Forage géothermique
Généralités
La Géothermie de Minime Importance (GMI), également appelée géothermie de surface ou superficielle, utilise l'énergie présente dans le sous-sol à des profondeurs variant de quelques mètres jusqu'à 200 M. Cette matière énergétique est gratuite et durable.
A ces profondeurs, la température du sol est relativement constante toute l'année : autour de 10 à 20°. Cela ne permet pas une exploitation directe de cette énergie. Une pompe à chaleur géothermique est donc utilisée pour restituer la chaleur, le froid ou le frais au niveau de température souhaité.
La géothermie de surface est adaptée à tous types de bâtiments (neuf, ancien, résidentiel, tertiaire, industriel ou agricole) et de toutes tailles (de la maison individuelle aux grands immeubles du tertiaire). Elle peut couvrir aussi bien des besoins de chauffage, d’eau chaude sanitaire que de rafraîchissement. Elle peut également servir dans des procédés industriels nécessitant de la chaleur, notamment dans le domaine agro-alimentaire.
Ces différents besoins peuvent être assurés de façon simultanée (cas des hôpitaux, des grandes surfaces commerciales…) ou alternée (avec du chauffage en hiver et du refroidissement en été par exemple).
On distingue deux types d'exploitation de géothermie de surface (ou GMI) :
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La géothermie sur nappe, dit "en circuit ouvert"
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La géothermie sur sondes géothermiques verticales (SGV), dit "en circuit fermé".
La géothermie sur nappe (circuit ouvert)
En fonction du contexte géologique et hydrogéologique, déterminé après étude, une installation de type géothermie sur nappe peut être envisagée.
Le principe est simple : l'eau captée dans la nappe circule à l'intérieur d'un échangeur relié à une pompe à chaleur géothermique et est ensuite réinjectée dans la nappe.
D'après l'ADEME et en fonction de la pompe à chaleur choisie, jusqu'à 5,5 kWh sont restitués au bâtiment en mode chauffage pour seulement 1 kWh d'énergie électrique consommé, soit un COP (coefficient de performance) de 5,5 tout au long de l'année, quel que soit la température extérieure au bâtiment, à la différence d'une pompe à chaleur aérothermique (air/air ou air/eau) qui dépend de la température extérieure.
La géothermie sur sondes SGV (circuit fermé)
Contrairement à la géothermie sur nappe, où l'on récupère l'énergie directement en pompant dans la nappe, la géothermie sur sondes SGV puise directement la chaleur dans le sol grâce au fluide caloporteur circulant à l'intérieur des sondes géothermiques verticales. Ce fluide circule à l'intérieur d'un échangeur relié à une pompe à chaleur géothermique. A l'issue de cet échange thermique, le fluide repart dans les sondes SGV et entame alors un nouveau "tour" de circuit : on parle donc d'un système en circuit fermé.
D'après l'ADEME et en fonction de la pompe à chaleur choisie, jusqu'à 5 kWh sont restitués au bâtiment en mode chauffage pour seulement 1 kWh d'énergie électrique consommé, soit un COP (coefficient de performance) de 5 tout au long de l'année, quel que soit la température extérieure au bâtiment, à la différence d'une pompe à chaleur aérothermique (air/air ou air/eau) qui dépend de la température extérieure.
Ces deux types d'installations permettent également de produire du frais, par le biais de la pompe à chaleur géothermique (si la fonction réversible est disponible) ou non : ce principe, appelé Géocooling, Freecooling ou Rafraichissement passif, utilise uniquement le fluide géothermal circulant dans l'échangeur comme source de rafraichissement.
Cela permet un confort d’été aux performances énergétiques, écologiques et économiques exceptionnelles puisque la PAC géothermique n’est pas sollicitée.
Critères de faisabilité et de dimensionnement
Avant tout projet de forage géothermique, une analyse du terrain (géologie et hydrogéologie dans le cas d'une géothermie sur nappe) et des besoins énergétiques du bâtiment est indispensable, tout comme les tests de réponse thermique TRT (géothermie sur sondes) et tests de pompage (géothermie sur nappe) ; cela conditionne la faisabilité et le dimensionnement de l'installation géothermique :
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Profondeur de forage
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Longueur des sondes géothermiques verticales (SGV) dans le cas d'une géothermie sur sondes
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Diamètre des puits de captage et de rejet dans le cas d'une géothermie sur nappe
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Débit nominal de la pompe de captage dans le cas d'une géothermie sur nappe
Réalisation et installation des équipements de géothermie sur nappe
Les différentes étapes de réalisation d'un forage à destination d'une installation de géothermie sur nappe sont les mêmes que pour un forage d'eau, à savoir :
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Forage
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Mise en place des crépines
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Complétion
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Mise en place de la pompe immergée (uniquement pour le puits de captage)
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Réalisation d'une margelle béton autour des regards des puits de captage et de rejet
Une filtration sédimentaire de l'eau prélevée sera également indispensable pour prévenir tout encrassement de l'échangeur de chaleur et donc garantir une durée de vie optimale de l'installation et de ses équipements.
Bien évidemment, ce type d'ouvrage doit être réalisé par un professionnel titulaire de la certification RGE Qualiforage (module nappe), comme FORASOL.
Réalisation et installation des équipements de géothermie sur sondes (SGV)
Les différentes étapes de réalisation d'un forage à destination d'une installation de géothermie sur sondes SGV différent de celles d'une géothermie sur nappe :
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Forage
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Descente des sondes SGV et mise en eau
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Cimentation complète du forage
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Remplissage des sondes SGV en mélange caloporteur
La cimentation, réalisée avec un mélange spécifique, est une étape cruciale dans la réalisation d'une géothermie sur sondes SGV : elle conditionne à la fois le bon fonctionnement, le rendement et les performances de l'installation géothermique mais également sa longévité.
Une cimentation mal exécutée peut gravement compromettre l'ouvrage.
L'autre point essentiel, indispensable là aussi pour assurer la longévité et les performances d'un système de géothermie sur sondes, est la qualité des sondes SGV. FORASOL utilise exclusivement des sondes SGV produite par le leader mondial du secteur, lequel garanti ses produits ainsi qu'une traçabilité complète, de la phase de production jusqu'à la sortie d'usine.
De par la technicité requise, ce type d'ouvrage doit être réalisé par un professionnel titulaire de la certification RGE Qualiforage (module sonde), comme FORASOL.
Installation de la pompe à chaleur Géothermique
A l'issue de la réalisation et de l'installation d'un système de géothermie sur nappe ou sur sondes SGV, l'installateur chauffagiste procédera à la mise en place et au raccordement de la pompe à chaleur géothermique à l'ouvrage.