes. Une fois la stimulation achevée, la circulation du fluide devient efficace, et rend possible la production d’électricité dans des zones auparavant inadaptées au développement de la géothermie. Ces technologies d’ingénierie du sous-sol sont largement issues des techniques de fracturation hydraulique initialement développées dans l’industrie du gaz de schiste.
Comparés aux puits géothermiques conventionnels, les puits EGS sont souvent déviés et soumis à des contraintes mécaniques nettement plus élevées. Lors des phases de stimulation, ils doivent résister à des pressions internes très importantes, supporter des débits élevés, ainsi que des cycles thermiques répétés tout au long de leur durée de vie. Ces conditions imposent des exigences extrêmes aux tubes de cuvelage et aux connexions, faisant de l’intégrité des puits un facteur clé de succès.
Vallourec accompagne les projets EGS en fournissant des solutions tubulaires spécifiquement conçues pour répondre à cet ensemble de défis. Son portefeuille comprend des tubes de cuvelage capables de supporter les charges liées à la fracturation hydraulique, des grades d’acier propriétaires à haute résistance à l’écrasement et à la pression interne, ainsi que des connexions premium VAM® à couple élevé, parfaitement adaptées aux conditions de stimulation et qualifiées pour des températures géothermiques pouvant atteindre 350 °C. En plus de fournir des produits, Vallourec contribue également grâce à son offre de services, à l’ingénierie des puits, à l’optimisation de l’efficacité du forage pour les programmes multi-puits, ainsi qu’au support opérationnel, afin de réduire les temps d’exécution et d’améliorer les opérations sur le terrain.
Soutenir le déploiement de l’ EGS à grande échelle : la collaboration avec Fervo
La collaboration entre Vallourec et Fervo Energy aux États-Unis constitue une référence emblématique dans le domaine des systèmes géothermiques stimulés (EGS). Fervo développe des projets EGS de grande ampleur, destinés à produire une électricité géothermique à l’échelle industrielle. Les puits seront forés à des profondeurs supérieures à 4 kilomètres et fonctionneront à des températures en fond de puits dépassant 230 °C. Ces puits seront soumis à des dizaines de cycles de fracturation hydraulique à haute pression et ont été conçus pour supporter des débits élevés et délivrer une puissance électrique d’environ 5 à 10 mégawatts (MW) par puits. Vallourec fournira des tubes de cuvelage premium et des connexions VAM® conçus pour résister à des pressions de fracturation qui peuvent atteindre environ 10 000 psi, à des températures élevées et à des cycles thermiques prolongés, tout en accompagnant Fervo dans l’optimisation de l’efficacité du forage sur ses développements multi-puits.
Cette collaboration a été officialisée par un contrat d’approvisionnement à long terme d’une durée de cinq ans, dans le cadre duquel Vallourec est devenu le fournisseur exclusif de Fervo pour les solutions tubulaires et les connexions VAM®. Pour atteindre ses objectifs de production électrique, Fervo devra forer environ 340 puits, chacun nécessitant entre 700 et 800 tonnes de tubes de cuvelage. Cet accord représente jusqu’à 800 millions de dollars de chiffre d’affaires potentiel pour Vallourec sur la durée du contrat et permet de mettre en place une chaîne d’approvisionnement destinée aux infrastructures de géothermie nouvelle génération, et entièrement basée aux Etats-Unis.
Les systèmes géothermiques avancés (AGS) expliqués
Les systèmes géothermiques avancés (Advanced Geothermal Systems – AGS) reposent sur une approche fondamentalement différente de la géothermie. Contrairement aux systèmes qui font circuler des fluides à travers des roches fracturées, les systèmes AGS utilisent des architectures de puits en circuit fermé, dans lesquelles un fluide caloporteur circule à l’intérieur de tubes insérés dans des formations rocheuses chaudes. La chaleur est transférée par conduction depuis la roche vers le fluide, qui remonte ensuite à la surface. Comme ces systèmes ne nécessitent ni perméabilité naturelle ni eaux souterraines, ils réduisent considérablement les incertitudes géologiques et la dépendance à l’eau, élargissant ainsi le nombre de sites géothermiques exploitables.
Au sein des systèmes AGS, les conceptions de puits monobores gagnent en importance. Dans ce type de configurations, l’efficacité thermique devient le principal facteur de performance et influe directement sur la puissance électrique produite.
La Technologie Vallourec, THERMOCASE® VIT (Vacuum Insulated Tubing) joue un rôle central dans le déploiement des systèmes géothermiques en boucle fermée de type monobore. Ce tube à double paroi, isolé thermiquement l’une de l’autre par du vide, permet de limiter les pertes de chaleur le long du puits et préserve ainsi l’énergie thermique à mesure que le fluide remonte à la surface. Développé à l’origine il y a plus de vingt-cinq ans pour des applications exigeantes dans l’industrie pétrolière et gazière, THERMOCASE® VIT s’appuie sur un long retour d’expérience en conditions réelles et a été adapté avec succès aux applications géothermiques.
Vallourec travaille en étroite collaboration avec les développeurs de systèmes AGS afin de concevoir et d’optimiser des configurations THERMOCASE® VIT adaptées aux conditions d’exploitation géothermiques. Cette approche permet de maximiser les performances des puits, de garantir leur stabilité sur le long terme et de soutenir des modèles de déploiement à grande échelle.
Les AGS au service de la demande électrique des data centers : le cas XGS Energy
XGS Energy illustre la manière dont les systèmes géothermiques avancés peuvent être déployés à grande échelle grâce aux technologies en boucle fermée. XGS développe des systèmes géothermiques dits « solid-state », indépendants en eau, et destinés à de grands projets commerciaux, en particulier dans l’ouest des États-Unis. Dans ses puits pilotes et ses premières installations commerciales, des systèmes monobores en boucle fermée équipés de THERMOCASE® VIT ont démontré leur stabilité de fonctionnement sur plusieurs milliers d’heures.
Vallourec fournira ses solutions THERMOCASE® VIT et apportera son expertise en ingénierie afin d’optimiser les performances thermiques tout au long des prochaines étapes de développement de XGS Energy. Cette collaboration joue un rôle clé pour permettre à XGS d’alimenter directement le réseau en électricité issue de la géothermie, et soutenir ainsi les besoins croissants des data centers. Ce partenariat illustre également toute la pertinence des technologies AGS pour répondre aux futurs besoins en énergie de base.
Au-delà du monobore : les architectures AGS alternatives
Les systèmes géothermiques avancés (AGS) intègrent également des architectures alternatives en boucle fermée, telles que les systèmes de type « radiateur » développés par Eavor, et connus sous le nom d’EavorLoop™. Cette technologie repose sur un réseau de puits profonds interconnectés, forés horizontalement afin de former un échangeur thermique en boucle fermée dans la roche chaude. Dans le sud de l’Allemagne, Eavor déploie ce système en milieu urbain, avec des puits atteignant des profondeurs d’environ 4,6 kilomètres et des températures d’exploitation avoisinant les 175 °C, pour une durée de vie prévue de trente ans.
Vallourec accompagne ce projet grâce à la fourniture de tubes de cuvelage à haute résistance à l’écrasement ainsi que des connexions premium VAM® adaptées aux forages profonds et à l’exploitation géothermique à long terme. Le Groupe propose également des services de gestion des tubes spécifiquement conçus pour répondre aux contraintes propres aux projets géothermiques en milieu urbain.
L’intégrité des puits au cœur de la montée en puissance de la géothermie
Qu’il s’agisse de géothermie conventionnelle, de systèmes géothermiques stimulés (EGS) ou de systèmes géothermiques avancés (AGS), Vallourec demeure à la pointe des projets de géothermie nouvelle génération grâce à sa division Nouvelles Energies. En fournissant des solutions tubulaires premium conçues pour résister à des conditions thermiques, mécaniques et opérationnelles extrêmes, et en accompagnant ses clients tout au long du cycle de vie des puits, Vallourec joue un rôle clé pour permettre à la géothermie de passer d’une ressource dépendante de la situation géographique à un pilier fiable et déployable du système énergétique bas carbone. Ce rôle prend de plus en plus d’importance à mesure que les investissements dans la géothermie nouvelle génération s’accélèrent.
Selon l’Agence internationale de l’énergie, les investissements dans ce type de technologies ont été multipliés par plus de cinq depuis 2022, sous l’effet de la demande croissante pour une énergie de base stable et décarbonée, capable de soutenir l’électrification et l’essor d’infrastructures très énergivores telles que les data centers. Vallourec a directement bénéficié de cette dynamique : en 2025, les prises de commandes pour ses produits géothermiques ont été multipliées par plus de trois par rapport à la moyenne des deux années précédentes, reflétant ainsi la montée en puissance et la maturité croissantes du marché.
Porté par cette dynamique, l’objectif de Vallourec est de poursuivre le développement de ses activités Nouvelles Energies et de générer, à l’horizon 2030, entre 10 % et 15 % de son Résultat Brut d’Exploitation à partir de cette branche d’activités, confirmant ainsi que l’intégrité des puits est un levier stratégique majeur de la transformation énergétique.
