livret technique : comprendre et choisir la géothermie - ademe

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Le guide "Comprendre et choisir la géothermie" de l'Ademe Pays de la Loire s'adresse aux maîtres d'ouvrages et architectes qui souhaitent chauffer ou refroidir un bâtiment à partir de cette source d'énergie renouvelable. Concis, en 13 pages, le document explique les concepts de pompe à chaleur géothermique sur sondes (regroupant la pompe à chaleur sur champ de sondes géothermiques verticales (PAC sur SVG) et la pompe à chaleur géothermique sur fondations thermoactives (PAC sur FTA)) et de pompe à chaleur géothermique sur eau (regroupant les installations sur eau souterraine et sur eau de mer). Il développe également la possibilité d'étendre ces applications aux eaux usées, eaux d'épuration et eaux de récupération. L'Ademe Pays-de-la-Loire rappelle les différentes étapes d'un montage d'un projet géothermique ainsi que la différence entre géothermie et aérothermie, entre les PAC électriques et les PAC gaz à absorption. Bien que rédigé par une agence régionale de l'Ademe, le document intéressera les acteurs des énergies renouvelables quelle que soit leur localisation.

TRANSCRIPT

  • 1. Livret technique Matres douvrage, architectes et tous ceux qui veulent chauffer ou refroidir un btiment EAUSOUTERRAINE CHAUFFAGE RAFRACHISSEMENT B T IM ENTS T E R T I AIRE S COLLECTIVITS POMPECHALEUR PERFORMANCES SONDESVERTICALES AVENIR CHANGEMENTCLIM A TIQUE COT GOTHERMIE Comprendre et choisir la gothermie
  • 2. Comprendre et choisir la gothermie Sommaire Pourquoi ce livret ? 3 Quentend-on par Gothermie ? 4/5 Comprendre la Pompe Chaleur gothermique sur sondes Pompe chaleur sur champ de Sondes GothermiquesVerticales (PAC sur SGV) 6 Pompe chaleur gothermique sur FondationsThermoActives(PAC sur FTA) 7 Comprendre la Pompe Chaleur gothermique sur eau Pompe chaleur gothermique sur Eau SouTerraine (PAC sur EST) 8 Pompe chaleur sur Eau de Mer (PAC sur EDM) 9 La gothermie, par extension Applications similaires la gothermie 10 Utilisation des PAC gothermiques pour alimenter des micro-rseaux de chaleur et de froid 10 Monter un projet de PAC gothermique en Pays de la Loire 11 Pour aller plus loin 12/13 Mmo 1 : Fonctionnement dune PAC & comparaison gothermie/arothermie 12 Mmo 2 : Les PAC lectriques et les PAC gaz absorption 12 Mmo 3 :Analyse conomique en cot global 13 FAQ 12/13 LADEME contacts 13 1 2 3 4 5 6 Foration pour PAC sur SGV Fonctionnement dune PAC & comparaison entre la gothermie et larothermie Une pompe chaleur est une machine cycle thermodynamique , comme les rfrigrateurs. Elle a la particularit de pouvoir prlever de la chaleur dans un milieu faible temprature et de la restituer dans un milieu temprature plus leve. Plus lcart de temprature entre ces deux milieux est faible, meilleures seront les performances de la PAC. Dans le cas de la gothermie, la source dite froide (le sous-sol ou leau du sous-sol) est environ 12-15C toute lanne, et les circuits de chauffage, la source dite chaude , fonctionnent en gnral entre 30 et 45C. Les metteurs de chaleur peuvent tre par exemple des planchers chauffants ou radiateurs basse temprature. Dans le cas de larothermie, le fonctionnement est similaire, mais la source froide est lair. Or, la temprature de lair varie fortement en fonction des saisons. Ainsi, en hiver, la diffrence de temprature entre le milieu faible temprature (air -5C par exemple) et le milieu temprature plus leve est trs grande et les performances de la PAC bien plus faibles. La rgularit des performances dune pompe chaleur gothermique est un trs gros avantage pour le chauffage dhiver. Mmo 1 FAQ Les PAC lectriques ont-elles un impact nfaste sur le rseau de distribution dlectricit ? Dans certains cas particuliers, laccumulation de PAC lectriques sur un mme rseau communal dlectricit peut gnrer des chutes de tensions. Avant dinvestir, lADEME prconise de se rapprocher de son syndicat dlectricit local pour sassurer que cela narrivera pas. Pour aller plus loin6 Actuellement,les PAC gothermiques fonctionnent en gnral llectricit.Nanmoins,depuis quelques annes, un nouveau type de PAC commence se dvelopper : la PAC gaz absorption.Comme les PAC lectriques, elles peuvent tre soit arothermiques, soit gothermiques. Mais le principe thorique de fonctionnement est assez diffrent,et les critres de choix technico-conomiques le sont aussi.Limpact environnemental reste nanmoins globalement assez similaire. Les PAC lectriques et les PAC gaz absorptionMmo 2 Investissement initial assez lev Retours dexpriences prcis et fiables qui prouvent les trs bonnes performances des installations bien dimensionnes Coefficient de performance (COP) rel autour de 4-5 lchelle du btiment (nergie finale) et 1-2 lchelle de la France (nergie primaire) Bon bilan environnemental Investissement initial un peu moins lev Peu de retours dexpriences pour linstant dans les btiments de logements collectifs et tertiaires Coefficient de performance (COP) rel autour de 1 2 lchelle du btiment (nergie finale) et 1-2 lchelle de la France (nergie primaire) Bon bilan environnemental PAC gothermiques lectriques PAC gothermiques gaz absorption FAQ On entend dire que les performances des pompes chaleur ne sont pas aussi leves que ce que disent les fabricants. Quen dit lADEME ? Pour les PAC arothermiques, il y a effectivement souvent une diffrence notable entre les performances thoriques normes calcules par les fabricants et les performances relles. Ceci vient principalement du fait que la temprature de la ressource (lair) fluctue et fait varier la baisse les performances en hiver. En gothermie, ce problme nexiste pas puisque la ressource naturelle est en gnral trs stable toute lanne. Ceci tant,pour assurer le bon fonctionnement de nimporte quelle installation nergtique,il est ncessaire dassurer priodiquement des actions de maintenance prventives voire curatives et de suivre rgulirement les performances. ADEME Comprendre et choisir la gothermie 2 / 3 Pourquoi ce livret ? Notre poque doit faire face de grands enjeux nergtiques et climatiques. Les choix dnergie pour un btiment ont de nombreux impacts, bons ou mauvais, forts ou faibles, court ou long terme,locaux et internationaux. Les rglementations thermiques qui se succdent rendent la construction et la rnovation de btiment de plus en plus complexe. Dans ce contexte, il est difficile pour les matres douvrages de sinformer sur les diffrentes solutions nergtiques performantes. Par lintermdiaire de ce livret technique, lADEME Pays de la Loire a souhait synthtiser les principales informations quil est utile de connatre pour envisager, tudier et ventuellement choisir la gothermie afin de chauffer et refroidir des btiments. Il est principalement destin aux matres douvrage (hors particuliers) et architectes. Si lADEME a ralis ce livret, cest dabord parce quelle juge que cette filire propose des solutions nergtiques pertinentes et que celles-ci mritent dtre mieux connues des matres douvrage et bien plus souvent appliques. Ce livret dcrit les diffrentes techniques de gothermie, leurs avantages, leurs limites et leurs potentiels en Pays de la Loire. Il donne des repres, des chiffres cls puis prsente les principales tapes dun projet. Mise en place dun puits gothermique pour PAC sur EST ADEME
  • 3. Comprendre et choisir la gothermie 4 / 5 Btiments ou ensemble de btiments jusqu ~ 5 000 m2 environ Btiments ayant des fondations assez nombreuses et profondes (> 10 m) Btiments ou ensemble de btiments de taille moyenne grande (~ 2 000 20 000 m2 environ) Pompe chaleur gothermique sur champ de sondes Pompe chaleur gothermique sur fondations thermoactives Pompe chaleur gothermique sur eau de sous-sol (ou sur aquifre ) Pompe chaleur gothermique sur eau de surface (mer, rivire, lac...) Eau tempre (~ 12-20 C) contenue dans le sous-sol des 200 premiers mtres de la crote terrestre Crote terrestre entre 0 et 200 m de profondeur La crote terrestre lchelle de la profondeur des fondations dun btiment Eau de surface tempre (~ 0-20 C) Trs bon potentiel sur presque toute la rgion Bon potentiel, nuancer selon les zones gologiques Bon potentiel, nuancer fortement selon les zones gologiques et gographiques Chauffage et refroidissement dun btiment Chauffage, refroidissement et/ou prchauffage deau sanitaire Quentend-on par gothermie ?1 Gothermie profonde et intermdiaire Utilisation directe de la chaleur Fourniture dlectricit des milliers de logements ou des industriels Alimenter en nergie un gros rseau de chaleur urbain de plusieurs milliers de logements Maison individuelle Centrale lectrique gothermique Chauffage urbain en gothermie profonde Pompe chaleur gothermique sur 1 ou 2 sondes verticales Pompe chaleur gothermique sur capteurs horizontaux et autres capteurs faible profondeur Eau trs chaude (~ 150-300 C) disponible grande profondeur (~ 1-3 km) dans certaines zones gologiques trs particulires (Guadeloupe par exemple) Eau chaude (~ 50-100 C) disponible grande profondeur (~ 0,5-3 km) dans certaines zones gologiques (bassins parisien et aquitain par exemple) Crote terrestre entre 0 et 200 m de profondeur Crote terrestre sur ~ 0,5 5 m de profondeur environ Production dlectricit Chauffage et eau chaude sanitaire Chauffage, refroidissement et/ou prchauffage deau sanitaire Gothermie assiste par pompe chaleur Applications en maison individuelle Recherche et dveloppement Courant dans certaines zones Nombreux retours dexpriences Trs courant Aucun potentiel Trs bon potentiel sur presque toute la rgion Applications et cibles Type de technologie Type de ressource naturelle exploite Objet Frquence et maturit technologique Potentiel de dveloppement en Pays de la Loire Non dvelopp dans ce livret car ces solutions nont aucun potentiel dans la rgion. Non dvelopp dans ce livret car ces solutions concernent les applications en maisons individuelles. Pour plus dinformation, contactez les Espaces Info nergie www.info-energie-paysdelaloire.fr Chauffage, refroidissement et/ou prchauffage deau sanitaire Maison individuelle Pompe chaleur gothermique sur 1 ou 2 sondes verticales Pompe chaleur gothermique sur capteurs horizontaux et autres capteurs faible profondeur Crote terrestre entre 0 et 200 m de profondeur Crote terrestre sur ~ 0,5 5 m de profondeur environ Chauffage, refroidissement et/ou prchauffage deau sanitaire Gothermie assiste par pompe chaleur Applications en maison individuelle Trs courant Trs bon potentiel sur presque toute la rgion Gothermie assiste par pompe chaleur Applications en btiment collectif et tertiaire Trs courant Trs courant Ces solutions prsentent un bon, voire trs bon, potentiel dans la rgion. Ce livret vous aidera mieux connatre les avantages et limites de chacune de ces applications et comprendre les tapes pour