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La géothermie qu'est ce que c'est ? Comment l'utiliser en bâtiment d'élevage

Lectures : 41731 mars 2017

Une énergie disponible localement, 24h sur 24, 365 jours par an, pas ou peu dépendante des variations climatiques journalières ou saisonnières, avec très peu d’émissions de gaz à effet de serre (GES), discrète visuellement…

La géothermie ! Cette énergie renouvelable pleine d’atouts est cependant encore trop méconnue, voire victime d’idées reçues. Trop compliquée, trop coûteuse ? Certainement pas ! Objet d’une attention politique favorable, la filière a été structurée, un soutien et un accompagnement mis en place, des outils financiers, techniques et d’aides à la décision élaborés, des assurances et des démarches qualité initiées… Et les projets déjà réalisés montrent souvent un retour sur investissement plus rapide que prévu. Bienvenue dans l’univers de cette belle énergie !

UN PRINCIPE SIMPLE

Récupérer l’énergie disponible sous la surface de la terre et s’en servir ! Plus on s’enfonce dans le sous-sol, plus la température augmente. Selon la profondeur et donc la température, les usages sont différents. Dans des réservoirs très profonds ou dans des zones volcaniques, là où les températures dépassent 150°C, on peut exploiter la vapeur contenue dans les réservoirs pour produire de l’électricité : c’est la géothermie haute énergie. Dans les bassins sédimentaires profonds, il existe des aquifères qui contiennent de l’eau à plus de 50°C. La géothermie basse énergie repose sur l’utilisation directe de la chaleur de l’eau extraite de ces aquifères profonds. Plus près de la surface, à des profondeurs entre 10 et 200 mètres, la température est généralement inférieure à 30°C, c’est la géothermie très basse énergie ; elle peut être exploitée pour assurer des besoins de chaleur et/ou de rafraîchissement. À ces profondeurs, la température est trop basse pour exploiter directement la chaleur, il faut donc avoir recours à une pompe à chaleur (PAC), une véritable machine à extraire les calories et les amener à une température suffisante pour chauffer un bâtiment… Mais pas seulement.

aquifere 250

fonctionnement geothermie 250

PRODUIRE DU CHAUD ET/OU DU FROID

Le chauffage n’est en effet pas la seule application possible. La dizaine de degrés qui existe dans les premiers mètres du sous-sol peut également faire office de source de froid pendant l’été et permettre de rafraîchir des bâtiments. Inutile de mettre la pompe à chaleur en marche, le refroidissement peut se faire directement lorsque le besoin n’est pas trop élevé : il s’agit du géocooling (appelé également rafraîchissement passif).

DIFFUSER CE CHAUD ET/OU CE FROID

La pompe à chaleur peut enfin être associée à différents types d’émetteurs de chaleur ou de fraîcheur : des ventiloconvecteurs, des centrales de traitement d’air, des radiateurs basse température, des planchers chauffant rafraîchissant, des poutres froides, etc...

DES USAGES MULTIPLES

La géothermie très basse énergie peut être utilisée pour chauffer et/ou rafraîchir des logements collectifs aussi bien que des bureaux, des écoles, des magasins, des piscines … dans des bâtiments neufs mais aussi rénovés. Elle peut également produire de l’eau chaude sanitaire ou être utilisée dans une exploitation agricole ou sur un site industriel.

Le saviez-vous

La France recèle un potentiel géothermique très important dont seule une infime partie est aujourd’hui exploitée. Soucieux de ne pas passer à côté de cette opportunité, les pouvoirs publics, dans le cadre de la programmation pluriannuelle de l’énergie, ont proposé de multiplier par 4 la production de chaleur géothermique d’ici à 2023 par rapport au niveau de 2014.

À noter : selon les projets, la géothermie peut avantageusement être combinée à d’autres énergies renouvelables pour peu qu’elles soient, elles aussi, vouées à produire de la chaleur.

MAIS… CONCRÈTEMENT ?

L’énergie du sous-sol peut-être prélevée dans les terrains le constituant, au moyen de capteurs horizontaux ou verticaux, de pieux de fondations, ou dans l’eau d’aquifères peu profonds au moyen de forages. Associées à une pompe à chaleur réversible, les techniques de captage mises en oeuvre permettent ainsi de chauffer et/ou de refroidir tout type de bâtiments.

A savoir

Le principe de la pompe à chaleur repose sur la thermodynamique dont les bases ont été formulées en… 1824 par le physicien Sadi Carnot. Il consiste à transférer les calories d’un milieu vers un autre afin d’augmenter la température en jouant sur le changement d’état d’un fluide, dit caloporteur, soumis à compression ou à absorption : les deux grandes familles de pompe à chaleur. Finalement, une pompe à chaleur n’est rien d’autre qu’un réfrigérateur inversé : la source froide est alors l’intérieur d’où sont extraites les calories, la source chaude est à l’arrière où est évacuée la chaleur au travers d’une sorte de radiateur.

LA GÉOTHERMIE SUR NAPPE

geothermie nappe 500

Elle consiste à pomper l’eau d’une nappe souterraine peu profonde par l’intermédiaire d’un ou de plusieurs forages pour l’acheminer (via un échangeur) jusqu’à la pompe à chaleur afin d’en prélever les calories, avant de la réinjecter dans l’aquifère d’origine par l’intermédiaire d’un second ou de plusieurs forages.

LA GÉOTHERMIE SUR SONDES VERTICALES

geothermie sonde verticale 500

Les capteurs géothermiques verticaux, appelés sondes géothermiques ou géosondes, sont composés d’un tube dans lequel circule un fluide caloporteur (qui prélève la chaleur du sous-sol par conduction thermique et qui est raccordé à la PAC) positionné dans un forage vertical de plusieurs dizaines, à quelques centaines de mètres de profondeur. Le fluide circule en circuit fermé dans le tube et le forage est rempli avec un ciment spécial pour maintenir l’échangeur en place, faciliter les échanges thermiques avec le sous-sol et protéger le sous-sol.

Champs de sondes

champs sonde 500

Le nombre de sondes est fonction de la puissance nécessaire à l’installation. Un champ de sondes peut être constitué de plusieurs dizaines, voire plusieurs centaines de sondes. Le nombre et la longueur totale des sondes géothermiques dépendent essentiellement de 2 facteurs:

  1. La puissance de la PAC installée (calculée en fonction des déperditions du bâtiment).

  2. La capacité énergétique du terrain (en fonction des conditions géologiques du terrain). Selon le type d’exploitation (mode chauffage et/ou rafraîchissement), il faudra également prendre en compte l’écartement entre les sondes.

LA GÉOTHERMIE SUR PIEUX

geothermie sur pieux 500

Certains bâtiments doivent être construits, pour des raisons de portance, sur des fondations, généralement des pieux en béton destinés à assurer la stabilité statique du bâtiment en reportant son poids dans les profondeurs du sol. Le principe des fondations thermoactives (encore appelées pieux énergétiques ou géostructures) consiste à y intégrer lors de leur fabrication un système de captage de l’énergie constitué d’un réseau de tubes en polyéthylène noyé dans le pieu. Le système de captage de l’énergie est connecté à une pompe à chaleur de la même manière que pour une sonde géothermique.

AUTRES DISPOSITIFS

Pour le logement individuel, il existe des alternatives aux dispositifs présentés précédemment pour prélever l’énergie du sous-sol.

Les corbeilles géothermiques

autres dispotifis 250

Un fluide caloporteur récupère l’énergie du sol via un tube spiralé disposé dans le sous-sol, à généralement moins de 5 mètres de profondeur. Cette énergie est ensuite restituée par la PAC pour chauffer ou rafraîchir la maison. On peut noter la faible emprise au sol de ces capteurs et leur faible coût du fait de leur mise en place par simple excavation. Les besoins d’une maison individuelle peuvent nécessiter la mise en place de 5 à 10 corbeilles.

Les capteurs horizontaux

Ils sont constitués principalement de tubes enterrés sur un plan horizontal jusqu’à une profondeur maximale de 1,5 m dans le sol. On parle alors plutôt d’énergie géosolaire. La surface nécessaire à la réalisation d’un tel système de captage est de 1,5 à 2 fois la surface à chauffer. Par conséquent ce système ne peut quasiment être appliqué qu’en maison individuelle neuve.

POURQUOI L’UN PLUTÔT QUE L’AUTRE ?

Cela va dépendre évidemment de la ressource géothermique en sous-sol (son potentiel énergétique, sa disponibilité et son accessibilité) du contexte et de l’environnement du projet mais aussi du budget disponible, et des contraintes réglementaires. Parmi les trois technologies décrites précédemment, il n’y a pas de solution meilleure qu’une autre… Les sondes verticales peuvent être une solution idéale en l’absence d’aquifère, le système sur nappe est performant en termes de puissance et de besoins à couvrir, la géothermie sur pieux est intéressante à considérer sur des constructions neuves nécessitant des pieux de fondations … À chaque projet, sa technique ! D’où l’importance de bien préparer son projet pour trouver la réponse technique adaptée et le bon dimensionnement en regard des besoins thermiques à satisfaire. Globalement, plus de 90 % du territoire permettent l’installation d’une pompe à chaleur géothermique, qui utilisera l’une ou l’autre des technologies.

Chauffer et rafraîchir avec une énergie renouvelable : Géothermie très basse énergie

L'Adème a souhaité réaliser une brochure sur la filière géothermie très basse énergie (ou géothermie assistée par pompe à chaleur) afin d'améliorer son image et de valoriser ses atouts en tant que solution d'énergie renouvelable thermique dans les secteurs du résidentiel collectif, tertiaire, industriel et agricole.

Son contenu à vocation promotionnelle et pédagogique est illustré par différents exemples de réalisations sur tout le territoire français et de nombreux témoignages de porteurs de projets qui se sont lancés avec succès dans la mise en oeuvre d'une installation de géothermie.

Abc-éleveurs vous en a extrait ce qui concerne les bâtiments d'élevage :

Source : http://www.ademe.fr

Pour voir le PDF complet c'est ici

Source : http://www.abc-eleveurs.net/materiel/dossiers/2729-la-geothermie-qu-est-ce-que-c-est-comment-l-utiliser-en-batiment-d-elevage

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