BUREAU DE RECHERCHESGÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

B.R.G.M.

AGENCE FRANÇAISEPOUR LA MAITRISE DE L'ÉNERGIE

A.F.M.E.

STOCKAGE INTERSAISONNIERA MOYENNE TEMPÉRATURE DANS LES AQUIFÈRES

A MOYENNE PROFONDEUR

INSTITUT MIXTE DE RECHERCHES GÉOTHERMIQUESSERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

Rapport du B . R . G . M .

84SGN 126 IRG

BUREAU DE RECHERCHES AGENCE FRANÇAISEGÉOLOGIQUES ET MINIÈRES POUR LA MAITRISE DE L'ÉNERGIE

B.R.G.M. A.F.M.E.B.P. 6009 27, Rue Louis Vicat

45060 ORLÉANS 75737 PARIS

STOCKAGE INTERSAISONNIERA MOYENNE TEMPÉRATURE DANS LES AQUIFÈRES

A MOYENNE PROFONDEURpar

A. BOISDET*

avec la collaboration de :

J. R O J A S * , A . M E N J O Z * , G . AUBERTIN1

* Institut Mixte de Recherches Géothermiques* * Département Géothermie

INSTITUT MIXTE DE RECHERCHES GÉOTHERMIQUES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45060 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01

Rapport du B . R . G . M .

84SGN 126 IRG

Réalisation : Département Applications Graphiques

- S O M M A I R E -

I - INTRODUCTION

II - RAPPEL DES REALISATIONS ANTERIEURES DANS LE DOMAINE DUSTOCKAGE DE CHALEUR EN AQUIFERE

A. BONNEAUD (Jura) 1976 - 1977 2

B. CAMPUGET (Gard) 1977 - 1978 2

C. EXPERIENCES CONDUITES A MOBILE PAR L'UNIVERSITE D'AUBURN(ALABAMA) 1980 - 1982 2

III - OPERATION DE STOCKAGE INTERSAISONNIER EN COURS

A. PROJET DE L'UNIVERSITE DE MINNESOTA A ST PAUL 6

B. PROJET ELF - CEA DE PLAISIR 6

IV - PROJET DE L'IHRG DE STOCKAGE EN AQUIFERE A MOYENNE PROFONDEUR 9

A. DESCRIPTION GENERALE 9

B. STIMULATION THEORIQUE DU FONCTIONNEMENT ET OPTIMISATION... 10

C. RENDEMENT ENERGETIQUE GLOBAL DU SYSTEME 13

V - AQUIFERES SUSCEPTIBLES D'ETRE UTILISES POUR LE STOCKAGE 15

A. BASSIN PARISIEN 15

1. Nappe des Sables de_l'Albien 15

2. Aquifère sablo-argileux du Néocomien 16

3. Lusitanien 16

B. LORRAINE 17

C. REGION CENTRE 17

1. Le_Dogger 17

2. Le_Trias 17

D. ALSACE 18

E. BASSION AQUITAIN 18

1. L'Eocène • 18

2. Le Crétacé Supérieur 18

VI - ETUDE ECONOMIQUE GENERALE ET ETUDE DE CAS 19

A. LE MARCHE DU CHAUFFAGE DES LOCAUX RESIDENTIELS

ET TERTIAIRES 19

1. Les besoins de chauffage en France et en Ile de franee 19

2. les sources de chaleur à stocker 20

B. ANALYSE ECONOMIQUE DU DOUBLET DE STOCKAGE 23

1. I5bleau_général_d^exploitation 23

2. Etude_de_cas 28

- CAS A, UIOM non équipé 28- CAS B, UIOM équipée 32

VII - CONCLUSIONS 35

LISTE DES ANNEXES

Annexe 1 - Aquifères utilisables en France pour le stockage àmoyenne profondeur

Annexe 2 - Rappels sur l'évaluation des besoins de chaleur pourle chauffage des locaux.

I - MODES DE PROPAGATION DE LA CHALEUR : FORMULEGENERALE

II - LES BESOINS DE CHALEUR ET ETABLISSEMENT DE LACOURBE DE DEPENDANCE DE LA TEMPERATURE MOYENNE DEL'EMETTEUR DE CHALEUR

Annexe 3 - Analyse de l'investissement dans le cas du doublet destockage à moyenne profondeur.

A - Surcoûtsspécifiques sous-sol et coût des forages

B - Captage de l'énergie à stocker

C - Durée de vie et délais de renouvellement.

D - Surcoûts scientifiques

Annexe 4 :

I - PRINCIPALES CARACTERISTIQUES HYDRAULIQUESTHERMIQUES RETENUES DANS LE CAS DU STOCKAGE A MOYENNE PROFONDEUR

II - COURBE DE RESTITUTION AU PUITS CHAUD A DEBITCONSTANT EN SUPPOSANT UNE TEMPERATURE DE CHARGE CONSTANTE EGALE A80°C ET UNE TEMPERATURE DE L'AQUIFERE DE 30°C.

III - INFLUENCE DE LA TEMPERATURE MOYENNE D'INJECTIONEN PHASE DE DESTOCKAGE SUR LA TEMPERATURE AU PUITS FROID EN PHASEDE STOCKAGE CAS 40°C AVEC UN AQUIFERE INITIALEMENT A 30°C.

Références bibliographiques

- 1 -

ï - INTRODUCTION

Dans sa plus grande généralité le problème du stockage del'énergie se pose à chaque fois que, dans un système énergétique, les besoinsd'énergie ne sont pas couplés aux disponibilités.

Il devient nécessaire d'introduire une inertie artificielle quipermette, pendant la phase d'excédent de l'offre sur la demande, d'enaccumuler au moins une partie, afin de la restituer lorsque la tendance sesera inversée.

La nature nous offre le spectacle remarquable de tels processus,dans le domaine énergétique : biomasses, contemporaine ou fossile (charbon,pétrole, gaz) énergie hydraulique, éolienne etc.; ou dans d'autres domainescomme les gisements de minéraux, pour le développement des sociétés humaines,ou les glaces des calottes polaires dans la régulation climatique.

Dans le domaine particulier du chauffage des locaux l'idée dustockage intersaisonnier de chaleur peut naître de l'examen du déphasage entrebesoins de chaleur et disponibilité de l'énergie solaire. Le gisement solairereprésente en France de 900 à 1800 tep/ha et par an en moyenne. Ceci a conduitde nombreux organismes à rechercher, dans des voies diverses, des solutions.

Le stockage thermique en aquifère en est une, particulièrementintéressante, que la réussite des opérations de géothermie en doublet rendtechniquement crédible.

L'IMRG conduit à l'heure actuelle un programme de recherche sur cethème, dans l'optique de pouvoir dans un délai rapproché, proposer laréalisation d'une opération en vraie grandeur.

Dans un souci évident de simplicité technique et de rentabilité,bien que l'objectif, à terme, soit "héliogéothermique", l'effort porte pourréaliser l'opération sur un producteur important d'effluents thermiques dudomaine industriel (usine) ou résidentiel et tertiaire (usine d'incinérationd'ordures ménagères).

- 2 -

II - RAPPEL DE REALISATIONS ANTERIEURES DANS LE DOMAINE DU STOCKAGE

DE CHALEUR EN AQUIFERE

Notre propos n'est pas de dresser un catalogue aussi exhaustif quepossible des réalisations de stockage (on consultera à ce sujet la thèse deM. J.P. SAUTY "du comportement thermique des réservoirs aquifères exploitéspour le stockage d'eau chaude ou la géothermie basse enthalpie") mais desituer des ordres de grandeur en référence à des opérations bien connues :Bonneaud, Campuget et Mobile (Université d'Auburn).

A. BONNEAUD (Jura) 1976 - 1977 (réf. 1 et 2)

Un aquifère captif situé entre 3,5 m et 7 m de profondeur a étéutilisé. La température de l'eau injectée était de 33°C environ, soit 20°C deplus que la température d'équilibre du réservoir, pour une durée moyenne d'uncycle (stockage, destockage) de 12 jours, à débit constant.

Les quantités injectés se sont échelonnées de 500 à 1700 m3 avecun débit maximum de 7 m'/h.

En se référant à la température initiale de 1'aquifère l'énergiestockée était donc de 34000 th ou 3,4 tep (39,5 MWh) au maximum.

B. CAMPUGET (Gard) 1977 - 1978 (réf. 3)

Le stockage a été réalisé dans une nappe libre limitée à sa base,à 11 m, par un substratum argileux, de température moyenne de 14°C. En troismois (du 4 juillet 1977 au 28 septembre) il a été injecté 20.000 m3 d'eau à33° de moyenne. Soit au total 380.000 th, 38 tep (441 MWh).

C. Expériences conduites à MOBILE par 1'Université d'Auburn

(Alabama) 1980 - 1982

Le stockage a été réalisé dans une nappe captive de 21,3 md'épaisseur dont le toit était à 5,6 m sous le niveau du sol.

L'eau de stockage dans les dernières expériences vient de la nappephréatique à 20°C, elle est injectée à environ 80°C ;

Près de 60.000 m3 ont été stockés soit au total 3.600.000 th, 360tep (4.186 MWh).

13 - 3 -I i m

O B

E

I P

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EK5

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+ o+

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O

GRO

@ Puits

_|_ cap t e u r s à ther m i s t o r s

(0.1, 3.0 et 3.5de profondeur) '' '

ARGILES

SABLES & GRAVIERS

ARGILES

Site Expérimental de BONNAUD (Jura)

Coupe géologique et implantation des forages

(d'après (1))

- 4 -

Site expérimenta] de Mobile

(d'après (à))

New

©16

• Head

O Temperature

O Tracer

O Supply

<S> Injection

© Recovery

Fig. 2. T o p view of the well field at the Mobile site showing the different types of wells.

•23

| "-'I SANO a CLAY

| | SAND

l":-.:-:-l SANO S GRAVEL

CLAY

Fig. I. Fence diagram of the subsurface hydrologie system at (he Mobile site. The sand formation constitutes (he storageaquifer.

- 5 -

Site expérimenta] de Mobile ALABAMA

- 6 -

III - OPERATIONS DE STOCKAGE INTERSAISONNIER EN COURS

A. Projet de l'Université du Minnesota à 5t Paul (début desexpériences en décembre 1982 réf. 5)

L'Université de St Paul utilise un doublet de stockage, écartementde 255 m. L'aquifère sollicité, situé à une profondeur de 181 m, a uneépaisseur de 63 m.

suivant :La première expérience réalisée est résumée dans le tableau

Phases

Durées cumulées

Débits

Températures

Volumes pompés

T de stockage

Energie stockée

Injection

5 , 2 jours

66 m /h

90°C

8.300 m

79° C

65 ,6 tep

762,A r-1Wh

Relaxation

13 jours

Destockage

5,2 jours

66 m/h

60° C

8.100 m

Le proqramme est soutenu par le Department of Energie (D.O.E.) etdevrait continuer en s'amplifiant en 1984.

B. Projet ELF CEA de Plaisir (réf.6)

Ce projet de stockage intersaisonnier, conçu selon un principedéveloppé par le CEA, vise à stocker de l'eau à plus de 180°C dans un aquifèreà 500 m de profondeur (nappe du Wealdien). La chaleur stockée proviendra d'uneusine d'incinération des ordures ménagères implantée à Thivernal-Grignon.

Le système comporte un puits central (chaud) pour lestockage-destockage de l'eau (180°-200°C) et trois puits périphériques(froids) qui confinent la bulle chaude (température de 70°C).

A ce jour un forage de reconnaissance a été Féalisé pour testerles caractéristiques du réservoir. Il est destiné à devenir l'un des puitsfroids.

- 7 -

PROJET DE L'UNIVERSITE DE ST PAUL

QUATERNARY

ORDOVICIAN

CAMBRIAN

PRECAMBR1AN

EXPLANATION

O 50 100 150 200 METERS

Observation well

Pressure transduior thermocouple

Figure 1.--Block diagram of the ATES site, University of Ulnnosota, St. Paul

(d'après 5)

- 8 -

O

déjà réalisé

THIVERNAL-GRIGNONd'après

(Document ELF-CEA)

SCPI

Zone chaude180-200°C

- 9 -

Le montage juridique de l'opération est en cours alors que lefinancement a été demandé.

Selon les estimations du CEA les travaux de recherche etdéveloppement ont coûté plus de 18 MF (18 10 6 F) en provenance du CEA de SNEAde la DGRST et de la CCE ( en francs courant depuis 1975 soit près de 26 MF enfrancs constants de 1983).

Les investissements qui restent à réaliser représentent encoreprès de 30 MF (1983).

tep environ.L'énergie destockée représentera au maximum 20.000 MWh soit 1720

IV - PROJET DE L'IMRG DE STOCKAGE EN AQUIFERE A MOYENNE PROFONDEUR

A. DESCRIPTION GENERALE

Producteur d'efíluents thermiques

- UIOM- Industrie

- Solaire

appoint thermique

Utilisateurs 500 6 1000 logements

générofeur électrique 6

"énergie totoie" (en option)

pompes immergéesou à axe verticol

- gaz

oquifère destockage

SYSTEME DE STOCKAGE DE TYPE PUITS CHAUD PUITS FROID

(Figure 1)

- 10 -

Le choix d'une température comprise entre 80 et ?poC résulte dudésir de conserver une parfaite synergie avec les opérations de géothermie lesplus classiques : les pompes, les complétions sont les mêmes.

Le choix de la profondeur permet d'opérer avec des machines deforage moins lourdes à un coût beaucoup moins important ; si on compare auforage de géothermie ayant la même efficacité énergétique et situé plus de 100m plus profond (si le gradient géothermique est supposé moyen).

Le schéma proposé à la figure 1 tient compte des matérielsactuellement disponibles et il est possible d'y apporter un grand nombre devariantes. En particulier il est possible de recourir au réseau EDF pour lafourniture électrique avec des limitations évidentes (rendement global enénergie primaire, inférieure à 30 %, tarif pénalisant en hiver durant lasaison de chauffe, etc...), ou bien d'envisager des pompes immergéesreversibles.

Ce schéma permet d'avoir une première idée des principauxproblèmes énergétiques qui se posent au concepteur pour optimiser le système :

- bilan énergétique de la force motrice.

- choix entre l'énergie disponible au stockage et celle provenantdu producteur d1effluents thermiques en hiver.

- gestion de l'appoint énergétique indispensable (monotone despuissances appelées).

- pérennité des caractéristiques hydrauliques du réservoir.

B. Simulation théorique du fonctionement du système etoptimisation

La simulation repose sur une modélisation des besoins grâce à deshypothèses classiques.

En ce qui concerne les besoins (B) on peut très grossièrementretenir une hypothèse de linéarité par rapport à la température extérieure etle volume à chauffer : B = GVA T où G est un coefficient de proportionnalitéfonction du volume à chauffer et des caractéristiques d'isolation desouvrages, de leur coefficient architectural au regard des conditionsmicroclimatiques (dans le cas d'un immeuble isolé G pourrait être du type G =f (I, R, S, m) avec I = isolation, R = renouvellement d'air, S =apports thermiques gratuits (solaires, et c . ) , m = paramètre microclimatiquetenant compte de l'exposition aux vents dominants par exemple).

AT est l'écart de la température extérieure équivalente parrapport à la température intérieure de consigne (19°C dans les logements,conformément à la réglementation, mais plus élevée dans les hôpitaux..). Unehypothèse du même type sur le fonctionnement des émetteurs de chaleur, comptetenu d'un certain rendement global, permet d'obtenir (sous réserve de ladonnée d'une courbe des températures extérieures) une courbe du niveauthermique du retour des installations de chauffage (voir annexe 2).

- 1 1 -

II est alors possible d'avoir en fonction du temps et de latempérature extérieure la puissance nécessaire au chauffage.

En raison de la modulation température-débit, il n'est toutefoispas immédiat d'en déduire l'évolution de l'énergie restant disponible dans lestockage.

La figure 2 donne un aperçu du domaine : puissance appeléetempérature de retour du chauffage, en fonction du temps.

SURFACE DE DEPENDANCE DES DIFFERENTS PARAMETRES DE CHAUFFAGE (figure ;)

Température de retour au chauffage

puissance de chauffage (Figure 2)

temps

COURBE DE RESTITUTION DU STOCKAGE(à débit constant)

|!

•««X

- 12 -

SIMULATION DU COMPORTEMENT THERMIQUE DU STOCKAGE

SEQUENCE DE CALCUL AU TEMPS t POUR UNE DUREEAt t = t

FIGURE 3

I TEX = TEXtt +At)

TR = TR (TEX)TA = TA (TEX)

f TR < TSA \

J_TSR = TSR (TSA, TR)

(TSR < TMINS}-

(TSA< TA y

FIN

T = TA - TR

T = TSA - TAAPPOINT(T)

OUI

TEX

TR

TSA

TSR

TMINS

TA

Appoint(T)

Conditions extérieures

Température de retour du chauffage

Température de sortie du stock

Température de retour du stock

Température minimum en puits froids

Température de sortie de l'appoint

Puissance de l'appoint

3 -

C. Rendement énergétique global du stockage

Le calcul théorique du rendement du stockage est particulièrementdifficile notamment en raison du fait que, même dans les cas les plus simples(débit constant, température d'entrée dans le stock constante), l'historiquedes cycles précédent intervient.

Cependant grâce à un certain nombre d'hypothèses simplificatriceson peut arriver à une première approche du rendement énergétique global.

Pendant la phase de stockage on suppose :

- le débit constant

- les températures constantes à l'exhaure et à la réinjection.

Pendant la phase de déstockage :

- le débit est constant

- La température de déstockage ne dépend que de la température decharge.

- la température à la sortie de l'échangeur géothermal est unefraction de la température de charge.

On suppose en outre que les caractéristiques thermiques des eauxdes circuits géothermal et géothermique sont les mêmes.

Les principaux paramètres sont les suivants :

pc = capacité calorifique

q = débit

T (t) = température de destockage

T(0) = T. température de stockage

To = température au puit froid en phase de stockage

t (t) = température en sortie de l'échangeur géothermal pendant la phase

de destockage

a = efficacité de l'échangeur géothermal

T (t) = température de retour du chauffage

E. = énergie totale stockée

E = énergie totale destockée

r = rendement énergétique du stockage

A i r durée de stockage

A „ : durée moyenne de destockaçe

- 14 -

Nous avons :

E. =. = qpc (T. - To) A.

= qpc/ (T(t) -oTr(t)) dt

r1) r = / (T

•'n

(T(t) - a y t ) dt

(T.-To)Ai

mT (t) dt = à Tr o rm

Ce qui définit les valeurs moyennes de la température de stockage et dela température de retour de chauffage il vient.

2) r = A o __m rmA • T. - Ti i o

Dans l'hypothèse d'un échangeur parfait a = 1, et si de plusles périodes de stockaqe ont la même durée (A = A . ) , la formule 2) prendla forme simple suivante :

3) r =

On peut calculer T grâce à l'utilisation d'abaques généraux(13) connaissant les caractéristiques thermiques (conductivité, capacitécalorifique etc..) géométrique (épaisseur, transmissivité...) du réservoirainsi que les caractéristiques propres du projet (débit, durée de stockage...)Pour ce qui concerne T il faut, soit l'évaluer de manière théorique àpartir de données climatiques et architecturales propres à l'opération :construction d'une année climatique type, évaluation des caractéristiquesthermiques moyennes -coefficient de déperdition volumique- des locaux àdesservir ; soit disposer pour plusieurs années des courbes de températurede retour de chauffage.

Dans les études de cas présentées par ailleurs, ce calcul simpli-fié conduit à des rendements énergétiques moyens compris entre 45 et 85 %selon les caractéristiques propres du réservoir et les températures envisagées.

T -m

T . -i

Trm

T0

- 15 -

V - AQUIFERES SUSCEPTIBLES D'ETRE UTILISES POUR LE STOCKAGE

(Voir annexe I)

Cette note présente les principaux aquifères (dont la profondeurest comprise entre 500 et 1.000 mètres) ayant des caractéristiqueshydrodynamiques permettant d'envisager le stockage et l'exploitation devolumes d'eau compatibles avec le projet pilote de stockage.

Aucun des aquifères décrit ci-après n'a fait l'objet de test decomportement en mode pulsatoire (cycle injection pompage répétés chaque année)et il conviendra de vérifier leur aptitude à être exploité de cette façonpréalablement aux opérations de stockage.

A - Bassin Parisien

Le Bassin Parisien est constitué par un ensemble de terrainssédimentaires reposant sur un socle ancien. Ces terrains, disposés en couchesrégulières, plongent vers le centre du Bassin (sous la Brie).

La série sédimentaire renferme trois aquifères situés à desprofondeurs intéressantes pour le projet de pilote de stockage. Ce sont duhaut vers le bas la série sédimentaire, les aquifères de l'Albien, duNéocomien et du Lusitanien.

Le Dogger, aquifère le mieux connu, n'est cité que pour mémoiredans la mesure où il est producteur dans des zones généralement situées à uneprofondeur supérieure à 1.000 mètres.

1. Nappe des sables de l'Albien

Les sables de l'Albien renferment une nappe aquifère d'eau douce,exploitée en région parisienne pour l'alimentation en eau potable.

La planche 1 présente l'étendue de la zone où la profondeur del'Albien est supérieure à 500 mètres. A l'Est de Meaux, les sables atteignentleur profondeur maximale : 900 mètres.

La productivité du réservoir est bien connue en région parisienneoù quelques forages exploitent des débits pouvant dépasser 200 m3/h (avec desrabattements plus faibles que ceux observés lors de l'exploitation du Doggerdu Bassin de Paris).

Plus à l'Est, les faciès sableux ne sont plus prédominants et laproductivité du réservoir est vraisemblablement faible.

La température des eaux sous l'agglomération parisienne estvoisine de 30°C et atteint 40°C à l'Est de Meaux.

- 1¿ -

Notons que l'exploitation de cet aquifère qui constitue uneimportante réserve d'eau douce est réglementée, du fait de la surexploitationde la nappe. En effet, depuis 1935, aucune demande d'autorisation de foragen'a été autorisée, à l'exception de ceux qui étaient prévus en remplacementd'un ancien forage devenu inutilisable.

L'aquifère de l'Albien est très intéressant du point de vuehydrodynamique, mais il conviendrait de ne pas envisager son exploitation sansprendre toutes les précautions garantissant la préservation de sa qualité.

2. Aquifère sablo-argileux du Néocomien

Situés à quelque 10D mètres sous l'Albien, les sables du Néocomienconstituent un bon aquifère. La planche 2 présente la zone où la productivitéest intéressante. La température voisine de 30°C à la périphérie de la zone,peut dépasser 40°C en son centre.

Le réservoir a fait l'objet d'une synthèse géothermique régionalerécente. Il est exploité à Bruyères-le-Châtel (100 km au Sud de Paris) où il afourni des débits supérieurs à 100 m'/h. Il a été reconnu auforage de laMaison de la Radio à Paris et sera exploité pour le stockage de chaleur dansla région de Versailles (Plaisir). Il présente en particulier uneproductivité intéressante en région parisienne.

Le comportement de cet aquifère en injection n'a jamais été testé.

3. Lusitanien

Ce réservoir assez peu reconnu par 1'exploiration pétrolière vientde faire l'objet de reconnaissances géothermiques en région parisienne (Orly,Ris-Orangis), en Champagne (Reims) et de reconnaissance pour la prospection desite de stockage souterrain de gaz en plusieurs endroits du Bassin Parisien.

La Planche 3 présente l'étendue de la zone où le réservoir duLusitanien se trouve à une profondeur comprise entre 500 et 1.000 mètres. Deuxfaciès du Lusitanien (calcaires oolithiques, grès et sables) peuventconstituer de bons réservoirs.

La température des eaux varie de 28°C à 45°C dans la zoneconsidérée.

La productivité du réservoir n'est pas connue de façon précise entout point. Cependant, chaque reconnaissance nouvelle tend à montrer que leréservoir présente une meilleure productivité que celle que l'on avaitsupposée. Ainsi les forages géothermiques d'Orly et de Reims ont fournirespectivement des débits de 200 à 300 m3/h.

- 17 -

Le Lusitanien constitue un objectif possible qu'il convientd'envisager, d'autant qu'il se situe à une profondeur intéressante dans desrégions entourant les zones favorables des réservoirs les moins profonds(Albien-Aptien).

B. Lorraine

Les formations gréseuses et conglomératiques du Trias inférieuraffleurent largement dans la partie Est de la Lorraine. Celles-ci s'enfoncentrégulièrement vers le centre du Bassien de Paris. Elles atteignent desprofondeurs intéressantes pour le projet dans une zone située à l'aplomb devilles de Longwy, Thionville, Metz et Nancy (planche A).

Exploitées pour l'alimentation en eau et pour quelques opérationsgéothermiques de très basse température, pour le stockage souterrain de gaz,leur productivité est généralement importante.

La température des eaux dans la zone considérée devrait êtrecomprise entre 25 et 45°C.

Ainsi les grès du Trias inférieur de Lorraine pourraientconstituer un objectif intéressant pour le projet de pilote de stockage àcondition de vérifier le bon comportement de ce réservoir en injection.

C. Région Centre

Dans cette région, les terrains sédimentaires plongent vers lecentre de la fosse de Sologne. Deux réservoirs peuvent constituer desréservoirs intéressants pour le projet de pilote de stockage.

1. Le Dogger

Les calcaires oolithiques du Dogger se trouvent à une profondeurintéressante dans la région d'Orléans (planche 5). Leur productivité n'esttoutefois pas connue avec précision. Ils peuvent cependant constituer unobjectif pour le projet de stockage.

2. Le_Trias

Les grès du Trias renferment un aquifère qui a fait l'objet denombreuses reconnaissances pétrolières ainsi que de reconnaissancesgéothermiques (Melleray) et de stockage souterrain de gaz naturel (planche 6).Leur productivité est bien connue en Sologne. Les températures seraient, dansla zone de profondeur intéressante pour le projet, comprises entre 35 et 70°C.

- 18 -

Ce réservoir constitue un objectif intéressant pour le projet destockage à condition que les actuels problèmes d'injection rencontrés dans ceréservoir soient résolus.

D. Alsace

La plaine d'Alsace occupe la partie effondrée du rift séparant laforêt Noire des Vosges. On trouve en Alsace, sous une épaisse série desédiments tertiaires à dominante marneuse, des réservoirs potentiels situésdans les mêmes formations géologiques que dans le Bassin Parisien. Cependant,ces réservoirs ne se prêtent pas à la réalisation d'un pilote de stockageétant donné d'une part leur profondeur généralement supérieure à 1.000 mètres,et d'autre part, leurs caractéristiques hydrodynamiques généralementmauvaises.

E- Bassin Aquitain

Le Bassin Aquitain est formé par un ensemble de terrainssédimentaires reposant sur un socle ante-Permien qui affleure dans les massifsqui l'entoure. Les terrains sédimentaires s'enfoncent d'une part versl'Atlantique, d'autre part vers l'avant pays pyrénéen. La tectonique estgénéralement plus complexe que celle du Bassin de Paris. Deux aquifèrespeuvent être intéressants pour le projet de pilote de stockage. Les réservoirsgéothermiques du Bassin Aquitain sont exploités en puits unique et leurcomportement en injection n'a jamais été testé.

1. L^Eocène

Le réservoir sableux ou carbonaté se trouve à des profondeursintéressantes pour le projet dans la partie Sud du Bassin Aquitain (planche7).

La productivité est bonne. Le réservoir fait l'objetd'exploitation géothermique (Lamazère, Blagnac, Nogaro) et de stockagesouterrain de gaz (Lussagnet).

Il peut constituer un bon objectif pour le projet de pilote destockage.

2. Le Crétacé_Supérieur

Ce réservoir, sableux à la base et carbonaté au sommet, seprésente à des profondeurs intéressantes pour le projet dans la région deBordeaux (planche 8).

9 -

Sa productivité est bien connue et bonne. Ce réservoir estexploité par les opérations géothermiques de Bordeaux (Benauge, Meriadek,Pessac).

Il constitue donc un bon objectif pour le projet de pilote destockage.

VI - ETUDE ECONOMIQUE GENERALE ET ETUDE DE CAS

A - Le marché du chauffage des locaux résidentiels et tertiaires

1. Les_besoins de chauffage en France_et_en Ile de France (réf 9)

Le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire représententen moyenne- 76 % de la consommation d'énergie du secteur. En 1981 36,4 Mtep(Mtep = 10 tep) ont été consommés pour le chauffage des locaux. Dans la seulerégion parisienne, pour laquelle les aquifères de l'Albien du Néocomien et duDogger pourraient être utilisés pour le stockage, la consommation totale dusecteur R & T est de 14 Mtep ce qui laisse 11,2 Mtep pour le chauffage.

Les différents modes de chauffage ne se prêtent pas de la mêmemanière au raccordement à un réseau basse température ; ce qui serait le caspour l'utilisation d'un stockage. Pour donner un ordre de grandeur, si on neconserve que les locaux utilisant les produits pétroliers, l'enjeu est de 5,8Mtep. La part de cette potentialité qui peut être économiquement raccordée àun stockage est impossible à définir dans l'état actuel de nos connaissances.Les principaux facteurs à prendre en compte, sous réserve d'une fiabilitésatisfaisante du stockage, concernent l'évolution du prix de l'énergie, desconceptions architecturales et le prix de l'énergie à stocker.

L'avenir des prix de l'énergie est actuellement extrêmementdifficile à prévoir en raison des fluctuations économiques et monétaires(crise générale, hausse du dollar). Il est cependant légitime de penser que latendance à long terme sera une hausse avec les aléas ponctuels.

L'impératif de concevoir un habitat mieux isolé (programme H2 E85) conduit soit à une forte réduction des surfaces de chauffe, avec dessystèmes de production de chaleur classiques, soit à diminuer la températuredes émetteurs de chaleur, à surface constante. Cette seconde hypothèse estfavorable au développement des réseaux de chaleur à basse température et doncindirectement au stockage.

Un des éléments clef de la rentabilité du système reste le coût del'énergie à stocker. Dans l'hypothèse des effluents thermiques (U.I.O.M.,usines) il est clair que, dans la mesure où ils sont gratuits aujourd'hui, ilsne pourront qu'augmenter demain.

En particulier on peut envisager qu'en ce qui concerne lesU.I.O.M. les possibilités de réaliser un combustible stockable (du genreCombor ou Combusoc) pouvant être brûlé, dans de bonnes conditions, par des

- 20 -

chaudières standards donneront la limite inférieure du prix de l'énergie àstocker par comparaison entre les deux filières : chaudière de récupération +doublet + réseaux, et unité de réalisation et de stockage du combustible +chaudière. Il est clair gue l'avantage de la réalisation d'un combustiblestockable est la plus grande souplesse de distribution et d'utilisation sur unmarché plus large sous la réserve (importante) gue les chaudièresd'utilisation soient fiables, bon marché et adaptables pour les petitespuissances (au charbon ou au bois par exemple).

2. Les sources de la_chaleur à stocker

a)- Les effluents thermiques industriels proprement dit -

L'examen des documents préparatoires au débat parlementaire surl'énergie d'octobre 1984 et plus précisément celui du diagramme des fluxd'énergie (réf.10) montre que 106,3 Mtep sont inutilisées sur un total deconsommation de 191,7 Mtep soit près de 56 % d'énergie perdue.

Il est légitime de rechercher dans ce gisement la chaleur àstocker. Cependant, compte tenu du coût unitaire d'un doublet de stockage,il faudra s'en tenir aux points de rejet les plus importants.

Dans la mesure où plus de 80 % de l'énergie consommée, dans lesecteur industriel l'est par des établissements consommant plus de 5.000 teppar an, on peut affiner encore la cible à 1.200 établissements. On peut allerencore plus loin en émettant deux nouvelles hypothèses, d'une part qu'undoublet de stockage ne se rentabilise qu'à partir d'une restitution minimalede 1.000 tep soit, si l'on considère un "rendement" de 50%, un stockage de2.000 tep, d'autre part, le diagramme des flux montre qu'en moyenne lerendement de l'industrie est de 72 % donc que les pertes sont de 28 % ; ainsiun établissement qui a plus de 2.000 tep d'effluents thermiques par an doitavoir une consommation minimale annuelle de 7.000 tep.

Afin de se donner une marge de sécurité et de tenir compte que lesétablissements les plus gros consommateurs d'énergie sont probablement lesmieux gérés, on peut fixer le seuil à 10.000 tep, ce qui limite la cible à600 établissements environ.

De cet ensemble il faut déduire les établissements qui sontéloignés des lieux d'utilisation urbains pour des raisons d'environnement oud'impératif géographique (cimenteries situées près des carrières, sucreries enpleine campagne, établissements polluant) et les établissements situés dansdes zones où il n'existe pas d'aquifères susceptibles de servir au stockage.

Si on focalise l'étude sur l'Ile de France, en supposant que l'onpuisse extrapoler le nombre d'établissements intéressants au prorata de laconsommation d'énergie du secteur, on trouve qu'il ne devrait y avoir qu'unecinquantaine d'établissements concernés.

- 21 -

- Les U.I.O.M. (voir réf. 11) -

Les usines d'incinération d'ordures ménagères sont au nombre de218 en France dont 184 ne disposent pas d'un système de récupérationd'énergie. Si on admet un PCI moyen de 1.700 thermies par tonne, un rendementde chaudière de 83 % et une disponibilité pour le stockage de 5 mois sur 12,le potentiel brut récupérable est de 400.000 tep. Une pondération doit êtreapportée en fonction des zones où un aquifère de stockaqe existe.

Pour ce qui concerne la région parisienne, 8 usines sont recenséesconcernant une population de 6,445 millions de personnes. En prenant un ratiode 1 kg d'ordures par personne et par Jour (valeur moyenne couramment admise)ce sont environ 2,35 million de tonnes d'ordures qui sont incinérées par an ;en prenant le critère précédent (PCI et disponibilité 5 mois sur 12) on trouveune quantité d'énergie stockable supérieure à 166.000 tep.

b) - Energie solaire -

Le gisement solaire annuel moyen, à savoir l'énergie solairereçue par an par une surface horizontale, est en France comprise entre 1.000et 2.000 kWh/m2, soit une énergie de 860 à 1.720 tep par ha et par an ou86.000 à 172.000 tep/km2 an. Ceci représente des quantités d'énergie énormes,disponibles surtout en été, mais qui sont difficiles à utiliser au planpratique.

Le caractère renouvelable de la source permet de penser à sonutilisation systématique dans l'avenir lorsque le stock naturel d'énergiesolaire représenté par les combustibles fossiles viendra à approcher de sonterme avec priorité d'utilisation à l'industrie, à l'agriculture et auxtransports.

Bien que cette éventualité soit lointaine, elle est loin d'êtreincertaine, aussi l'étude du doublet de stockage doit se situer dans laperspective de l'utilisation prépondérante de l'énergie solaire pour lechauffage des locaux.

En particulier le niveau de température du stock doit restercompatible avec celui qui peut être fourni par des capteur-plans, simples oudoubles vitrages, avec absorbeur sélectif : soit de 60 à 90 °C. Leur coût seraplus facilement compatible avec ce type d'utilisation que ceux des capteursplus sophistiqués : capteurs sous vide, capteurs à concentration, à effetFrancia , à dendrite etc..

c) - Modes particuliers d'utilisation du doublet de stockage -(renforcement d'une opération de géothermie, stockage froid)

La géothermie

II est à remarquer que souvent en géothermie classique unelimitation économique vient de l'utilisation des ouvrages sur la seule saisonde chauffage alors que rien, en théorie, n'interdirait le fonctionnement des

- 22 -

ouvrages toute l'année ; avec bien sûr une nouvelle définition des écartementsterminaux des sondages d'injection et de production (si on souhaite avoir unemême durée de vie de l'ouvrage tout en en diminuant la durée d'amortissement).

de coupler un doublet de géothermie; cette distinction pouvant devenir dans

Grossièrement il s'agitclassique avec un doublet de stockagecertains cas purement virtuelle.

Durant la phase d'été (ou plus généralement d'absence de besoin)l'énergie géothermique est transférée au stockage, en période de chauffe ondisposerait d'un ouvrage où la puissance thermique de la géothermie seraitaugmentée de celle du doublet de stockage.

Au plan économique il faut mettre en regard les gainssupplémentaires et les surcoûts dûs à l'amortissement du doublet de stockage) etla réalisation d'un deuxième doublet géothermique.

. Le froid

Lorsque l'on parle de stockage il est naturel de rechercher, sousnos latitudes, à stocker de la chaleur, pourtant dans maints pays le problèmeest inversé et l'on cherche à combattre la chaleur en toutes saisons. Ledoublet peut alors servir au stockage du froid. Qu'il s'agisse du froidnocturne pour les zones (arides ou semis arides) doté d'un fort rayonnementvers l'espace (ciel nocturne limpide) ou du froid hivernal pour les contréesau climat spécialement continental comme certaines régions d'aménque oud'orient où il est nécessaire d'installer à la fois un chauffage d'hiver etune climatisation d'été.

Dans ce cas précis on peut envisager le double stockage : l'hiverle froid est stocké et la chaleur destockée, l'été c'est l'inverse, la chaleurest stockée et le froid destocké.

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f:1 ' • y ' .

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STOCKAGE MIXTE CHALEUR <• FRC1IO

- 23 -

B - Analyse économique du doublet de stockage

1. Tableau général d'exploitation

a)- Les événements

Les événements qui sont pris en compte ici concernent l'ouvrageune fois terminé, il s'agit de la mise en service puis des renouvellements.

Compte tenu du caractère peu agressif, au plan de la corrosion,des aquifères envisagés les hypothèses suivantes peuvent servir à fixerles idées :

- année zéro mise en place, durée de vie 20 ans

- renouvellement :. des pompes tous les 5 ans. des colonnes tous les 10 ans. du ou des variateurs tous les 10 ans

- remplacement annuel de petits matériels.

b) - les dépenses

Elles concernent l'investissment de base, les renouvellements,l'achat de chaleur à stocker, le fonctionnement et les frais d'assurance.

. L'investissement de base

II est libéré à la fin de l'année zéro. Il représentera le coûtdes ouvrages et une provision suffisante de trésorerie pour permettre unbon fonctionnement durant la phase de démarrage de l'installation.

L'investissement de base est remboursé annuellement si leremboursement est constant à un taux i sur n versements. La somme à rembourserannuellement est :

I o«i l'staux d'intérêt

annuité I, s investissement

. Les renouvellements

En ce qui concerne le petit matériel on prendra un ratiostatistique qui est utilisé par la profession es exploitants de chauffage.

Pour le reste les renouvellements importants interviennent à 5,10 et 15 ans et doivent en priorité être financés sur les réserves de manièreà limiter au maximum les emprunts.

- 24 -

. L'achat de chaleur à stocker

II semble prudent de prévoir que la chaleur à stocker risque devoir sont prix croître pendant la durée d'exploitation. Ne serait-ce, audébut, que le désir de l'exploitant de l'UIOM de répercuter ses coûtsd'assurance. On peut supposer ce coût faible et constant sur les dix premièresannées puis faiblement croissant ensuite.

Si PC(t) représente le prix de la chaleur à stocker et "a" le tauxd'actualisation retenu :

PC(t) = P si t0

P(t) = P 0U+a)n si

10 ans

t>10 ans

10+n<;t<10+n+l

. Le fonctionnement

Outre les frais de remplacement de petits matériels qui peuventêtre assimilés à des frais de fonctionnement mais ont été classés dans larubrique renouvellement, le fonctionnement regroupe les frais de personnel etles dépenses d'énergie. '

La complexité des ouvrages impose la disponibilité sur place d'unpersonnel compétent et plus nombreux, au prorata de la puissance installée,que dans les opérations de chauffage urbain classique. C'est l'analysedétaillée des charges d'entretien, de surveillance et de gestion techniquegénérale qui devrait permettre de définir le nombre et la qualification desagents à prévoir.

L'énergie sera principalement consommée pour entraîner lesdifférentes pompes, qu'il s'agisse des pompes d'exhaure ou des pompes desurface : circulation et injection.

. Les frais d'assurance

Ce poste particulier est important pour une opération de ce typequi sera une opération de "démonstration à risque".

Les risques à garantir sont les risques géologiques et ceux, plusclassiques, concernant les matériels.

Le risque géologique provient d'une part de la sollicitationpulsatoire : thermique, mécanique, chimique et biologique du réservoir. Lerisque encouru est le colmatage de l'un ou des deux forages ou l'effondrementdes caractéristiques thermiques. De toute manière l'ouvrage devra être remisen état de fonctionnement avec, dans le pire des cas, la réalisation denouveau forages et aménagements corrélatifs des réseaux de surface. On peutprendre pour fixer les idées les règles de la SAF géothermie : cotisation de3,2 % du montant des investissements garantis, plafonnés à 26 MF en janvier1983 et une prime annuelle pouvant aller de 20.000 à 40.000 Frs.

- 25 -

Ainsi, par exemple, pour qarantir 20 MF la cotisation initiale estde 640.000 F.

En raison du caractère particulier du doublet de stockage ilsemble interressant d'englober sous une même garantie tous les matérielsnévralgiques : pompes, variateur et centrale de commande. Le montant de lapolice annuelle à souscrire est une fraction du coût de remplacement entre 3 %et 1 %. Ce qui donne, pour une enveloppe globale de 5 MF (les manoeuvres dedescente et de remonté sont à englober dans la couverture en ce qui concerneles pompes immergées) de 15.000 à 50.000 F de versement annuel.

c - les recettes : vente de chaleur et emprunt

Elles proviennent de la vente de la chaleur. De ce fait ellesdépendent des prix pratiqués et de la quantité vendue.

. La tarification de la chaleur

On peut envisager différentes possibilités suivant la place dustockage dans le système général de distribution.

Si le stockage peut être considéré comme marginal il n'y a paslieu de modifier les règles de tarification antérieures, la chaleur dustockage est vendue dans les mêmes conditions que la chaleur du réseauprincipal.

Si le stockage a une part importante, voir prépondérante, dans lafourniture de chaleur, la tarification est établie de manière a permettre auminimum l'équilibre financier de l'opération. Il est clair qu'une limitesupérieure est fixée par les prix pratiqués dans les opérations de chauffageurbain, de la même taille, utilisant des solutions classiques.

En ce qui concerne l'actualisation une souplesse doit êtrerecherchée de sorte que dans la mesure du possible la hausse du prix de ventede la chaleur, qui est commandée par la fluctuation d'un certain nombre debiens ou de services (électricité, matériels divers, salaires) permette unedécote sensible par rapport à la dérive des prix des combustibles fossiles.

On pourra rechercher une formule de révision du type suivant :

P = PQ ( p 2S + p 2E + p 3MC + p 4MP)

p. (i = 1 à 4) sont des constantes positives.

i = 1 P - l

P = prix de vente initial de la chaleur

S,E,MC et MP sont les taux de progression des salaires, del'énergie (sous les formes effectivement utilisées dans le stockage) dumatériel courant et du matériel de pompage.

- 26 -

Les différentes valeurs des coefficients de pondération p. devront tenircompte du poids respectif du poste correspondant dans les Trais générauxd'exploitation, on a donc en première approximation pour une moyenne desdépenses annuelles prévisibles :

Z_ des dépenses du posteP = —

dépenses totales

. Quantité de chaleur vendue

La quantité de chaleur vendue dépend de deux paramètres : laquantité de chaleur stockée et les pertes thermiques directement liées à lachronologie du destockage.

La quantité de chaleur stockée est limitée par la disponibilité desource et la configuration géométrique de l'ouvrage : écartement des forages,transmitivité du réservoir.

De plus l'historique des cycles précédents est à prendre encompte, au moins au début du fonctionnement. La disponibilité de la source estla période pendant laquelle l'énergie est stockable dans des conditionséconomiquement acceptables et qu'une utilisation directe (ce qui revientpresque au même) n'est pas possible, ou ne peut-être que partielle compte tenudes besoins.

Comme les pertes thermiques sont liées à la taille de la bullechaude et à sa température, l'idéal, pour limiter les pertes, serait uneutilisation rapide d'une bulle dont la température serait voisine de celle del'aquifère sollicité.

Dans la réalité, sauf à supposer une très petite puissancethermique de l'unité de stockage pour des besoins très importants, ce quiconduirait à une utilisation "en rafale" comme dans les souffleries, lesordres de grandeur des puissances mises en jeu resteront dans des gammessemblables ou, au moins, voisines.

Toutefois des fluctuations importantes peuvent intervenir selonle scénario climatique. Ainsi une période relativement froide, de longuedurée, en début de saison de chauffe représente un optimum par rapport à unepériode très froide vers le mileu de la période de destockage.

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TABLEAU ECONOMIQUE SIMPLIFIE

EN

TS

NEM

EU

ES

ES

¿.

LJ

1 1 i

LOLJ

CE

T

LJ

ce

Années

Réception

CD4->

emen

CD

cCD

ce

Rem

bour

sem

en

ts

pompe de puits

pompe de surface

colonnes depompage

systèmes élec-troniques

Investissement

Renouvellement

Fonctionnement

Achat de chaleur

Assurance

Matériel scientifique

Personnel scientifique

T O T A L

(0

<(DU0- ,

Investissement

Renouvellement

Vente de chaleur

Subventions

T O T A L

Trésorerie Annuelle

Trésorerie cumulée

0 1 2

*

* *

* *

* *

* * *

* * *

*

* *

* * *

3 4 5 6 7 8 9 10

* #

* *

*

*

* * * * *

* * * * * * * *

* * * * * * * *

* * *

*

* * * * * * * *

... I

***** •

*

- 28 -

2. Etude de cas

a)- Méthodologie générale

Une enquête a été réalisée auprès des principales entreprisesd'exploitation de chauffage en région parisienne. De cette enquête, quipostulait l'utilisation d'une UIOM, et l'existence d'un réseau de chaleur, ilest ressorti que trois sites présentaient un intérêt dans le cadre du projetde stockage.

Dans chacun des cas, des visites sur place ont été organisées avecla rencontre des techniciens chargés, soit de l'exploitation de l'UIOM, soitdu réseau de chaleur. Cette série de visite a permis d'éliminer un site quiparaissait trop difficle à utiliser : réseau de chaleur à créer, faibledemande à bas niveau de température etc..

Pour les deux cas restants une coupe géologique prévisionnelle aété établie, les puissances de pompage ont été évaluées et un premier bilanéconomique simplifié a été établi.

b) - Les résultats

Les aquifères cibles sont l'Albien et le Néocomien qui présententune bonne productivité et des eaux douces (moins de 0,5 g/1 de salinité).

La chaleur disponible pour le stockage a été évaluée sommairementà partir des données fournies par les exploitants.

Les deux cas se distinguent essentiellement au plan desinvestissements par le fait que, dans le premier, l'usine d'incinération desordures ménagères n'est pas équipée d'un système de récupération contrairementau deuxième.

Toutefois, au plan énergétique, dans le premier cas, l'équipementde l'usine permet une récupération importante d'énergie en hiver qui vientbalancer le surcoût important d'équipement.

Afin de ne pas engager par avance la responsabilité des futursmaîtres d'ouvrage, l'autorisation de citer nommément les municipalitésconcernées n'a pas été sollicité. Ainsi nous les nommerons A et B.

- Cas A, UIOM non équipé -

I - Les aquifères cibles

L'ALBIEN

Les sables de l'Albien situés à une profondeur de 700 mètres, contiennent deseaux douces (salinité inférieure à 0,5g/l) dont la température à l'aplomb dusite serait proche de 30°C.

- 2? -

Cet aquifère est exploité en région parisienne au moyen de 25 forages. Ilconvient toutefois de noter que cette nappe d'eau douce est protégée et queson exploitation fait l'objet d'une surveillance rigoureuse de la part del'administration.

La productivité de cet aquifère est importante. Un forage réalisé à CORBEIL afourni des débit importants. Cet aquifère devrait être en mesure de fournirles débits nécessaires pour le stockage et le destockage des calories.

Le NEOCOMIEN

Les sablescontiennenttempérature serait

du Néocomien sont situés vers 935 mètres de profondeur. Ilsdes eaux douces (salinité inférieure à 0,5 g/1) dont la

voisine de 43°C. Cet aquifère a produit des débitssupérieurs à 150 m'/h au forage géothermique de BRUYERES LE CHATEL. Bien quepeu exploré, ce réservoir semble présent et bien développé dans la région deA. Des débits importants devraient pouvoir être exploités, transmissivité del'ordre de 300 D M.

Le DOGGER

L'aquifère contenu dans les calcaires du Dogger est exploité par de nombreusesstations géothermiques en région parisienne. Dans la région de MELUN, troisdoublets géothermique (LE MEE SUR SEINE - VAUX LE PENIL - MELUN L'ALMONT)exploitent ses eaux. La température serait voisine de 72°C et les débitsexploitables importants (250 à 300 m'/h) ; on peut espérer une transmissivitéde l'ordre de 60 D M à l'aplomb de A.

II - L'usine de traitement des ordures ménagères et les besoins de chaleur

a) Description de l'UIOM

L'usine est implantée à l'Est de la ville A. Elle est gérée par unsyndicat intercommunal regroupant notamment la ville de V.

L'usine traite 27.000 tonnes d'ordures par an. Une partie desordures sert à faire du compost, l'autre est incinérée.

les fours.L'usine ne comporte pas de système de récupération d'énergie sur

b) Energie disponible

17.000 tonnes d'ordures sont incinérées. Le P.C.I, moyen desordures a été évalué à 1.600 th/t. L'énergie brute disponible est donc de :

- 27.200 KTh soit 31.628 MWh.

Dans la réalité, on peut envisager que des chaudières derécupération installées ur les fours permettraient de récupérer 60 % au moinsde cette énergie, soit :

- 16.320 Kth ou 28.977 MWh

- 30 -

c) Les besoins de chaleur

Un réseau de chaleur, à basse température existe sur la commune de V.Il est alimenté par un doublet géothermique ou Dogger qui ne couvre q'unefaible partie des besoins. Ce réseau serait en mesure d'absorber les caloriessuppémentaires provenant de l'UIOM.

III - Analyse économique

a) Les investissements

Investissements de sous-sol

2 forages au Néocomien 9.395 KF

Equipements de pompage(2 pompes d'hexaure,1 pompe d'injection) 1.910 KF

TOTAL NEOCOMIEN 11.305 KF

2 forages à l'Albien 8.644 KF

Equipements de pompage 1.800 KF

TOTAL ALBIEN 10.444 KF

Investissements_de_surface

Adaptation et équipement de l'usinede traitement d'ordures ménagères(mise en place de chaudières,échangeurs...) 12.000 KF

Réseau reliant l'UIOM et le stockageau réseau de chauffage urbain de V 2.500 KF

Adaptation du poste de livraison descalories provenant de l'UIOM ou dustockage au réseau de chauffage urbain 500 KF

TOTAL 15.000 KF

TOTAL ALBIEN

NEOCOMIEN

25.444 KF

26.305 KF

b) Les charges et les recettes

1. charges d'exploitation annuelle

- électricité de pompage

- entretien et personnel

- renouvellement

1

150275

650

.075

KFKF

KF

KF

- 31 -

2. Recettes constituées par la vente de chaleur

La chaleur vendue vient d'une part, de l'utilisation hivernale dusystème de récupération installé sur l'UIOM, d'autre part, de l'énergiestockée.

Nous supposons un rendement énergétique moyen du stockage de 60 %(pertes thermiques + échange + transport)

- chaleur disponible toute l'annéeau système de récupération de l'UIOM 18.977 MWH

- chaleur vendue directement l'hiveret l'intersaison (50 %) 9.488 MWh

- chaleur vendue l'hiver en provenancedu stockage 9.488 x 0,6 = 5.693 MWH

Total chaleur vendue 15.181 MWh

Si on admet un prix de vente de la chaleur de 200 F/MWF le totaldes recettes est :

0,2 x 15.181 = 3.036 KF

c) Temps de retour brut de l'investissement

Les recettes nettes se montent à :

3.036 - 1.075 = 1.961 KF

Lé temps de retour brut de l'investissement est de :

- ALBIEN - NEOCOMIEN

25.444 ~ 13 ans 26.305 ~ 14 ans

- 32 -

- Cas B, UIOM équipée

I - Les aquifères cibles

L'ALBIEN

Profondeur de 740 m, température voisine de 28°C, salinité 0,5 g/1.

Les débits peuvent être très importants, la transmissivité de 400 D.M porositéde 25 %.

LE NEOCOMIEN

II est situé à 890 m de profondeur et fournit une eau à 35 °C. Cette formationest consituée par une alternance d'argiles et de sables avec quelques niveauxde lignite. Ces sables renferment une nappe aquifère susceptible de constituerun objectif géothermique intéressant.

Le forage le plus proche ayant exploité cet aquifère est le forage de laMaison de la Radio qui a fourni un débit moyen de 190 m'/h d'une eau douce(salinité inférieure à 0,5 g/1) à 26-27°C ; les argiles et sables du Barrémienet les calcaires et dolomies du Purbeckien constituent respectivement le toitet le mur du réservoir. Cet aquifère, certes moins exploré que l'Albien,semble présent et bien développé dans toute la région parisienne. Des débitimportants devraient pouvoir être exploités, transmissivité de l'ordre de 30D.M. et porosité de 25 à 30 %.

LE LUSITANIEN

Les calcaires du Lusitanien contiennent des eaux salées à températureintéressante (52°C). La productivité de cet aquifère est très mal connue etles quelques essais qui ont été réalisés en région parisienne ont montréqu'elle était aléatoire. Cet objectif semble risqué dans l'état actuel desconnaissances pour l'exécution d'une opération pilote de stockage.

LE DOGGER

L'aquifère visé se trouve dans les formations carbonatées du Jurassique moyenou Dogger (Bajocien-Bathonien). Les Marnes du Callovien et de l'Aalénienconstituent respectivement le toit et le mur du réservoir.

Ce réservoir est situé à une profondeur de 1.625 m et peut fournir une eaud'une température voisine de 67°C. Les calcaires du Dogger consitituentl'objectif géothermique principal du Bassin Parisien et de nombreuses stationsl'exploitent.

II - L'usine de traitement des ordures ménagères et les besoins de chaleur

a) Description de l'UIOM

L'UIOM est implantée sur la commune de B et traite les orduresprovenant des 250.000 habitants de l'agglomération. L'UIOM appartient à unsyndicat intercommunal.

- 33 -

b) Energie disponible

L'UIOM est équipée de deux fours STEIN de capacité nominale detraitement de 10 t/h.

L'UIOM est raccordée au réseau de chauffage urbain d'un grandensemble immobilier et ses calories servent au chauffage des bâtiments (enhiver) et la fourniture d'eau chaude sanitaire (été + hiver).

La municipalité nous a communiqué des chiffres relatifs àl'exploitation de l'usine d'incinération. Ainsi entre le 15 mai et le•15octobre une quantité d'énergie de 20.250 MWh est rejetée à l'atmosphère (aprèsprélèvement des calories destinées à l'eau chaude sanitaire).

A moyen terme, quand l'UIOM fonctionnera à pleine capacité cettequantité atteindrait sensiblement 27.600 MWh soit plus de 2.300 tep.

c) Les besoins de chaleur

"Le grand ensemble" (17.200 logements) est actuellement chauffépar un réseau de chauffage urbain alimenté par une chaufferie fuel et parl'UIOM.

Ce potentiel serait donc facilement en mesure d'absorber descalories provenant d'un stockage intersaisonnier.

Aussi a-t-on cherché à l'intérieur de vaste ensemble unsous-groupe d'immeubles d'une taille voisine de 1.000 logements présentant descaractéristiques adaptées à la géothermie (panneaux de sols...) susceptibled'utiliser les calories stockées dans l'aquifère.

* Un premier groupement de 17 bâtiments comportant 1.075 logementschauffés par panneaux de sol (représentant une superficie de sol de 59.000 m2)desservi par une sous-station (sous-station n° 1). La puissance souscriteétait de 11.625 kw, soit une puissance utile de sensiblement 10 MW. Cegroupement de bâtiments est alimenté par cette sous-station via 4 départsfonctionnant sur le plan régulation de façon différente ce qui obligeait àtravailler sur les retours. Moyennant des modifications relativement minimes,il serait possible d'assurer une mise en commun des 4 retours afin d'attaquerun seul échangeur dont le primaire serait alimenté par l'eau de l'aquifère. Cegroupement d'immeubles qui semblait bien adapté à la réalisation d'un pilotede stockage a été abandonné en raison de la difficulté de trouver un site deforage.

* Un second groupe de 14 immeubles comportant 897 logements a étésélectionné. Ces immeubles situés dans la partie Nord de B à proximité de lapiscine sont desservis par une seule sous-station . La consommation d'éner-gie attribuée à ces bâtiments s'élève à 16.100 MWH.

- 34 -

Un site de forage existe à proximité immédiate de la sous-station.Il conviendrait de réaliser environ 220 m de réseau pour relier le site deforage à la sous-station.

Cet ensemble de logements semble à priori bien adapté pourutiliser la chaleur provenant de l'UIOM et stockée dans l'aquifère. Etantdonné la proximité de la piscine, il serait intéressant d'examiner lapossibilité de son raccordement.

III - Analyse économique

a) Les investissements

Investissement de sous-sol

2 forages à l'Albien 8.790 KF

Equipements de pompage 1.800 KF

Total Albien 10.590 KF

2 forages au Néocomien 9.220 KF

Equipements de pompage 1.910 KF

Total Néocomien 11.130 KF

Investissements de surface

Réseau géothermal + échangeurs

Adaptation en sous-station

1.850 KF

2.000_KF

3.850 KF

TOTAL ALBIEN 14.440 KF

14.980 KFNEOCOMIEN

b) Les charges et les recettes

1. Charges d'exploitation annuelles

- électricité de pompage

- entretien et personnel

- renouvellement

890 KF

320

100

470

KFKF

KF

2. Recettes constituées par la vente de la chaleur

La chaleur disponible pour le stockage est de 20.250 MWh.

Si l'on admet que l'ensemble de cette chaleur est stockable et quele rendement global énergétique, moyen, est de 60 %, l'énergie économiséereprésente 12.125 MWh.

- 35 -

Si l'on admet un prix de vente de la chaleur de 200 F/MWh, le total desrecettes est de :

0,2 x 12.150 = 2.430 KF

c) Temps de retour brut de l'investissement

. Les recettes annuelles se montent à :2.430 - 890 = 1.540 KF

. Le temps de retour brut de 1 ' investissaient est de :

- ALBIEN - NEOCOMIEN

14.4401.540

~ 9,4 ans 14-980 m e - ̂—;—̂ r-jj ~ 10 ans (par excès)

VII - CONCLUSIONS

Le présent rapport précise l'état des recherches de l'IMRG pourl'année 1983.

Il ressort des études réalisées qu'il est possible de trouver dessites où une opération de stockage pourrait être réalisée dans des conditionsde rentabilité acceptables (délais de retour brut de l'investissementinférieur à 10 ans) •

Toutefois il convient de développer l'approche initiée en 1983selon trois axes :

A - Sur les deux sites A et B il convient, après le premier survol réalisé en1983, de procéder à une étude détaillée des conditions de mise en place dupilote. A ce titre, il est nécessaire, non seulement d'examiner les conditionspratiques de la gestion énergétique (températures moyennes de retour dechauffage, disponibilité de chaleur à l'UIOM), mais également de préciser lecoût des investissements et surtout, sur le plan juridique et financier,d'examiner les conditions et les modalités de constitution d'un maîtred'ouvrage et le montage financier à élaborer (emprunt, subvention etc — )

II est évident, en parallèle, qu'une porte doit être laissée ouverte au cas oùun meilleur site se révélerait, en région parisienne ou ailleurs.

B - Un modèle numérique intégré qui permettre de quantifier les interactionsentre la fourniture de chaleur à stocker, les besoins de chauffage et lafonction de transfert du stockage (liée aux paramètres thermique ethydrauliques de l'acquifère de stockage) est désormais indispensable.

C'est en effet grâce aux simulations qu'il permettra qu'il sera possibled'évaluer, de manière précise, les gains énergétiques à attendre de la mise enoeuvre du stockage. Dans la mesure où les gains énergétiques conditionnent lesrecettes, donc l'équilibre financier global du projet on mesure facilementl'intérêt du modèle numérique global.

- 36 -

C - Aujourd'hui, après avoir défini les paramètres économiques à prendre encompte dans la comptabilité prévisionnelle de l'opération, il reste à se doterd'un outil de simulation informatique.

C'est grâce à cet outil qu'il deviendra possible d'évaluer l'influence desdifférents paramètres économiques (taux des emprunts, actualisations, prixd'achat et de vente de la chaleur) sur la trésorerie de l'opération selondifférents scénarios.

Il deviendra possible également de définir les règles précisesd1auto-financement et de trésorerie minimum.

L'ensemble des travaux réalisés en 1983 concourent à dévoiler lacomplexité du projet de l'IMRG. Cette complexité est due au caractère intégréet pluridisciplinaire de la démarche.

Le projet se situant au carrefour de la recherche et dudéveloppement industriel, est en fait un projet de démonstration à risque ; cequi impose, pour le mener à son terme, la rigueur scientifique et le dynamismeindustriel.

Par ailleurs, de nombreux domaines de compétence de l'IMRG(géologie, chimie, modélisation, économie, thermique) sont concernés.

Il semble légitime de penser qu'à la suite des élémentsencourageants qui se dégagent des études réalisées, la poursuite du programmepourra bénéficier de moyens accrus.

A N N E X E 1

AQUIFERES POUR LE STOCKAGE

CRETACE SUPERIEUR1.1

5C«m

Courbe d'égale profondeur en mètres du toit du réservoir (par rapport au niveaude la mer )

Zone où le réservoir est intéressante

EOCENE1.2.

50 km

Bayonn«

ùo

Bordeaux

PérigucuxO

Libourn«

Cahors

oCarcassonne

T-

Courbe d'égale profondeur en mètres (par rapport au niveau de la mer)

Absence de réservoir

Zone où le réservoir présente une bonne productivité

REGION CENTRE

TRIAS

Courbe d'égale profondeur (N G F )

Limite d'extension du réservoir

Limite region centre

Zone ou la profondeur est comprise entre500 et 1000 m et ou la productivité estinteressante

O 10 20 30 40km

CO

REGION POITOU CHARENTE

AOUIFERE DU TRIAS - LIAS INFERIEUR1.4.

MoronsO

Niort

oPoitiers

ipchcfort "Coofoltns

(O'Rochechouort

Cognac

Angoulcmc

Jonzoc

10 20 30 «0 50km

Limite de la re'gion

Forage pétrolier et forage d'eau

Forage géothermique de Jonzoc

Courbe d'égale températurea u toit du réservoir

Massif cristallin au cristallophyllien

RÉGION CENTRE

AQUIFÉRE DU DOGGER

OChartres

' O r It ans!

OMonlargis

Zone où le réservoir se trouve à des profondeurs

comprises entre 500 et 1000 m

La productivité devrait y être intéressante

Limite région centre

Tours

BloisI

Loches

Gitn

Vitrïon

OBourges

Issoudun

O

0 10 20 30 40km

Chatt aorou«

LORRAINE

AQUIFERE DU TRIAS INFERIEUR

1.6.

E pinot

O

SarrcbourgO

CoJrbe d'égale profondeur du réservoir par rapport

au niveau de la m e r

Limite ouest d'extension du réservoir

LUSITANIEN 1.7.

OLi'llf

» í íAmiens

O

Loon*O

Rouen

Reims

OEvrcux Paris

ChartresO §

Orleans

Tours-Q 50km

500.Courbe d'égale profondeur du toit du Lusitanien-(Ref =niveau de la mer)

— Zone où ta transmissivité du réservoir calcaire serait supérieure à 5 darcy-métres

• • * . • Zone où ta transmissivité du reservoir sablo-argileux serait supérieure à 5 darcy-mêtres

1.8.

c t f. ' iAQU1FERE DU NEOCOMIEN DANS LE BASSIN DE PARIS

TEMPERATURE ET PRODUCTIVITE

légende

TEMPERATURE :

J6

Courbe d'égale temperaturem toit du réservoir en *c

A Opération géothermiqueau Néocomien

• a » Mta.

PRODUCTIVITE :

I' ."-xi Importante Jtransmissivité >S0 Om )

F $ $ \ 1 Moyenne (10<TcS0 Dm.)

K N N faible (5«T<10 Dm.)

BASSIN PARISIEN

NÉOCOMIEN1.9.

AmiensO

Oís»

Rouen

OEvrcux

ChartresO

Orléans

LoonO

ReimsO

50 km

• * • * • * Zone où la productivité du ncocomien est bien connue

Zone ou les formations du néocomien se trouve à une profondeur

comprise entre 500m et 100 mètres

bAbblN

RÉSERVOIR SABLO-ARGILEUX DE L'ALBlEN 1.10.

Lille .

AmiensO

\0-**.

fi \I(

Rouen

OEvrcux 'Port*

La onO

\\ -Reims

\

ChortrcO

Orleans

Tour«

50 km

_ — — Zone où l'Albien se trouve à une profondeur de- plus de 500m

Zone ou les faciès sableux sont prédominants ei où l'Albien constitue un

bon réservoir potentiel

A N N E X E 2

RAPPELS SUR L'EVALUATION DES BESOINS DE CHALEUR POUR LE CHAUFFAGE DES LOCAUX

Í - MODES DE PROPAGATION DE LA CHALEUR : FORME GENERALE

Dans les installations de chauffage classiques (radiateur,panneaux de sol) la chaleur est échangée par conduction, connexion etrayonnement.

Dans le cas du chauffage par un fluide (le cas général engéothermie) nous avons donc des échangeurs eau-air, d'une certaine surface S.

paroj d'échange .

(épaisseur de la paroi)

A

fluide colporteur à détit constant d

Ti

7

rayonnement

T,

conduction coefficient X

j* convexión naturelle

VI coefficient ae

convexión forcée

coefficient ai

Ti = température du fluide colporteur

Te = de l'air

Schéma de principe du transfert de chaleur

ti - teP = —T T = puissance de chauffe par unité de surface

ai X ae

2.1

Les coefficients de convection sont des fonctions complexes desparamètres thermiques, dynamiques et géothermiques du système. On serapportera pour leur calcul à des ouvrages spécialisés (7).

Nous retiendrons la formule suivante pour l'émission de chaleurinstantanée lorsque le fluide colporteur a un débit constant :

(i) P = SK (t.- t )i e

K == coefficient glogal d'émission

_ _ _aï \ ae

II - LES BESOINS DE CHALEUR ET ETABLISSEMENT DE LA COURBE DE

DEPENDANCE DE LA TEMPERATURE MOYENNE DE L'EMETTEUR DE

CHALEUR (8)

f\AA

S = surface totale de chauffe

t ,= température de départ du fluidecalo porteur

t = température de retour

K = coefficient global d'émissionthermique

V = Volume total à chauffer

Ti = température intérieur

Te = température extérieure

Schéma de principe

2.2.

On définit le coefficient voluminue de déperdition de chaleur par le rapportentre la puissance de chauffage dissipée et la différence entre lestempératures intérieures et extérieures de base.

11 v/ient donc :

(11) P = GV (T. - T )i e

T. ^ température intérieure

T = température extérieure

Dans la pratique, on suppose que G est constant, et qu'il ne dépend quedu renouvellement d'air (1 volume par heure) et des caractéristiquesarchitecturales. Il s'agit là d'une première approximation, suffisammentprécise dans la pratique courante.

Une simplification usuelle est de supposer, dans la formule (i) que latempérature de l'émetteur de chaleur est la moyenne entre les températuresd'entrée et de sortie t = t . + t

m d a

D'où à l'équilibre, en régime permanent :

SK (tm - T.) = GV(T. - Te)

d'où on tire

m SK SK

La température moyenne d + r = tm est une droite décroissante de2 . • ' •

pente p = GVSK

température moyenne du fluide colporteur

cas d'une consigne à 19°C

température extérieure

Droite de température moyenne de l'émetteur de chaleur

2.3.

EXEMPLE DE COURBE DE TEMPERATURES EXTERIEURES

CAS DU BOURGET

(source Service de Climatologie de Paris)

Mois J

3,3

F

4,2

M

6,9

A

9,7

M

13,3

J

16,3

J

18,0

A

18,-6

S

15,5

0

II , 5

N

6,7

D

4,3

M N

3.

A N N C X E J ] I

ANALYSE DC L'INVESTISSEMENT DANS LE CAS DU DOUBLET DE

STOCKAGE A MOYENNE PROFONDEUR

A - Surcoûts spécifiques sous-sol et coûts de foroge

Par rapport, à un doublet classique les têtes de puits, les diamètres dechambre de pompage et les complétions seront adaptées et donc plus coûteuses,un système précis de filtrations et de contrôle bactérien est à prévoir.

doublement des vannes

réinjecU.on sans bulles de gaz .

filtres,

completion par crépine et massif filtrant

annulaire plus important

Synergie avec la géothermie

Les têtes de puits doivent permettre le fonctionnement alterné :iniection, production. Ce qui :mposp une conception différente et ledoublement des vannes.

3.1.

I. a chnnbrr dp pnnpaqp dpvm pprmpttrp 1'injpctinn par 1'annulaire dansdps cnnd] t i nnr, tp) ]PS our. 1P ro]mataqp par dpr> buJlps dp gaz ne pinssp SPprndui rp.

En ce qui concern? les comp]etjons, e]les devront être particulièrementsoignées, on peut ppnspr au système classique crépines + massif filtrant ; cedernier devant faire l'objet d'unp attention particulière.

Afin de limiter le plus possible les risques de colmatage dûs auxparticules, qu'elle proviennent de la formation ou des tubages (résultats decorrosion, particules accidentellement introduites) un systèmeparticulièrement efficace de filtration est à prévoir.

Par ailleurs, afin d'éviter la prolifération bactérienne avec les risquesdirects de colmatage, ou indirect (résidus de corrosion bactérienne parexemple), un contrôle périodique est à prévoir ainsi, le cas échéant, lerecours à des bactéricides.

B- "Captoge" de l'énergie à stocker

Le poste comprend l'ensemble des matériels à mettre en place depuis laproduction des effluents thermiques jusqu'au doublet de stockage.

aéro réfrigérant

chaudière de récupération

ou échangeur

effluents thermiqUes

échangeur stockage

échangeur utilisation directe

Apompe de circulation

traitement d'eau si nécessaire

Fonctions du système de captaqe

II est clair que selon l'état de la récupération déjà en place, commedans le cas des U10M disposant d'un système de récupération de chaleur, lescoûts de captage peuvent fluctuer dans des proportions importantes.

3.2.

C - Durée de vie, délais de renouvellement, alimentation et régulation

Les aquifères susceptibles d'être utilisés pour le stockage sont peu oupas agressifs, contrairement au Dogger ou au Trias. On peut donc envisager unedurée de vie égale ou supérieure à 20 ans pour le doublet. Quant aux délais derenouvellement des pompes et des colonnes, on peut raisonnablement envisager5 et 10 ans.

3.3.

D - Surcoûts scientifiques

Le surcoût scientifqiue se compose de surcoût en matériel et ou moyen enpersonnel.

Les matériels à installer ont pour but de permettre la mesure de certainparamètres non indispensables au fonctionnement de l'installation àl'acquisition puis au traitement des données récueillies.

De plus, il semble indispensale de pouvoir contrôler la températured'injection au puits froid pendant les premiers cycles soit en refroidissantle fluide, si sa température est plus élevée que la consigne que l'on s'estfixée, soit en le rechauffant dans le cas contraire.

On peut donc envisager l'utilisation d'un échangeur mixte à doublealimentation pour refroidir ou réchauffer, étant entendu que la consigne nesoit pas très éloignée des conditions moyennes après échangeur.

L'ensemble des moyens humains pour le suivi, le contrôle, pendant, puisaprès la réalisation, comporte une supervision de chantier de durée cumuléerelativement faible mais de haut niveau afin de s'assurer de la mise en placecorrecte et aux points choisis, de l'ensemble des moyens de mesure,températures, débit, pression, PH, EH.

En ce qui concerne la conception générale (programme d'essais, deschaînes d'acquisition, méthologie générale) puis la réalisation etl'interprétation, on peut tabler sur 3 ans d'équivalent ingénieur-chercheur et6 ans d'équivalent technicien, ce qui donnerait comme répartition possible,sur une période de 3 ans :

Temps en ans

Ingénieur superviseur

Ingénieur chercheur

Technicien métrologie

Technicien acquisitiondépouillement

i 2 3

v !

Charge générale en hommes

3.4.

On a donc en coût en hommes base BRGM 1984 de :

. Ingénieur 90.000 x 3 X 12 = 3.240.000 F6.120.000 F

. Technicien 40.000 x 2 x 3 x 12 = 2.880.000 F

La comptabilisation sous forme d'équivalent-année d'ingénieur outechnicien, est purement financière. Dans les faits, il est clair qu'uneéquipe pluridisciplinaire est à mettre en place et que c'est la somme destemps passés par ses membres qui sera de n années au total.

A N N E X E 4

I - PRINCIPALES CARACTERISTIQUES ET HYDRAULIQUES RETENUES DANS LECAS DU STOCKAGE A MOYENNE PROFONDEUR

Xaquifère = 2,5 W/m,K

Pp CF fluide = 4,18 106 MJ/rn',K

PA CA aquifère = 2,5 106 MJ/m3, K

PE CE éponte =2,1 106

X E éponte = 2,5 W/m,K

Q débit = 100 et 150 n3/h

t. durée inject-pompage = 4 et 6 mois

Xa apparent =X+ (pC) f. a.(v)~ (5 à 10).X

Hypothèse :

Soit *a = 12.5 si Q = 100

X a = 25. si Q = 150

h = hauteur productrice en m

t. = temps de stockage en mois

Calcul des paramètres adimentionnels P et A

r ) 2 h2

pe

par

P

(Pr C r= FF

Xa

exemple

= 1.108

2IIh

pour Q =

,8 1h

150 m3/h

A = 0,459

si h = 20 m et t. = 6 mois, on trouve P = 55,4i ' e '

A = 30,6

4.1.

COURSE DE RESTITUTION AU PUITS CHAUD A DEBIT CONSTANT, EN

SUPPOSANT UNE TEMPERATURE DE CHARGE CONSTANTE ET EGALE A

80°C ET UNE TEMPERATURE DE L'AOUIFERE DE 30°C

Tempr?rnt.urr! on n C

h - hauteur de l'aquifère

t. = durée totale de stockage

h = 11 n

t. = 0,55 mois

Cas assez peu réaliste durepompage immédiat

Cycle 3Cycle 2Cycle 1

lo0.5 1.0

tfcmp» red vie

Température en °C

h = 111 m

t. = 56 moisi

Cas limite d'un aquifère épaiset d'un stockage pluri-annuel

6o

50

\

A =

10

ro

3 0 \0

Cycle 7Cycle 6

Cycle 5Cycle ACycle 3Cycle 2

Cycle 1

0.5

ternit

1.0

t.-

4.2 .

in - INFLUENCE DE LA TEMPERATURE M O Y E N N E D'INJECTION EN PHASE DE

DESTOC.KAGF SUR LA TEMPERATURE AU PUITS FROIDE EN PHASE DE

STOCKAGE CAS 40°C AVEC U N AQUIFERE INITIALEMENT A 20°C

Température en n C .

P = 100

-= mo

36

32- :•-

\

Cycle 5

Cycle 4

Cycle 3

Cycle 2

Cycle 1

0.5 1.0

temps redet _£

Température en °C4-0

P = 10

A = 10

36

300.5 1.0

4.3.

I X - REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

1 - J .P . SAUTY

2 - J . P . SAUTYA . C . GUINGARTENH. FABRISD . THIERRYA . MEISIJOZP . A . LANDEL

Du comportement thermique des réservoirs aquifèresexploités pour le stockage d'eau chaude ou la géo-thermie basse enthalpie.

Document BRGM

Sensible Energy Storage in aquifers .Fiel Experiments and Comparaisons with TheoricalResults.

dans l-later Resources ResearchVol 18, n°2, pages 245-252

3 - P. TRIS Heliogéotermie à faible profondeur avec pompeà chaleur associée.

Expérimentation du stockage de chaleur intersaisonnieren nappe phréatiqueCampuget (Gard) 1977-1978

Document Plan Construction

4 - F.J. MOLTZJ.G. MELVILLE0. GUVEN

A.D. PARR

Design, performance an analysis of an aquiferthermal energy storage experiment using the doubletwell configuration.

Pacific Northwest LaboratoryRichland, Washington 99352

5. M.C. HOYERM. WALTON

Review of testing at the University of Minnesotaaquifer thermal energy storage field test facility

St Paul, Minnesota

6 - J. DE5P0ISF. NOUGAREDE

Faisabilité du stockage souterrain de chaleur

Rapport de synthèse 1979

Edité par : DEMT - CEN Saclay

4.4.

7 - Me ADAMS Transmission de la chaleur

H. RIETSCHELU. RAISS

Traité de chauffage et climatisation

9 - Agence Française pourla Maîtrise de1'Energie

Receuil de données sur l'Energie

Août 1983

10 - Annales des Mines Document préparatoire au débat parlementairesur l'énergie

janvier-février 1982

11 - Techniques et sciencesmunicipales

3ème inventaire des installations de traitementdes ordures ménagères

12 - R. FERRANDES 1983-1984 : Des choix décisifs pour l'avenir dela géothermie basse température en France

Géothermie actualité n° hors série 1983

13 - A.C. GRINGARTENP.A. LANDELA. MENJOZ

J.P. SAUTY

Etude des possibilités de stockage d'eau chaudeen aquifère profond

Rapport BRGM 795GN 326GTH