18
Page 1 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010 FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie est, si elle reste chère à l’investissement, relativement facile à mettre en œuvre. Toutefois, elle implique des études de faisabilité (potentiel de la nappe) dès le début du projet qui induisent des coûts supplémentaires. Applications : Quelque soit le type de projet BI dont les besoins énergétiques restent raisonnables (logement collectif, maison individuelle groupée, tertiaire bureaux, voire centre commercial), la géothermie peu profonde* peut être intégrée sous réserve de la présence d’une nappe exploitable ou d’un terrain suffisamment grand pour y implanter des sondes ou des capteurs horizontaux. La géothermie profonde est quant à elle exploitable sur de très grands projets voire sur des écoquartiers : elle alimente alors un réseau de chaleur. Valorisation pour l’obtention de labels : L’exploitation d’une énergie gratuite est prise en compte dans le calcul RT. De plus, les bonnes performances des pompes à chaleur (COP/EER) connectées à la nappe permettent également de favoriser le projet par rapport à la référence réglementaire. Cela aide à l’obtention de labels énergétiques (ex : BBC). * la géothermie superficielle est traitée dans la fiche « Puits canadien » 1. Présentation : principe physique Notre environnement – le sol sous nos pieds, l’eau des nappes, l’air qui nous entoure - stocke chaque jour l’énergie que nous dispense le soleil. D’autre part, le noyau terrestre étant en fusion, la terre subit une variation de température dans toute son épaisseur.

FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Page 1 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE

Synthèse Energie utilisable ?

La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie est, si elle reste chère à l’investissement, relativement facile à mettre en œuvre. Toutefois, elle implique des études de faisabilité (potentiel de la nappe) dès le début du projet qui induisent des coûts supplémentaires.

Applications : Quelque soit le type de projet BI dont les besoins énergétiques restent raisonnables (logement collectif, maison individuelle groupée, tertiaire bureaux, voire centre commercial), la géothermie peu profonde* peut être intégrée sous réserve de la présence d’une nappe exploitable ou d’un terrain suffisamment grand pour y implanter des sondes ou des capteurs horizontaux. La géothermie profonde est quant à elle exploitable sur de très grands projets voire sur des écoquartiers : elle alimente alors un réseau de chaleur.

Valorisation pour l’obtention de labels :

L’exploitation d’une énergie gratuite est prise en compte dans le calcul RT. De plus, les bonnes performances des pompes à chaleur (COP/EER) connectées à la nappe permettent également de favoriser le projet par rapport à la référence réglementaire. Cela aide à l’obtention de labels énergétiques (ex : BBC).

* la géothermie superficielle est traitée dans la fiche « Puits canadien »

1. Présentation : principe physique

Notre environnement – le sol sous nos pieds, l’eau des nappes, l’air qui nous entoure - stocke chaque jour l’énergie que nous dispense le soleil. D’autre part, le noyau terrestre étant en fusion, la terre subit une variation de température dans toute son épaisseur.

Page 2: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 2 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

La croûte terrestre connaît donc un gradient de température sur toute la surface de la terre. En moyenne, ce gradient thermique est de 2 à 3°C/100m mais peut aller jusque 10°C/100 m dans les régions volcaniques.

Source : ADEME

Récupérer cette énergie gratuite et inépuisable permet de produire de la chaleur (ou du froid) avec un impact limité sur l’environnement. Trois types d’exploitation de la géothermie sont utilisés, suivant l’application envisagée : . géothermie profonde (aux alentours de 1000 m de profondeur), . géothermie classique, peu profonde (moins de 100 m de profondeur), . géothermie superficielle (premier mètre). Nota bene : La géothermie très profonde - très haute température - permet de produire de l’électricité à partir de vapeur sous pression elle n’est pas applicable dans les cas de Bouygues Immobilier et ne sera pas développée ici.

Page 3: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 3 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

Source : BRGM Dans le cas de la géothermie profonde, la chaleur du sous-sol est directement exploitable (eau puisée à 80°C) tandis que dans le cas d’une géothermie peu profonde, le sol est à température plus basse (de l’ordre de 12°C) si bien que l’énergie du sous-sol est valorisée via la mise en place de pompes à chaleur (voir fiche spécifique). 2. Les questions élémentaires à se poser

Qu’est-ce que je cherche à faire ?

S’agit-il d’un projet gigantesque, d’un quartier ? à géothermie profonde Est-ce que je veux produire de l’électricité ? à géothermie profonde Est-ce que je veux chauffer ou climatiser un bâtiment de taille raisonnable ? à géothermie peu profonde (nappe/sondes avec PAC) Est-ce que je veux tempérer l’air soufflé dans le bâtiment ? à superficielle.

Dans quelle zone se situe le projet ? Zone volcanique ? non volcanique ? sol humide ? présence de nappe ?

Quelles sont les contraintes du site ?

Page 4: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 4 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

Dans le cas où les espaces verts du projet sont quasi inexistants, les solutions de PAC sur le sol sont impossibles à mettre en œuvre (capteurs horizontaux ou sondes géothermiques). Etudier la possibilité d’exploiter les pieux de fondation comme capteurs verticaux. Dans le cas d’une PAC sur nappe, il est nécessaire d’avoir environ 100 mètres entre le forage d’exhaure et le forage de réinjection.

Dans le cas d’une PAC sur nappe : ü Quelle est la profondeur nécessaire de forage, quel est le débit à extraire et le

volume annuel puisé ? En fonction de ces valeurs, le code minier et/ou la loi sur l’eau peuvent générer un dossier de déclaration ou une demande d’autorisation (plus de 100 m de profondeur pour les forages, un débit de prélèvement supérieur à 80 m3/h, ou un volume annuel prélevé de plus de 200 000 m3).

ü Y a-t-il déjà eus des forages réalisés alentours ? Si oui combien, quels sont les débits obtenus, et leur distance au site ?

ü Le risque est-il important ? Dois-je souscrire une assurance AQUAPAC ?

3. Fonctionnement

3.1 Les différentes technologies et produits 3.1.1 Géothermie profonde En allant puiser l’eau du Dogger (situé entre 1500 m et 2000m de profondeur en Ile-de-France), il est possible d’assurer directement avec un forage l’eau chaude nécessaire au chauffage et à l’ECS. Grâce à un doublet de forages (technologie de type pétrolier), on peut en effet récupérer de l’eau haute température (70-80°C).

Page 5: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 5 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

Source : BE Archambault Nécessitant une plate-forme de l’ordre de 5000 m² et le coût du doublet de forages s’élevant à 10 M€, cette technique n’est utilisée que pour les projets de grande taille (exemple : Maison de la Radio). Alerte : Un projet de cette ampleur permet d’assurer une puissance thermique de quelques MW, soit de l’ordre de 1800 logements (exemple à Orly). La valorisation énergétique de la ressource peut être poussée en cascade afin d’exploiter au maximum ce potentiel :

Page 6: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 6 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

Source : ALTO Ingénierie

Comme évoqué plus haut, l’exploitation de la géothermie très profonde (EGS : Enhanced Geothermal Systems/Systèmes Géothermiques Améliorés) permet de produire de l’électricité et/ou de la chaleur à partir de forages à très grande profondeur (~ 5000 m). C’est ce qui est fait à Soultz en Alsace. Cette technologie n’est utilisée que pour des projets à l’échelle d’une ZAC voire d’une ville.

Nota : étant données les tailles de projets de géothermie profonde, la suite de la fiche traitera plus spécifiquement de la géothermie peu profonde.

3.1.2 Géothermie peu profonde Des pompes à chaleur (PAC – voir fiche spécifique) permettent de valoriser les calories du sol ou de l’eau des nappes par le biais de réseaux de capteurs, de sondes ou de forages d’eau. Ce type de PAC est très performant quelque soit la température extérieure hivernale. En effet, les capteurs sont installés à la profondeur requise pour que la température y soit à peu près constante toute l’année et toujours suffisante.

3.1.2.1 PAC sur géothermie de surface Aux profondeurs qui intéressent les pompes à chaleur géothermiques (ou pompes sur capteurs enterrés), l’énergie du sol provient pour l’essentiel du rayonnement solaire et de la migration des eaux de pluie dans le sol.

Echangeur de chaleur Echangeur de chaleur Echangeur de chaleur

Réseau  permettant  de  produire  de  l’ECS  à  haute  

température  

Prélèvement de l’eau du Dogger (géothermie) :

Puits à 1 550 m de profondeur Débit : 50 m3/h

Plutôt que de réinjecter l’eau directement dans le sous-sol, on fait circuler cette eau dans des

échangeurs successifs afin d’abaisser au maximum sa température : l’eau cède sa chaleur

à des réseaux demandant des températures de plus en plus basses.

70°C

60°C

Page 7: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 7 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

Dans les PAC géothermiques, le prélèvement de chaleur se fait par le biais de tubes enterrés dans le sol. Ces capteurs peuvent être placés en configuration horizontale ou verticale.

a) Les capteurs horizontaux

Ce sont des tubes de polyéthylène ou de cuivre gainés de polyéthylène. Ils sont installés en boucles enterrées horizontalement à faible profondeur (de 0,60 m à 1,20 m).Dans ces boucles, circule en circuit fermé de l’eau additionnée d’antigel ou le fluide frigorigène de la pompe à chaleur (selon la technologie employée). Pelouse, massifs de fleurs et buissons peuvent cohabiter avec le capteur horizontal enterré. En revanche il est nécessaire d’éloigner les arbres et plantes dont les racines peuvent grandir et risquer d’endommager le capteur. La surface au-dessus du capteur doit être perméable (pas de terrasse ou de construction) et ne pas être traversée par des réseaux d’eau (risque de gel). Le terrain ne doit pas être trop pentu, pour ne pas avoir à faire de remblai. Dans un sol rocheux ou argileux, il est préférable d’installer les capteurs sur un lit de sable.

Pose de capteurs horizontaux (ADEME)

Les capteurs horizontaux doivent respecter certains principes de pose.

(ADEME)

La longueur totale des tubes d’un capteur horizontal dépasse plusieurs centaines de mètres. Ils sont repliés en boucles distantes d’au moins 40 cm, pour éviter un prélèvement trop important de la chaleur du sol. Dans le cas contraire, il y aurait des risques de gel du sol.

Page 8: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 8 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

On estime la surface de capteur nécessaire de 1,5 à 2 fois la surface habitable à chauffer. Pour une maison de 150 m², le capteur occupera entre 225 et 300 m² du jardin.

b) Les capteurs verticaux ou sondes géothermiques

Deux sondes géothermiques d’environ 70 m de profondeur chacune et distantes d’au moins 10 m, peuvent convenir pour chauffer une maison de 120 m² habitables (en fonction de la zone climatique et de l’isolation de la maison).

Les capteurs verticaux sont constitués de deux tubes de polyéthylène formant un U installés dans un forage (jusqu’à 80 m de profondeur) et scellés dans celui-ci par du ciment. Dans la plupart des cas, on réalise plusieurs forages qui doivent être distants d’au moins 10 m. On y fait circuler en circuit fermé de l’eau additionnée de liquide antigel. L’emprise au sol est faible par rapport à des capteurs horizontaux mais la réalisation du forage exige un minimum de place et une bonne accessibilité. Les sondes géothermiques sont plus délicates à poser.

Pose d’une sonde géothermique (ADEME)

En plus des précautions signalées pour la pose des capteurs horizontaux, il est nécessaire de faire appel à une entreprise de forage qualifiée (le bureau de recherches géologiques et minières - BRGM - gère une liste de foreurs engagés dans une démarche de qualité : http://www.geothermie-perspectives.fr/01-je-chauffe-ma-maison/03-acteurs-01.asp) et de respecter les procédures administratives concernant la protection des sous-sols. Alerte : Pour rester dans les procédures de Déclaration et éviter celles de l’Autorisation, le Code Minier impose de rester en-deçà des 100 m de profondeur. Les sondes doivent impérativement être suffisamment espacées :

- Des réseaux hydrauliques et électriques (> 2 m), - Des arbres ou autres plantes à racines expansives (> 2m), - Entre elles (10 m) pour que le sol puisse geler en fin d’hiver, qu’il contienne

suffisamment d’énergie, puis qu’il puisse se régénérer en période de non utilisation.

Page 9: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 9 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

c) Commentaires Actuellement, en France, les PAC géothermiques les plus répandues sont celles à capteurs horizontaux. Elles sont moins coûteuses que les PAC à capteurs verticaux mais nécessitent de disposer d’une surface de terrain suffisante. Elles sont donc surtout réservées au chauffage des maisons individuelles.

Les configurations verticales sont bien développées à l’étranger et l’on commence à voir de plus en plus de réalisations en France. Ces systèmes sont plus coûteux mais leur emprise au sol est nettement plus réduite. Ils peuvent donc convenir pour chauffer des maisons individuelles et aussi de petits ensembles de logements et d’immeubles de bureaux qui sont limités par la surface environnante. Ces PAC peuvent être intégrées à une installation de chauffage central classique existante (pompes à chaleur « en relève de chaudière »). Ceci permet d’économiser du combustible et de limiter les rejets d’une chaudière à gaz ou au fioul. Pour ce qui est du vieillissement des capteurs, ils ne sont pas soumis aux agressions extérieures si bien que les sondes ou capteurs horizontaux ont la durée de vie du produit mais ne nécessitent pas d’intervention spécifique. Nota Bene : Dans le cas de bâtiment fondés sur pieux, il peut être intéressant d’équiper ces pieux de canalisations permettant d’éviter la réalisation de forages supplémentaires de sondes géothermiques. Des études spécifiques sont nécessaires pour vérifier les limites de prestations entre la structure et l’installation géothermique (problème de responsabilités). Répandu en Suisse, ce procédé peine à s’implanter en France car il n’est pas dans les habitudes des entreprises de mélanger structure et thermique. 3.1.2.2 Les PAC sur eau de nappe Elles aussi font partie des PAC géothermiques. La chaleur du sous-sol est celle contenue dans l’eau de nappes aquifères peu profondes (moins de 100 m ou légèrement au delà) captée par forage.

Les PAC sur eau de nappe nécessitent un ou deux forages de 30 à 100 m de profondeur. Le captage doit être réalisé par un foreur professionnel et déclaré à la DREAL locale (Direction Régionale de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement - anciennement DRIRE, Direction Régionale de l’Industrie, de la Recherche et de l’Environnement).

Alerte sur les démarches Les forages sont soumis à des réglementations nationales et locales. Avant d’envisager un tel projet, il faut faire le point sur les démarches administratives à entreprendre et contacter un spécialiste (hydrogéologue agréé, Bureau de Recherches Géologiques et Minières [BRGM], bureau d’études spécialisé).

La loi sur l’eau impose de réinjecter l’eau puisée dans la même nappe. Pour ce faire, il est nécessaire d’avoir deux forages. Cette solution évite le gaspillage de l’eau souterraine, précieuse par nature.

Page 10: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 10 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

Dans quelques cas particuliers, il est possible de n’avoir qu’un seul forage : cas des nappes d’accompagnement où le rejet dans le fleuve ou la rivière est possible. Le rejet dans le réseau des eaux pluviales est quasiment systématiquement refusé par le gestionnaire des réseaux.

Un débit suffisant Pour qu’une pompe à chaleur sur eau de nappe donne toute satisfaction, il faut que le débit d’eau puisé dans la nappe soit suffisant et stable dans le temps. Le débit requis peut atteindre ou dépasser 1 m3/h et s’élever jusqu’à 3 m3/h pour une maison individuelle, selon son degré d’isolation. Pour des bâtiments de plus grande taille, 1 m3/h puisée sur la nappe donne environ 10 kW chaud et 9 kW froid.

(ADEME)

Les débits puisés et les écarts de température doivent être maîtrisés afin de ne pas impacter sur l’exploitabilité de la nappe et les performances de l’installation. Nota : L’agence de l’eau dont dépend le projet fixe une redevance à payer en fonction du volume d’eau puisé (et ce même si ce volume est réinjecté).

Alerte sur les délais Etude de préfaisabilité : 2 semaines Etude de faisabilité : 1 mois Forage d’essai :

- Notice d’incidence 2 semaines - Instruction 2 mois d’instruction (non compressible) - Réalisation du forage : 1,5 mois/forage selon les difficultés rencontrées (pour

120 m de profondeur) CR fin de travaux : 2 semaines et modélisation Dossier réglementaire : délai fonction du volume soutiré

- si soumis à déclaration environ 3 mois d’instruction par DRIRE,

Page 11: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 11 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

- si soumis à autorisation 6 mois-1 an

Procédure AQUAPAC : La procédure Aquapac 1est une assurance qui couvre les risques géologiques liés à la possibilité d’exploitation énergétique d’une ressource aquifère puis au maintien de ses capacités dans le temps.

La garantie de recherche couvre le risque d’échec consécutif à la découverte d’une ressource en eau souterraine insuffisante pour le fonctionnement prévu des installations. Le coût de la cotisation s’élève à 5% du montant des ouvrages garantis en recherche. La garantie de pérennité couvre le risque de diminution ou de détérioration de la ressource, en cours d’exploitation. Son coût atteint 4% du montant des ouvrages garantis en pérennité. Les bénéficiaires de ces garanties sont les maîtres d'ouvrages et leurs mandataires. Les dossiers doivent être déposés avant le début des travaux à la SAF-Environnement où ils seront instruits par le Comité Aquapac composé de l’ADEME, du BRGM et d’EDF. Alerte sur les coûts induits : Demande d’autorisation de recherche et de permis d’exploitation 10 000 € Etudes hydrogéologiques : 15 000 – 20 000 € Assurance Aquapac :

- Garantie de Recherche – 5% du montant des ouvrages garantis en recherche - Garantie de Pérennité – 4% du montant des ouvrages garantis en pérennité

3.1.3 Géothermie superficielle. Voir fiche sur les puits canadiens.

3.2 Comparaison des performances Les puissances puisées par capteurs horizontaux sont limitées si bien que les surfaces nécessaires sont rapidement très grandes. Les sondes géothermiques pouvant descendre jusque 100 m de profondeur, elles permettent de récupérer une puissance plus importante que les capteurs horizontaux pour une même surface de terrain utilisée. Les performances des puisages sur nappe sont extrêmement dépendantes du potentiel de la nappe phréatique si bien qu’elles peuvent être soit complètement inutilisables soit bien plus intéressantes que les deux solutions précédentes. Prenons par exemple le terrain du siège social d’Alto Ingénierie, parcelle rectangulaire d’environ 50 m sur 40 m. Le bâtiment occupe une emprise de 30 m sur 22m. La puissance de chauffage nécessaire est de 35 kW. Pour cela, il faudrait mettre en place :

- Plus de 2 km de capteurs horizontaux. Même installés en 2 couches, cela ne pouvait être intégré sur la parcelle,

- Plus de 500 m de capteurs verticaux soit 6 sondes de 87 m (solution retenue),

1 http://www.geothermie-perspectives.fr/pdf/Plaquette-Aqua-10.05_.pdf

Page 12: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 12 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

- Si une nappe phréatique était présente, il aurait suffi de puiser un débit inférieur à 5 m3/h.

Source : AAFeraru Architecte-Urbaniste 4. Dimensionnement

4.1 Méthode de dimensionnement A partir de la puissance nécessaire en chauffage ou en climatisation (calcul des déperditions ou des apports du projet), il est possible de calculer, selon la technologie retenue : . Soit le débit à soutirer à la nappe phréatique, . Soit le linéaire de capteurs horizontaux à mettre en place et donc la surface au sol

nécessaire, . Soit le linéaire de capteurs verticaux, d’où on déduit le nombre de forages puis la

surface au sol nécessaire. Plusieurs situations peuvent être rencontrées par Bouygues Immobilier.

ü Si le projet est en milieu peu urbanisé et que la parcelle est suffisamment grande pour que des espaces verts soient conservés, il peut être intéressant de comparer les différentes solutions.

ü En milieu urbain, la solution des capteurs horizontaux peut être d’office éliminée. En revanche, si les besoins restent faibles et qu’un espace peut rester non construit, la solution sur sondes verticales peut être envisagée.

Page 13: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 13 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

ü Dans les deux cas, il faut consulter les bases de données du BRGM pour savoir si une nappe phréatique est présente sous le site et estimer son potentiel. Il est possible de commencer par se renseigner sur les projets alentours pour savoir si des forages sont d’ores et déjà exploités et connaître les débits qu’ils prélèvent :

o Si ces forages sont concluants et restent suffisamment éloignés du projet, la solution peut être sérieusement envisagée.

o Si des essais ont déjà été réalisés mais que les débits étaient insuffisants, la solution est évacuée.

o Si ces forages sont efficaces mais trop proches du site, il peut être envisagé de pousser les études hydrogéologiques pour vérifier la faisabilité d’un nouveau forage, mais cela semble risqué.

4.2 Ratios de dimensionnement Sonde verticale de 100m : 5-7 kW Horizontal une couche : 8-40 W/m² Horizontal 2 couches : 30 – 50 W/ml de tranchée Horizontal 3 couches : 40 – 60 W/ml de tranchée Nappe : débit exploitable très dépendant de la nappe Nappe : 10 kW / 1 m3/h en chaud et 9 kW / 1 m3/h en froid.

Nota : Ces ratios sont à utiliser avec précaution et ne sont là que pour donner un ordre de grandeur des ouvrages à mettre en œuvre.

5. Coûts d’investissement

Forage sur nappe : 1000-1500€/m de forage pour le forage seul. Avec pompes, tuyauteries, débitmètre, variateurs de fréquences, armoires etc, on atteint 3 000 à 4 000 € HT / ml Capteur horizontal : 15 €/m de capteur Capteur vertical : 50-90 €/m de capteur 6. Exploitation

6.1 Entretien et maintenance à prévoir Pour les capteurs horizontaux et verticaux, il n’y a pas de maintenance particulière à prévoir, hormis celle liée à la PAC. Dans le cas des PAC sur nappe, une maintenance du forage est également à prendre en compte :

• Surveillance semestrielle : o Surveillance visuelle des têtes de forage ; o Mesures hydrodynamiques ; o Mesures des caractéristiques physico-chimiques de l’eau ; o Surveillance visuelle de la qualité de l’eau pouvant conduire à des

recherches bactériologiques. • Surveillance tous les 5 ans :

o Surveillance endoscopique des ouvrages.

Page 14: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 14 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

• Entretien : o Nettoyage par pompage, par action mécanique voire chimique en

cas de colmatage ; o Rechemisage en cas d’ouvrages endommagés.

6.2 Coûts de fonctionnement

• PAC sol/sol : 2,3 à 3,5 € TTC par m2 et par an • PAC sur capteurs horizontaux : 2,3 à 3,5 € TTC par m2 et par an • PAC sur capteurs verticaux : 2,3 à 3,5 € TTC par m2 et par an • PAC sur nappe : 2,3 à 3,5 € TTC par m2 et par an • PAC air extérieur / eau : 2,5 à 3,7 € TTC par m2 et par an • PAC air / air : 2,5 à 3,7 € TTC par m2 et par an

Nota : Dans le cas des solutions PAC sur nappe, une redevance sur le volume utilisé doit être payée à l’Agence de l’Eau.

7. Bilan environnemental

Le seul impact environnemental (hormis l’introduction de systèmes métalliques/béton dans le sol) est une variation contrôlée de la température soit de la nappe, soit du sol aux abords du capteur. Dans le cas d’une nappe superficielle, il est interdit de réinjecter l’eau à une température différente de plus de 11°C par rapport à celle de l’eau prélevée. Pour le sol, l’espacement des capteurs permet sa régénération en période de non utilisation. 8. Autres éléments

10.1 Impact psychologique Ces solutions sont « invisibles » : elles permettent d’éviter la présence de cheminée de chaufferie. Cette solution est donc prisée des architectes. Toutefois, pour la Maîtrise d’Ouvrage, une communication est nécessaire pour mettre en avant les choix énergétiques du projet. 10.2 Impact sur le chantier Les installations géothermiques nécessitant des ouvrages dans le sol, il est important de les prendre en compte dans le planning général du chantier.

10.3 Interface avec autres lots Pour les PAC géothermiques, il apparaît une interface importante entre le lot CVC et le lot VRD du fait de la réalisation d’ouvrages dans le sol et de la création de liaisons hydrauliques entre les ouvrages géothermiques et le local technique de la PAC. 10.4 Les procédures administratives Pour ce qui est de la géothermie classique, suivant les cas, l’installation est soumise à déclaration ou à autorisation. C’est ce qu’illustrent les diagrammes suivants :

Page 15: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 15 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

Page 16: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 16 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

Source : BRGM corrigée selon article R214-1 du Code de l’Environnement

La situation favorable consiste donc à réaliser des forages de moins de 100 m pour un projet dont les besoins induisent des prélèvements inférieurs à 200 000 m3/an. En supposant que le prélèvement est fait pour un écart de température de 6°C, cela correspond à une énergie inférieure à 1 400 MWh/an soit l’équivalent de plus de 9000 m² de logements de classe énergétique C chauffés au gaz, soit environ 130 logements). Alerte : Au-delà, il est nécessaire d’engager une procédure de demande d’autorisation : délai 1 an (étude d’impact etc).

m3/h

m3/h

8 m3/h < Injection < 80 m3/h

Injection > 80 m3/h

Page 17: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 17 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

9. Analyse stratégique

Géothermie Avantages Inconvénients Energie/Système

ü Production d’énergie à demeure, gratuite

ü Exploitation d’une énergie renouvelable

ü La géothermie profonde permet de produire du chaud directement valorisable (voire de l’électricité).

ü La mise en œuvre de PAC permet de produire de l’eau chaude et de l’eau glacée.

ü Les performances de ces PAC sont bonnes et stables.

ü Dans le cas de la géothermie peu profonde, l’énergie n’est pas valorisable directement, il est nécessaire de mettre en place des PAC.

ü En géothermie profonde, la surface de plateforme est gigantesque.

ü En géothermie peu profonde, la taille de la parcelle doit être suffisante.

Coût à l’investissement

ü Géothermie profonde : extrêmement chère

ü Géothermie peu profonde : surcoût induit par les forages/sondes/capteurs

Exploitation/Maintenance

ü Entretien classique des PAC ü Maintenance des forages sur nappe

Bilan environnemental

ü Emissions de gaz à effet de serre réduites (par rapport à une solution fioul ou gaz)

ü Attention aux fuites de fluide frigorigène

Marché ü Marché en pleine expansion Contraintes réglementaires et administratives

ü Si l’on reste en Déclaration, pas de complication

ü Cas de la PAC sur nappe : études hydrogéologiques indispensables.

ü Procédures d’Autorisation longues.

Applications/Flexibilité

La géothermie profonde n’est applicable que dans les cas d’écoquartiers ou de très grands projets. La géothermie peu profonde est une piste à envisager le plus souvent possible car elle permet, à partir d’un seul système, de fournir du chaud et du froid simultanément. Tous les projets Bouygues Immobilier sont susceptibles de pouvoir exploiter cette énergie (logement collectif, maison individuelle groupée, tertiaire bureaux, voire centre commercial) mais :

- La solution capteurs horizontaux reste peu probable, - Si les besoins restent limités : la solution sondes verticale peut

Page 18: FICHE TECHNIQUE N° 13 - GEOTHERMIE · Synthèse Energie utilisable ? La géothermie entre aujourd’hui dans les pratiques des entreprises si bien que l’exploitation de cette énergie

Géothermie

Page 18 sur 18 – ALTO Ingénierie 10.09.2010

être envisagée, - La solution nappe présente le plus de potentiel. Toutefois, elle

reste conditionnée par le contexte hydrogéologique local et des études de faisabilité réalisées par un bureau d’études spécialisées sont nécessaires.

10. Références