Réflexion sur les ressources d’énergie du sous-sol en milieu urbain

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Réflexion sur les ressources d’énergie du sous-sol en milieu urbain

Jean Pierre Mouillot,président d’Alto Ingénierie, société d’ingénierie spécialisée dans la performance énergétique et environnementale des bâtiments.

Avec la recherche de valorisation des énergies renouvelables, le captage de l’énergie thermique du sol à faible profondeur (généralement inférieure à 100 m) s’est fortement développé. Cette géothermie dite “ de surface ” nécessite le recours à des pompes à chaleur, car les niveaux de température du sol sont insuffisants pour une valorisation directe de la chaleur. Mais l’actuel traitement au cas par cas en milieu urbain, va vite nécessiter de considérer le problème dans son ensemble. D’autant qu’en ville, les rejets de l’un deviennent les sources de l’autre. Apparue voilà trente ans, la géothermie très basse énergie se décline selon la nature du sous-sol et du potentiel hydrogéologique en quatre familles, éventuellement combinables : • Utilisation de la nappe phréatique. Généralement par un doublet de forage à moins de 100 m de profondeur avec une température d’eau d’environ 12 °C en Ile-de-France).• Capteurs horizontaux (réseaux enterrés à faible profondeur). Mobilisant une surface de terrain importante et de potentiel limité, ils sont adaptés aux maisons individuelles, mais peu compatibles avec un milieu urbain.• Sondes (capteurs verticaux formant échangeurs statiques sur le sol sans rôle structurel). Avec des forages de l’ordre de 100 m (soumis à autorisation au-delà de 100 m), ces solutions ont un domaine d’application étendu de la maison individuelle au grand tertiaire.• Fondations géothermiques (pieux, barrettes, parois moulées, requis pour les besoins structurels du bâtiment). Très développés en Suisse et en Allemagne, les pieux géothermiques ne s’imposent pas en France du fait de techniques constructives différentes et de la réticence des entreprises à mélanger tuyaux et béton.

L’objectif minimal est d’obtenir un « COP » effectif, y compris auxiliaire de captage, supérieur à 3,5 pour que, même avec un coefficient de conversion de 3,3 entre énergie finale et énergie primaire, l’énergie fournie soit supérieure à l’énergie primaire nécessaire à la consommation électrique. La solution sera d’autant plus « renouvelable », que l’électricité consommée sera elle-même d’origine renouvelable… Pour une réduction maximale des besoins énergétiques tous usages confondus, la conception énergétique des locaux, notamment tertiaires, repose moins sur « comment chauffer » que sur « comment ne pas avoir à rafraîchir ». Avec des températures de l’ordre de 10 à 15 °C, la très basse énergie offre alors la particularité d’être utilisable en source chaude et/ou froide. C’est une source de refroidissement « gratuite ». Cette géothermie « de surface » se révèle ainsi comme une solution adéquate, aussi bien pour chauffer que pour rafraîchir. Cette utilisation du milieu naturel amène plusieurs réflexions :• Refroidir d’un côté, implique réchauffer de l’autre… Si pour un bâtiment, il est possible d’élaborer un scénario énergétique et évaluer l’impact sur la source (sol ou nappe), l’étude deviendra au fil du temps plus complexe du fait de la multiplication des bâtiments. Le risque, avéré, est que dans un milieu urbain qui se densifie, une nappe finisse par être piégée par des parkings et autres parois moulées et se retrouve à des températures inacceptables. Un bilan thermique équilibré est nécessaire, il semble très hypothétique à établir.• Stockage intersaisonnier d’énergie. À la fois source et rejet, ce réservoir naturel peut également accueillir des énergies renouvelables (solaire thermique essentiellement) pour adapter l’offre à la demande. Le stockage est un enjeu énergétique fort.• À ces ressources naturelles, bien d’autres s’ajoutent en milieu urbain et devraient pouvoir être valorisées : eaux d’alimentation et de rejet des bâtiments, rejets d’eaux et d’air d’ouvrages enterrés (métro, RER, tunnels routiers…). Les techniques sont relativement simples : il ne s’agit que de mettre en place des échangeurs de chaleur ! Les difficultés sont administratives… Cette recherche de transferts (base même de l’écologie fondée sur la recherche de synergie et de complémentarité entre les différents éléments d’un système) est un enjeu fondamental d’optimisation des besoins énergétiques.

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