Géothermie
Une énergie disponible localement, 24h sur 24, 365 jours par an, pas ou peu dépendante des variations climatiques journalières ou saisonnières, avec très peu d’émissions de gaz à effet de serre (GES), discrète visuellement…
La géothermie ! Cette énergie renouvelable pleine d’atouts est cependant encore trop méconnue, voire victime d’idées reçues. Trop compliquée, trop coûteuse ? Certainement pas ! Objet d’une attention politique favorable, la filière a été structurée, un soutien et un accompagnement mis en place, des outils financiers, techniques et d’aides à la décision élaborés, des assurances et des démarches qualité initiées… Et les projets déjà réalisés montrent souvent un retour sur investissement plus rapide que prévu.
Principe
Récupérer l’énergie disponible sous la surface de la terre et s’en servir. Plus on s’enfonce dans le sous-sol, plus la température augmente. Selon la profondeur et la température les besoins sont différents. Dans les bassins sédimentaires profonds, il existe des aquifères (formation géologique contenant de l’eau et perméable pour permettre sa circulation) qui contiennent de l’eau à plus de 50°C. Plus près de la surface, à des profondeurs entre 10 et 200 mètres, la température est généralement inférieure à 30°C (géothermie basse énergie). Cette chaleur peut être exploitée à l’aide d’une pompe à chaleur (PAC) pour assurer les besoins de chaleur ou rafraichissement.
Le chauffage n’est pas la seule application possible. La dizaine de degrés qui existe dans les premiers mètres du sous-sol peut également faire office de source de froid pendant l’été et permettre de rafraîchir des bâtiments isolés. Inutile de mettre la pompe à chaleur en route, le refroidissement peut se faire directement lorsque le besoin n’est pas trop élevé. Il s’agit du géocooling (aussi appelé rafraîchissement passif).
Géothermie sur nappe
Consiste à pomper l’eau d’une nappe souterraine peu profonde par l’intermédiaire d’un ou de plusieurs forages pour l’acheminer (via un échangeur) jusqu’à la pompe à chaleur afin d’en prélever les calories, avant de la réinjecter dans l’aquifère d’origine par l’intermédiaire d’un second ou plusieurs forages.
Géothermie sur sonde verticale
Les capteurs géothermiques verticaux, appelés sondes géothermiques ou géosondes, sont composés d’un tube dans lequel circule un fluide caloporteur (qui prélève la chaleur du sous-sol par conduction thermique et qui est raccordé à la PAC) positionné dans un forage vertical de plusieurs dizaines, à quelques centaines de mètres de profondeur. Le fluide circule en circuit fermé dans le tube et le forage est rempli avec un ciment spécial pour maintenir l’échangeur en place, faciliter les échanges thermiques avec le sous-sol et protéger le sous-sol.
Champ de sondes
Le nombre de sondes est en fonction de la puissance nécessaire à l’installation. Un champ de sondes peut être constitué de plusieurs dizaines, voire centaines de sondes. Le nombre et la longueur totale des sondes géothermiques dépendent essentiellement de 2 facteurs:
1- La puissance de la PAC installée (calculée en fonction des déperditions du bâtiment)
2- La capacité énergétique du terrain (en fonction des conditions géologiques du terrain).
Selon le type d’exploitation(mode de chauffage ou rafraîchissement), il faudra également prendre en compte l’écartement entre les sondes (généralement 10 mètres).
Géothermie sur pieux
Certains bâtiments doivent être construits, pour des raisons de portance, sur des fondations, généralement des pieux en béton destinés à assurer la stabilité statique du bâtiment en reportant son poids dans les profondeurs du sol.
En principe des fondations thermoactives (encore appelés pieux énergétiques ou géostructures) consiste à y intégrer lors de leur fabrication un système de captage de l’énergie constitué d’un réseau de tubes en polyéthylène noyé dans le pieu. Le système de captage de l’énergie est connecté à une pompe à chaleur de la même manière que pour une sonde géothermique.
Liens utiles
https://fondschaleur.ademe.fr/geothermie/
https://www.brgm.fr/fr/actualite/actualite/geothermie-guides-accompagner-projets
Sources utilisées:
- Guide: Chauffer et rafraîchir avec une énergie renouvelable (ADEME)
- Qualit ENR (photos)
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