L’école des vergers

KriegsheimRéseau VESTA

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Les intervenants

> Maîtrise d’œuvre sous-sol

> Expertise process

> Outils de modélisation du sous-sol

> Suivi de chantier – test de réponse thermique

> Exploitation et maintenance

> Applications Code minier

> Gestion des mécanismes Fonds Chaleur

> Bâtiment génie civil et tous corps d’état

> Réseaux assainissement et eau potable > Terrassement et voirie

> Continuité directe des métiers des travaux publics > Le forage

> Une technologie innovante > Une réelle valeur ajoutée aux projets

ES-Géothermie Géoforest

33

44

1899 : Création de Elektrizitätswerk Strassburg A.G.

Effectifs : 1 150 salariés

Ses missions : • Construire, exploiter, entretenir et renouveler un réseau électrique de plus de 13 000 km desservant 408 communes sur les ¾ du Bas-Rhin, • Fournisseur d’énergies et de services :

Electricité : (446 000 clients dans le Bas-Rhin)Gaz naturel : intégration d’ENEREST

Électricité de Strasbourg S.A.

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Histoire d’ÉS SA dans la géothermie profonde

>1992 : ÉS est le premier partenaire du projet Soultz

>1995 : Création du GEIE de Soultz avec Pfalzwerke

>2000 : Arrivée d’EDF dans le GEIE

>2005 : Première circulation entre les 3 puits

>2006 : Début de la construction de la centrale

>2008 : Création d’ES-Géothermie

>2010 : Tests d’injection au réseau électrique

>2011 : Vente des premiers kWh à ES Energies

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Filiale à 100% ES SA créée en 2008

Personnel : 1 Directeur Général, 1 expert en forage, 1 géophysicien,

2 ingénieurs, 1 technicien ENR et 1 assistante

Objectif en géothermie :>Transférer et maîtriser le savoir-faire en géothermie

profonde type Soultz-sous-Forêts>Développer les compétences en géothermie de type

volcanique>Développer la géothermie sur champ de sondes

ES Géothermie en quelques données

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ES Géothermie : Principaux domaines de compétence

Activités en assistance à Maître d’ouvrage et conseil>Exploration de gisements (géophysique, géologie, …)>Conception réalisation de plateformes et centrales

géothermiques>Suivi de forage, connexion au réservoir par stimulation> Implantation de stations sismiques>Gestion de projets

Activités opérationnelles>Travaux sur la centrale de Soultz sous forets (pompage,

corrosion, radioactivité)> Instruction des dossiers miniers PER, DOTEX, Concession>Dimensionnement et suivi de forage pour sondes

géothermiques

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ESG : Principales réalisations

>Assistance à la centrale de Soultz-sous-Forêts >AMO projet Roquette (pilotage opérationnel)>AMO Communauté de communes Ile Napoléon >AMO Etude de potentiel géothermique profond en Vendée

(CG)>Etudes de faisabilité Bioscope, ville d’Illkirch, brasserie

d’Obernai, Cristal-Union et ville de Wissembourg>Conseils projet suisse AGEPP>Dépôt PER Wissembourg, Lauterbourg et Illkirch-Erstein>Développement projet industriel de pompe à arbre long>MOE champs de sondes : 1er permis minier de Kriegsheim

(26 sondes à 150m)>Labex, avec l’EOST

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GEOFOREST

1010

ANNEE DE CREATION: 2008

ACTIVITES:

Réalisation de forages géothermiques,Fourniture et mise en œuvre de sondes géothermiques verticales.

Réalisation du système d’échange thermique enterré jusqu’au local technique chaufferie.

GEOFOREST

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SOTRAVEST Acteur dans le domaine de la construction - Conception - Entreprise Générale

SOTRAVEST est à l’initiative de la création de GEOFOREST, avec comme associé ES.

GEOFOREST est:

L’application dans le développement énergétique – éco-durableActeur Régional pour les forages géothermiquesProfessionnel – Partenaire des ChauffagistesProfessionnel garantissant des prestations de qualité

SOTRAVEST à l’initiative de la création de GEOFOREST

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Les réalisations: PROJETS TERTIAIRES – COLLECTIFS - PUBLICS

ANNEE DE MAITRE D'OUVRAGE TYPE DE PROJET SURFACE DU LINEAIRE DE PUISSANCE

REALISATION     BATIMENT (m2) FORAGE MACHINE

2008 SOTRAVEST - Oberbronn HALL INDUSTRIEL 1 450,00 1 300,00 85,00

  EIE - Haguenau BUREAUX 450,00 600,00 35,00

  MULLER - Wiesbaden BUREAUX 2 500,00 3 200,00 150,00

  SOTRAVEST - Oberbronn BUREAUX 800,00 600,00 65,00

           

           

2009 COMCOM HAGUENAU - Batzendorf MULTI ACCUEIL 1 000,00 1 200,00 65,00

  FEHR TECHNOLOGIE - Bourg Les Valences ETUVE INDUSTRIELLE Equiv. 2.500 m2 2 500,00 150,00

           

           

2010 CASC – Sarreguemines ECOLE MATERNELLE 600,00 700,00 37,00

  HABITATION MODERNE - Thal Marmoutier EHPAD 2 300,00 2 600,00 150,00

  COMMUNE HOCHSTATT VESTIAIRE - TRIBUNES 450,00 600,00 33,00

  COMCOM CENTRE ARGONNE - Les Islettes GROUPE SCOLAIRE 750,00 1 100,00 60,00

           

           

2011 COMCOM BRUMATH – Kriegsheim ECOLE PRIMAIRE 3 250,00 3 900,00 200,00

  COMCOM PAYS ZORN – Hochfelden MAISON DE PAYS 600,00 700,00 40,00

  COMMUNE NEUGARTHEIM ECOLE PRIMAIRE 350,00 500,00 27,00

           

           

2012 ECOLE NATIONALE PONT ET CHAUSSEE BATIMENT DESCARTES PLUS 2 450,00 2 080,00 120,00

  Marne La Vallée        

  SIBAR – Brumath BATIMENT COLLECTIF 750,00 1 000,00 60,00

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Les réalisations: PROJETS MAISONS INDIVIDUELLES DE 125 à 400 m2

ANNEE DE        

REALISATION          

   

2008 12 Réalisations        

           

2009 10 Réalisations        

           

2010 14 Réalisations        

           

2011 21 Réalisations        

           

1414

La Pompe à chaleur sur champ de

sondes et le dimensionnem

ent

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Température du sol en fonction de la profondeur

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20

Température (°C)

Profondeur (m)

Janvier

Avril

Juillet

Octobre

Les variations saisonnières sont amorties sur les 10 premiers mètres

Le gradient thermique est de 3,3 °C / 100 m

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Les pompes à chaleur géothermiques

Pompe à chaleur géothermique

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La géothermie très basse énergie (PAC)

>Les pompes à chaleur sur nappe peu profonde

> Les sondes géothermiques horizontales

>Les sondes géothermiques verticales

1818

Avantages :

> Chauffage et rafraîchissement possibles avec une même installation,

> Réalisable sur (quasiment) tous les terrains (ne nécessite pas d’aquifère)

> Technologie éprouvée

> COP moyen > 4 souvent relevé

> Meilleur rendement par rapport à PAC air/eau grâce température constante/stable tout au long de l’année

RappelCOP = Coefficient de Performance

= Besoin de chauffage / consommation électrique

PAC sur sondes géothermiques verticales

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Principe général PAC sur sondes géothermiques verticales

> Les sondes, reliées à une Pompe à Chaleur puisent les calories du sous-sol.

> La PAC est connectée au système de chauffage du bâtiment (plancher chauffant, radiateur, cassette…).

> Possibilité de rafraichir en été grâce à un système réversible.

1. La chaleur prélevée dans les sondes géothermiques est transférée au fluide frigorigène qui se vaporise

2. Le compresseur électrique augmente la pression et la température du fluide frigorigène vaporisé

3. Le fluide frigorigène cède sa chaleur à l’eau du circuit de chauffage du bâtiment

4. Le fluide frigorigène se condense et revient à l’état liquide

5. Le détendeur abaisse la pression du liquide frigorigène qui amorce sa vaporisation

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Dimensionnement d’un champ de sondes

Le dimensionnement de l’installation se déroule en 4 phases :

> Etude des besoins énergétiques du bâtiment, puissance et consommation énergétiques

> Pré-étude avant travaux avec la banque de données sous-sol et estimation du nombre de forages en fonction des besoins énergétiques

> Forage et mise en œuvre de la première sonde avec un

Test de Réponse Thermique pour évaluer la capacité thermique réel du terrain

> Ajustement du nombre de forages pour avoir une installation pérenne sur un minimum de 20 ans

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L’énergie soutirée

Raisonnement en terme de puissance ET d’énergie :> Puissance moyenne d’une sonde varie en fonction

- Du type de sol rencontré- De l’implantation du champ

> La capacité de régénération du sous-sol ne doit pas être inférieure à la puissance d’extraction.

> Dimensionner le champ de sondes pour avoir une installation pérenne sur 20 ans grâce à des logiciels informatiques.

> Prendre en compte la consommation de base mais aussi les pointes de puissance.

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Le test de réponse thermique

Mesure de la réponse du terrain à un stress thermique :

> Mesurer les propriétés thermiques du sous-sol

T0 : température initiale moyenne du terrain (°C)

λ : conductivité thermique moyenne du terrain (W/m.K)

Cp : Chaleur spécifique volumique moyenne du terrain (MJ/m3.K)

> Relever la géologie et l’éventuelle activité hydrogéologique

> Prévoir la technique de forage appropriée

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Aspects réglementaires

>Trois grandes séries de textes régissent les dispositions réglementaires applicables aux sondes géothermiques.

> Il s’agit :Du Code Civil;Du Code Minier;Du Code de l’environnement

>Article 17 du Décret n°78-498 du 28 mars 1978 "Les prélèvements de chaleur souterraine dont le débit calorifique maximal possible calculé par référence à une température de 20 °C est inférieur à 200 thermies par heure et dont la profondeur est inférieure à 100 mètres sont dispensées de l'autorisation de recherches et du permis d'exploitation prévus aux articles 98 et 99 du code minier."

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Qualité

> Un forage mal réalisé :- induit des contre-performances- présente des risques pour

l’environnement

> Nécessité de faire appel à un foreur ayant un engagement qualité.

> Qualiforage : Engagement qualité pour le forage des Sondes géothermiques verticales

EDF - ADEME - BRGM> liste des foreurs sur

• www.geothermie-perspectives.fr

> Norme française NF X 10-970

2525

Le forage, la sonde, la

cimentation et le

raccordement

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Quelques systèmes d’échanges de chaleur avec le sol

Disposition des tubes au sein du forage

Schéma d’implantation des sondes

eau + glycol

matériau de remplissage (ciment spécial géothermie)

tube PE

15 – 20 cm

injection

extraction

2 avantages essentiels pour les sondes géothermiques:

> Température du sol stable en profondeur> Nécessite peu d’espace

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Le forage

> Profondeur : jusqu’à 150 m > Diamètre : 5“3/4 (146mm)

4”1/2 (114mm)

> Forage au Marteau Fond de Trou pour les sols durs

> Forage au Rotary pour les sols plus meubles

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La foreuse

> Foreuse NORDMEYER DSB 2/10> Hauteur : 10,3 m > Longueur : 6,5 m> Poids : 14,6 t > Machine montée sur chenilles> Double tête de rotation

permettant de forer à l’avancement

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Description d’une sonde

Les sondes> Un tube en U en polyéthylène de 32

mm de diamètre et 2,9 mm d’épaisseur (petit diamètre pour meilleur échange thermique)

> Forage de 150 mm de diamètre

> Profondeur maximum de 150 m

>… mais aussi simple U, coaxiale (Amérique du Nord)

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Objectifs du remplissage des forages :> Éviter les trous d’air (isolant thermique)> Optimiser les échanges thermiques entre terrain et sonde> Protection contre les infiltrations de surface> Stabilisation du terrain à long terme

Mise en œuvre> Coulis d’injection à base de ciment et de bentonite > Cimentation de bas en haut par le tube d’injection

La cimentation

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Le réseau horizontal

> Les sondes sont reliées par groupe de six sur des collecteurs.

> Le réseau horizontal est enterré à 1,5 m de profondeur.

> Le diamètre des tubes varie en fonction du nombre de sondes raccordées.

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Estimation du coût d’investissement et entretien

> Investissement : 130 €/ml de sondes (sondes, réseaux, ingénierie et

PAC)

>Durée de vie des sondes géothermiques : 100 ans

>Durée de vie de la pompe à chaleur : 20 ans

>Entretien :

- Sonde géothermique ne demande pas beaucoup d’entretien

- Pression vérifiée annuellement pour éviter les risques de fuite

  - Fluide caloporteur vérifié tous les 10 ans

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> 2 sondes de 75 m Maison individuelle de 100 m²

> 9 sondes de 100 m

Bâtiment collectif de 600 m²

> 40 sondes de 100 m

Grand bâtiment collectif de 3000 m²

Exemples de puissances possibles

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Exemple de l’école de Kriegsheim

>Rénovation du groupe scolaire

>SHON : 2748 m2

>Puissance thermique max : 156 kW

>Besoin thermique : 354 MWh/an

>Champ de sondes : 26 sondes de 150 m

> Investissement champ de sondes : 223 k€ HT

>Autres coûts : 60 k€ HT

>Aide Fonds Chaleur : 220 k€

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Chantier à Bourg-Lès-Valence (février/mars 2009)

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