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GĂ©othermie: un sondage vaut-il la peine?

L’énergie géothermique peut être utilisée à des fins de chauffage et de refroidissement durables. Cependant, les grandes installations nécessitent généralement plusieurs sondes. Pour assurer le dimensionnement adéquat d’un tel champ de sondes géothermiques, un sondage est recommandé: en plus de vous faire économiser par la suite des mètres de forage aussi coûteux qu’inutiles, il garantit une exploitation efficace et durable de l’installation.

La géothermie de faible profondeur est désormais une technologie bien établie. Même de grands complexes immobiliers sont aujourd’hui chauffés et refroidis de cette manière. Cette technique exploite l’énergie thermique du sous-sol peu profond, c’est-à-dire jusqu’à 500 mètres sous la surface. Pour éviter toute mauvaise surprise, il est sage d’investir dans une planification minutieuse.

Les sondes géothermiques, une source de chaleur inépuisable?

Oui et non. Il est exact que l’énergie géothermique des profondeurs de la terre circule constamment. Mais la vitesse de circulation dépend du degré de conductibilité du sous-sol. Il suffit d’une planification erronée ou inadaptée pour que l’énergie géothermique locale du site soit soudainement «épuisée», et que les sondes géothermiques ne puissent plus capter assez de chaleur. Une telle situation amenuise le rendement de la pompe à chaleur, ce qui entraîne une surconsommation d’électricité pour faire fonctionner le système. Dans le pire des cas, il faut recourir à des méthodes de chauffage de remplacement jusqu’à ce que le sous-sol ait pu se régénérer et se réchauffer de manière naturelle. Notons aussi que les coûts inhérents à l’assainissement d’une installation surdimensionnée dépassent de loin le prix d’une planification appropriée.

Afin de prévenir un tel scénario, nous simulons dans un modèle les caractéristiques thermiques du sous-sol à long terme (plusieurs décennies), sur la base des besoins thermiques prévisionnels. C’est uniquement si le sous-sol dégage encore suffisamment de chaleur après 50 ans qu’il vaut la peine de poursuivre la planification.

Mais il existe une autre raison pour laquelle un sondage accompagné de tests et modélisations correspondants est recommandé: à défaut, les sondes géothermiques doivent être mises en place avec une certaine marge de sécurité. Autrement dit plus profondément. Étant donné que les frais de forage, facturés au mètre linéaire, constituent le principal facteur de coûts, l’addition grimpe très rapidement. Les coûts supplémentaires engendrés par un sondage seront donc vraisemblablement «récupérés» par la suite en raison d’un forage de moindre profondeur.

Lorsque le sous-sol présente des caractéristiques complexes et que l’installation projetée comporte au moins quatre sondes géothermiques, nous recommandons toujours la réalisation d’un sondage.

Bon à savoir: pour les cas complexes, le rapport du sondage est versé à la procédure d’autorisation.

Quelles sont les mesures effectuées lors d’un sondage?

En raison de la nature hétérogène du sous-sol, les mesures doivent être réalisées sur le site des projets de construction et à l’échelle de l’installation. L’objectif principal est de déterminer la température exacte du sol – sur la base de la longueur de la sonde – ainsi que la conductibilité thermique du sous-sol. On dispose ainsi de certitudes qui facilitent grandement le travail de planification.

Découvrez notre méthode en détail:

  • Suivi gĂ©ologique: Le suivi gĂ©ologique du sondage est essentiel.
     
  • Mesures in situ: Les tests suivants font partie des mesures dites «in situ», c’est-Ă -dire effectuĂ©es sur place au cours du sondage.
     
  • TRT: Le test de rĂ©ponse thermique (TRT) permet de dĂ©finir Ă  la fois la conductibilitĂ© thermique du sous-sol et la capacitĂ© de la sonde Ă  diffuser la chaleur. Il consiste Ă  injecter de la chaleur dans le sol par l’intermĂ©diaire du fluide de la sonde, puis Ă  surveiller les variations de tempĂ©rature.
     
  • DTS: La technique de dĂ©tection de tempĂ©rature distribuĂ©e (Distributed Temperature Sensing, DTS) fait appel Ă  des câbles Ă  fibre optique, qui sont posĂ©s dans les orifices de sondage. Une impulsion laser optique envoyĂ©e Ă  travers la fibre produit une lumière diffuse qui se rĂ©flĂ©chit vers l’extrĂ©mitĂ© d’émission, oĂą elle est analysĂ©e. L’intensitĂ© de la diffusion permet de dĂ©terminer la tempĂ©rature le long de la fibre. Une fois le champ de sonde rĂ©alisĂ©, le câble est Ă©galement utilisĂ© pour la surveillance permanente du système.
     
  • GEOsniff: Cette mĂ©thode repose sur un appareil de mesure sphĂ©rique placĂ© directement dans la sonde. En s’enfonçant lentement vers le point le plus bas de la sonde, il offre une mesure de pression et de tempĂ©rature sur toute la longueur de la sonde, permettant ainsi d’établir la distribution verticale de la tempĂ©rature. Capteur flottant, l’appareil est rĂ©cupĂ©rĂ© par injection d’eau dans le tuyau en U.
     
  • ETRT: En combinant les mesures DTS et TRT, il nous est possible d’effectuer en sus un test Ă©tendu de rĂ©ponse thermique (ETRT). Ce procĂ©dĂ© particulier permet d’établir un profil de la conductibilitĂ© thermique dans le but de perfectionner l’installation.
     
  • Simulation: Enfin, nous utilisons toutes ces valeurs caractĂ©ristiques du sous-sol pour effectuer une simulation portant sur la durĂ©e de vie prĂ©visionnelle de l’installation; nous pouvons ainsi dĂ©terminer les dimensions de l’installation. Outre les propriĂ©tĂ©s thermiques et gĂ©ologiques du sous-sol, nous tenons compte de l’utilisation des bâtiments ainsi que des propriĂ©tĂ©s de la pompe Ă  chaleur envisagĂ©e. Au moyen du dimensionnement, nous garantissons que la tempĂ©rature minimale de l’installation ne franchit jamais la limite infĂ©rieure prescrite par la norme. Cela nous permet de dĂ©terminer non seulement la longueur des sondes, mais aussi le nombre exact de sondes gĂ©othermiques requises ainsi que leur espacement optimal.

Conseils pour une exploitation optimale de l’énergie géothermique:

  • La carte interactive des sondes gĂ©othermiques peut ĂŞtre utilisĂ©e pour vĂ©rifier si leur implantation est autorisĂ©e Ă  l’endroit souhaitĂ©. Attention: gardez Ă  l’esprit que dans les zones vertes aussi, une autorisation doit ĂŞtre demandĂ©e auprès de l’autoritĂ© compĂ©tente.
  • Pour une utilisation de l’énergie gĂ©othermique dans les zones jaunes, une demande prĂ©alable doit ĂŞtre dĂ©posĂ©e auprès de l’autoritĂ© compĂ©tente; si nĂ©cessaire, un rapport gĂ©ologique ou hydrogĂ©ologique sera Ă©tabli. S’il est estimĂ©, sur la base des rĂ©sultats de l’enquĂŞte, que les conditions locales permettent l’utilisation de l’énergie gĂ©othermique, une autorisation Ă  cet effet peut ĂŞtre accordĂ©e.
  • Pensez Ă  planifier prĂ©cocement: le processus de rĂ©alisation d’un champ de sondes gĂ©othermiques est long. C’est pourquoi nous recommandons d’entreprendre suffisamment tĂ´t les sondages, les mesures in situ et le dimensionnement, idĂ©alement dans le cadre de l’étude prĂ©liminaire ou au plus tard lors de la planification du projet.
Petra Eggenschwiler
MSc Geologin
Petra Eggenschwiler ist Geologin und seit 2017 bei GEOTEST. Sie ist spezialisiert auf die Bereiche Hydrogeologie und Geothermie.
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