Le bureau d’études Construire innove avec la géothermie sur plan d’eau

Descriptif du système de géothermie sur plan d’eau

Un lac possède en hiver des températures de 7 à 8 °C au fond. Afin de pouvoir obtenir et exploiter cette chaleur il faut déposer et recouvrir des tubes de graviers pour favoriser l’incrustation de la vase. Au bout de 2 à 3 ans, la vase s’est installée. La température de fond augmente d’année en année de 4 à 5° C au début par la fermentation organique. Pour un coût 5 fois moins élevé que le forage sur les grandes puissances, on obtient des caractéristiques d'échange bien meilleures que celles d’un forage. On peut produire plus d’énergie par mètre de sonde que dans le cas d’un forage.

Le PEHD est biocompatible car complètement inerte. Il ne se dégrade pas, ce qui dément le préjugé des plastiques polluants. Étant non biodégradable (la décomposition s’étale sur des millions d'années) une utilisation sur le très long terme est sans aucun risque et totalement respectueuse de l’environnement. Elle ne génère aucun déchet. Pour les zones à température hivernale très faible il peut être nécessaire de glycoler l'eau. Dans ce cas il faut utiliser du MPEG (monopropylène glycol) et non du MEG toxique et cher.

Facilité juridique de mise en œuvre

La règlementation des lacs est peu contraignante car il s’agit d’espaces favorables à l'environnement. Il n’existe aucune contrainte administrative en dessous de 1.000 m2 de surface. Jusqu’à 20.000 m2, une simple déclaration suffit. Au-delà il faut une autorisation. Pour un système de 80 kW, 1.000 m3 d'eau suffisent.

Un exemple de réalisation et son avantage financier

Un lac de 1.000 m3 coûte entre 5 et 10 k€ HT. Les échanges thermiques dans un lac ou sur un autre plan d'eau (bras de rivière ...) sont optimisés, si bien que la quantité de tubes à installer est bien moindre que pour des forages ou autres systèmes de captage par sonde. L'eau permet d'obtenir un coefficient d'échange entre les tubes et l’eau bien meilleur que celui issus du contact avec la terre dans le cas des sondes classiques. Seul le plastique du tube est isolant (idem avec les sondes standards).

Le coefficient d'échange obtenu est de l'ordre de 14 W/m/K. Pour un cours d'eau ou de l’eau en mouvement ce coefficient est encore plus élevé. Avec une température de 7 à 8° C au fond, la puissance de captage est de plus de 97 W/m alors qu’elle serait de 50W/m avec un forage classique. Un forage par système de sondes verticales est environ 10 fois plus cher qu’un système de captage sur plan d’eau à caractéristiques de captage équivalentes. La seule contrainte est la nécessité d'avoir à minima 500 m2 de terrain. C'est malgré tout beaucoup moins que l’espace nécessaire pour un système de captage par sonde horizontale traditionnel.

La société SUNDERMANN & SEYS Géothermie et son bureau d'études CONSTRUIRE rendent rentable la géothermie à partir de 10 k€ HT de dépenses annuelles de chauffage /climatisation. (Retour sur investissement hors subventions en moins de 5 ans). Ce seuil est vite atteint pour une grande majorité de bureaux et de projets particuliers d’envergure.

Pour le bureau d’études CONSTRUIRE, les systèmes non rentables dans la durée ne devraient pas être considérés comme écologiques. Le coût hors subventions constitue un indicateur très fiable de l’énergie consommée à la production. Il ne faut pas oublier que les moyens humains ont un coût financier et écologique élevé.

La géothermie permet de diviser par 5 la dépense en énergie pour le chauffage / climatisation, soit une réduction de 40% de la dépense énergétique globale. Les Suisses et les Suédois l'on comprit, 15% de leurs systèmes de chauffage fonctionnent selon ce système, contre quelques % en France.

Le retour sur investissement (hors taxes et hors subventions) est assuré en moins de 5 ans.

Une première mise en œuvre : L’école maternelle, l’école primaire, le collège et des locaux associatifs à Rambouillet ( réalisation en 2022)

Le projet des établissements scolaires et locaux associatifs à Rambouillet a la particularité de se faire sur une friche industrielle. Ces bâtiments seront à énergie positive sur un site industriel abandonné pendant plus de 5 ans. Sur ce projet une installation de chauffage / climatisation et eau chaude sanitaire par géothermie sur plan d'eau sera réalisée. Il s'agit d'un système de 80 kW prévu pour chauffer 2.000 m2 de locaux de type ERP catégorie 5 et 400 m2 de locaux de type salle de danse pour les associations de la ville de Rambouillet. Il est prévu d'installer 1.000 mètres de tubes PEHD permettant de capter 97.14W/m dans le bassin pour le chauffage en hivers ou pour la climatisation des locaux en été.. L’utilisation de cette technologie permettra d'économiser au maitre d'ouvrage 180 k€ HT de forage sans aucune perte en qualité du système de chauffage / climatisation et ECS.

Le recours à cette technologie alternative est une aubaine car la taille du terrain ne permettait pas l'installation de capteurs horizontaux et les contraintes règlementaires interdisaient l'utilisation de la ressource nappe phréatique.

La solution retenue est donc la meilleure en tous points. Le projet permettra également une rénovation généralisée de tout le réseau de chauffage du bâtiment avec le remplacement de l'ancienne tuyauterie et l’installation de radiateurs en nombre suffisant pour assurer un chauffage à eau chaude à moins de 35°C. Cette température de l'eau de chauffage relativement basse permet l’optimisation maximale du rendement des pompes à chaleurs mises en place. Celles-ci fonctionneront avec un COP de 5. Le COP système général est estimé supérieur à 4.5 en moyenne. Le système fonctionnera à plein régime pendant 2.100 heures par an pour une énergie totale utile produite de 160 MWh et une énergie couteuse (l'électricité) consommée de 35 MWh. A moyen terme il est prévu d'améliorer encore les performances thermiques et écologiques du bâti par l'installation de panneaux solaires, d’éoliennes 20kW et de batteries électriques Tesla ou équivalent sur le terrain afin de produire et pouvoir stocker l'électricité nécessaire pour faire fonctionner les pompes et les autres consommateurs du bâtiment (ordinateurs et luminaires).

Le développement de la géothermie par plan d’eau permet d’améliorer le rendement énergétique et la rentabilité de l'industrie de la construction.

Avec les subventions de l'ADEME pour la géothermie, le retour sur investissement de ce chantier sera obtenu en moins d'un an.