14 mars 2022 – Actus techniques
La géothermie désigne les techniques permettant de récupérer la chaleur naturellement présente dans le sous-sol et les nappes d’eau souterraines.
C’est une énergie disponible de façon régulière, car elle ne dépend pas des conditions atmosphériques (soleil, pluie, vent), à la différence de l’énergie solaire ou éolienne.
Elle est sans impact sur le paysage : une fois réalisés, les forages géothermiques ne sont plus visibles.
Elle est facilement exploitable à faible profondeur, ce qui la rend accessible aux particuliers.
Elle est renouvelable… à condition, bien entendu, de respecter des conditions raisonnables d’exploitation.
Comme toute source d’énergie exploitant des ressources naturelles, la géothermie dépend des conditions locales, en l’occurrence de la géologie du sous-sol. Les zones volcaniques sont ainsi les plus propices à la géothermie haute énergie.
La chaleur générée à partir de la géothermie doit être utilisée localement, car le transport sur de longues distances génère des pertes thermiques. Cette problématique ne se pose pas pour l’électricité, qui est acheminée via les lignes électriques.
Elle nécessite un investissement de départ élevé (forage, pompe à chaleur, etc.), qui est ensuite compensé par un prix du kilowattheure (kWh) très compétitif.
Seule la géothermie de très basse température est utilisée en habitat individuel.
Source AFPG
Elle dépend de la conductivité thermique du terrain (nature du sol) et peut varier de 10 à 35 W/m2.
Le capteur horizontal est constitué de tubes en polyéthylène dans lesquels circule de l’eau glycolée en circuit fermé.
Les tubes sont enterrés à 20 cm en dessous du point de gelée locale.
Etant donnée la faible profondeur de l’enfouissement des tubes, l’énergie géothermique proprement dite ne revêt qu’un rôle secondaire. On parle alors d’énergie géo-solaire. En effet, l’énergie que l’on récupère dans le sol provient essentiellement du rayonnement solaire, du vent et de la pluie par l’infiltration qui chauffent les premiers mètres de sol.
Cette surface peut être recouverte de gazon, d’un potager ou de massifs floraux, mais en aucun cas d’arbres (à cause des racines).
Des distances minimales doivent être respectées entre les capteurs et les autres éléments du site :
ATTENTION – Il ne faut pas sous dimensionner un capteur « géo-solaire »
En effet, les calories qui sont présentent naturellement dans le sol sont apportées de façon continue par le rayonnement solaire, le vent et le ruissellement des eaux de pluie. Afin de ne pas déséquilibrer cet apport permanent d’énergie, la pompe à chaleur géothermique doit prélever une quantité de calories inférieure à celles qui sont apportées au terrain.
Source AFPG
Le forage et l’installation d’une ou de plusieurs sondes géothermiques verticales, lorsqu’il n’y a pas de ressources en eau souterraine à l’aplomb du site, est une bonne solution pour la géothermie assistée par pompe à chaleur. Elle permet de s’affranchir des contraintes liées aux capteurs horizontaux ou aux captages verticaux sur nappe (présence d’une nappe, surface disponible). Les installations de géothermie sur sondes verticales ont un rendement et une longévité supérieurs aux capteurs horizontaux puisqu’une sonde a une durée de vie d’une centaine d’année environ.
La puissance frigorifique moyenne extraite du sol au mètre linéaire des capteurs verticaux est comprise entre 25 et 45 W/m en fonction du temps de fonctionnement de la PAC (45W/m si isolation très performante et utilisation sans production d’ECS, 25W/m si production ECS).
Une sonde géothermique (tube en U) est mise en place dans le forage. Elle contient de l’eau glycolée circulant en circuit fermé.
Le foreur rebouche ensuite ce forage avec un mélange de « bentonite ». Cette injection de coulis doit se faire par le pied de sonde grâce un « tube perdu », ainsi la bentonite est injectée du bas vers le haut et évite toute cavité dans le puit.
La longueur totale des sondes géothermiques dépend de 2 facteurs :
Source AFPG
Lorsque l’eau souterraine est disponible en débit suffisant à une profondeur raisonnable, la géothermie sur nappe est la plus performante.
L’eau de la nappe est prélevée dans un forage par l’intermédiaire d’une pompe immergée.
Elle est ensuite rejetée dans un 2ème forage, après prélèvement des calories nécessaires.
Les forages doivent être espacés au minimum de 15 mètres pour éviter de pomper de l’eau refroidie.
L’eau de la nappe a une température constante toute l’année (environ 10°C).
Ce type de captage nécessite la présence d’une nappe de surface avec un débit suffisant et stable dans le temps pour le bon fonctionnement de la pompe à chaleur.
Un entretien régulier est à prévoir pour nettoyer l’échangeur primaire.
Une analyse de la qualité de l’eau doit être réalisée préalablement afin de déterminer le type d’échangeur à utiliser.
Au-delà d’une profondeur de 10 m, le COP de l’installation est fortement impacté du fait de la consommation de la pompe de puisage. Il est donc déconseillé de puiser dans des nappes plus profondes.
Dont le calcul des besoins chauffage (déperditions) est de 8kW il nous faudra prévoir un captage de :