Là géothermie à basse enthalpie C’est l’une des formes d’énergie géothermique les plus connues. Il s’agit d’une solution énergétique renouvelable et durable qui utilise la chaleur provenant de zones plus superficielles du sous-sol pour répondre aux besoins de chauffage et de climatisation des bâtiments individuels, des maisons et des complexes résidentiels. Dans cet article, nous explorerons les principes clés et les principales technologies associées à l’exploitation de l’énergie géothermique de surface.
Qu’est-ce que la géothermie à faible enthalpie ?
L’énergie géothermique à faible enthalpie est une source renouvelable, faire le ménage et dans une large mesure indépendant des conditions météorologiques. Les systèmes géothermiques à faible enthalpie sont principalement utilisés pour la climatisation de bâtiments individuels, de maisons et de complexes résidentiels, offrant de faibles coûts d’exploitation. Cette technologie lui permet échange de chaleur avec des roches et/ou des aquifères à des profondeurs allant de 2 à 200 mètresatteignant dans certains cas jusqu’à 400 mètres. C’est précisément à cause des profondeurs modérées qu’on en parle souvent. géothermie peu profonde.
La durabilité et le caractère renouvelable de l’énergie géothermique de surface en font une ressource susceptible de révolutionner profondément notre conception de l’approvisionnement énergétique. Compte tenu du fait qu’au niveau mondial, presque la moitié de la demande énergétique est destinée à la production de chaleur, l’énergie géothermique à faible enthalpie pourrait jouer un rôle clé dans le processus de décarbonation. En Europe aujourd’hui, la France et l’Allemagne sont des pays à l’avant-garde dans l’exploitation de cette ressource, enregistrant ces dernières années une croissance significative des installations de systèmes domestiques à basse enthalpie.
Les types de systèmes
Un système géothermique typique à faible enthalpie est composé d’un pompe à chaleur à la surface et de tuyauterie (également appelées sondes) e puits installés dans le sol jusqu’à la profondeur d’extraction de la ressource géothermique. A l’intérieur des sondes circule un fluide de convecteur de chaleurresponsable de échange de chaleur entre le sous-sol et la surface. Ces systèmes ont une double fonction : pendant les mois d’hiver, ils captent la chaleur du sol pour chauffage et la production d’eau chaude, tandis qu’en été ils dégagent de la chaleur en excès des milieux souterrains. Il existe deux grandes catégories de systèmes géothermiques, qui se distinguent selon la technique d’installation et le type de fluide caloporteur utilisé : les systèmes circuit fermé et celles circuit ouvert.
Systèmes en boucle fermée
Dans les systèmes un circuit ferméle fluide caloporteur, qui est généralement un mélange de cascade et réfrigérant (comme le glycol ou l’éthanol) circule continuellement à l’intérieur des sondes en polyéthylène. Les configurations les plus courantes sont les sondes géothermiques verticales et les capteurs horizontaux.
- Les sondes géothermiques verticales sont constituées de Tuyaux en « U », simples ou doubles, placez-les à l’intérieur d’un puits et entourés d’un mortier de ciment. Ce dernier empêche la dispersion latérale de la chaleur et les interactions indésirables avec les fluides de la couche. La profondeur d’installation des sondes géothermiques verticales peut varier considérablement, s’étendant de quelques dizaines à plusieurs centaines de mètres sous la surface.
- Les collecteurs, quant à eux, sont constitués d’un réseau de tuyaux sinueux, reliés les uns aux autres en série ou en parallèle. Ceux-ci sont posés horizontalement à proximité du bâtiment et généralement en profondeur ne dépassant pas 4 mètres. Les capteurs utilisent principalement la chaleur générée par l’absorption du rayonnement solaire.
Systèmes en boucle ouverte
Dans les systèmes en boucle ouverte, leeaux souterraines sous terre, il est utilisé comme fluide caloporteur. Un système géothermique de ce type fonctionne à travers deux puits : un destiné àprélèvement d’eau et l’autre à son injection. En pratique, l’eau est prélevée directement de la nappe phréatique, utilisée pour climatiser les espaces intérieurs et, une fois son potentiel thermique exploité, elle est réinjectée dans le sous-sol à travers le deuxième puits. Même si de tels systèmes peuvent fournir une source de chaleur importante à faible coût, ils nécessitent un entretien plus fréquent. De plus, pour un fonctionnement optimal, la présence d’une nappe aquifère est indispensable caractéristiques hydrauliques adéquatescomme une bonne perméabilité, ainsi qu’une chimie de l’eau favorable et un accès facile aux eaux souterraines.
Pompes à chaleur géothermiques
Au cœur d’une centrale géothermique se trouve un pompe à chaleur positionné sur la surface, ce qui gère le transfert de chaleur, véhiculé par le fluide caloporteur, entre le sous-sol et le bâtiment. Généralement, à la profondeur à laquelle les sondes géothermiques sont placées sous terre, les températures fluctuent entre 12 et 18 °C. Ces valeurs ne sont cependant pas suffisantes pour garantir le chauffage indépendant d’un bâtiment. C’est pour cette raison qu’en fonctionnement hivernal, la température du fluide caloporteur provenant du sous-sol est augmentée d’un compresseur situé à l’intérieur de la pompe à chaleur, avant d’être distribué au bâtiment. Après avoir libéré la chaleur dans l’environnement, le fluide circule à nouveau au sein de la pompe à chaleur et est réinjecté dans le sous-sol, démarrant ainsi un nouveau cycle.
Au contraire, en fonctionnement été, la pompe à chaleur fonctionne en direction inverse, transférant la chaleur de l’intérieur du bâtiment vers le sous-sol. Le fluide caloporteur pénètre dans le sol à des températures supérieures à 20°C, disperse la chaleur et monte avec une température réduit de 4-5 °C.
